軌道車輛用冷卻塔技術(shù)應(yīng)用探討

任曉剛

（中車洛陽機(jī)車有限公司，河南 洛陽 471000）

1 冷卻塔冷卻系統(tǒng)以及未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，當(dāng)軌道車輛處于運(yùn)行狀態(tài)的時候，均是引進(jìn)了冷卻塔冷卻系統(tǒng)，利用該項系統(tǒng)對軌道車輛牽引用電氣部件的冷卻介質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)迫冷風(fēng)，其中包含牽引變流器和牽引變壓器等，促使電氣元器件處于良好運(yùn)行狀態(tài)。在本文中，主要是將交流傳動客運(yùn)機(jī)車為主，進(jìn)行舉例，其中，電力機(jī)車有著八軸車，一共是兩節(jié)，在每一節(jié)內(nèi)均設(shè)置了一臺冷卻塔冷卻系統(tǒng)，如果任何一臺冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障隱患后，另外一項冷卻系統(tǒng)能夠繼續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而從一定程度上確保冷卻塔冷卻系統(tǒng)有著良好的性能，使穩(wěn)定性以及安全性全面增強(qiáng)。

1.1 冷卻塔結(jié)構(gòu)組成以及特征表現(xiàn)

當(dāng)前階段，冷卻塔是由多項結(jié)構(gòu)相互組合形成的，分別表現(xiàn)為金屬骨架、水泵以及膨脹水箱等多方面，不過，該項冷卻塔有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及集成效果高的優(yōu)勢。

1.2 對于冷卻塔冷卻系統(tǒng)基本運(yùn)行要點的論述

在冷卻塔冷卻系統(tǒng)運(yùn)行期間，相關(guān)運(yùn)行要點表現(xiàn)為多方面，比如，對主變流器以及主變壓器中的熱量進(jìn)行全面?zhèn)鬏?，將其運(yùn)輸?shù)嚼鋮s介質(zhì)中。熱交換器和管網(wǎng)相互組合到一起形成了封閉性的在冷卻環(huán)路，基于冷卻風(fēng)機(jī)輔助作用下開展風(fēng)冷操作，確保熱量被逐漸揮發(fā)到外部空氣中。

1.3 冷卻塔未來發(fā)展趨勢探討

（1）呈現(xiàn)出多樣性特征。當(dāng)客車機(jī)車處于運(yùn)行狀態(tài)的過程中，相關(guān)人員放置了列車供電柜，然后處于車內(nèi)實施循環(huán)散熱工作，不過，從實際應(yīng)用現(xiàn)狀來看，該種類型的散熱方式也有著諸多的缺陷性，比如，機(jī)械間中空氣溫度處于極高的狀態(tài)，冷卻效果處于較低的狀態(tài)，并且對于列車供電柜電器元件來講，包含了諸多的熱量，里面存在的熱量在機(jī)械間內(nèi)得到了直接的散發(fā)，進(jìn)而使機(jī)械負(fù)荷量逐漸增加。

圖1 冷卻塔冷卻系統(tǒng)基本運(yùn)行原理

（2）具備一定的可靠性。在動力集中機(jī)車組運(yùn)行期間，主要是以一節(jié)動力車＋一節(jié)控制車＋N節(jié)拖車編組方式為主，其中，一節(jié)動力車主要是四軸車，車身整體不長，機(jī)械空間不大，面積小，只能夠?qū)⒁慌_冷卻塔通風(fēng)系統(tǒng)放于其中。假如冷卻塔通風(fēng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時受不良因素影響存在著嚴(yán)峻的隱患，那么，機(jī)車組牽引就會出現(xiàn)不良封鎖問題。經(jīng)過有關(guān)探討得出，冷卻塔系統(tǒng)部件發(fā)生故障的概率非常高，所以相關(guān)人員務(wù)必多加注意，結(jié)合實際情況實施工作，比如，采取冗余設(shè)計主冷風(fēng)機(jī)以及水泵的方法，從而增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性。

2 新型冷卻塔通風(fēng)系統(tǒng)的類型

結(jié)合冷卻塔實際發(fā)展趨勢來看，對新型冷卻塔進(jìn)行合理設(shè)計，在符合基本要求的基礎(chǔ)上操作軌道車輛冷卻系統(tǒng)。

2.1 分流式冷卻循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）分流式冷卻循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用情況和基本要點。首先，相關(guān)人員合理劃分主流器柜冷卻環(huán)路，將其分成多方面，分別是冷卻支路以及冷卻液，在水散熱器設(shè)備內(nèi)逐漸滲出，借助水泵的優(yōu)勢同時根據(jù)相關(guān)比例進(jìn)行，分別流到主變流柜和冷卻設(shè)備內(nèi)，當(dāng)柜體內(nèi)中有冷卻液流動時，將會使柜內(nèi)電器部件各項熱量得到全面揮發(fā)，在水散熱器位置匯合到一起，在冷卻風(fēng)機(jī)的作用下散發(fā)冷卻液內(nèi)的各項熱量，使其全部流入車外，完全冷卻后的冷卻液逐漸進(jìn)入列車供電柜以及冷卻設(shè)備內(nèi)，慢慢成為環(huán)路。當(dāng)冷卻塔內(nèi)包含的風(fēng)量趨于穩(wěn)定性以及冷卻塔流量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，循環(huán)系統(tǒng)自身也會保持良好的平衡，這樣，就能夠確保主變流柜以及列車電柜等全面的揮散熱量。

（2）分流式實施方法的應(yīng)用。在本文中，以冷卻支路分流式方式為主展開詳細(xì)論述。當(dāng)前階段，要想在一定范圍中使冷卻液逐漸進(jìn)入兩條支路內(nèi)，就要在冷卻液流量處于一定狀態(tài)的情況下，保持兩項支路流體阻力一致，全面控制主變化流柜的冷卻程度以及列車供電柜冷卻液流量等。

2.2 雙風(fēng)機(jī)雙水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔

（1）雙風(fēng)機(jī)雙水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔特征表現(xiàn)。目前，雙風(fēng)機(jī)雙水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔是由水泵、水復(fù)合器以及吸濕器等多種類型的部件相互組合形成，通過和單風(fēng)機(jī)單水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔相互比較分析看出，此種類型的冷卻塔結(jié)構(gòu)形式有著極高的復(fù)雜性，而且集成度極高，風(fēng)機(jī)和水泵控制有著諸多難度。

（2）采取的方式有：①在冷卻塔內(nèi)設(shè)置風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)的控制力度，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，風(fēng)量處于不斷增長的狀態(tài)，冷卻塔的散熱效果也逐漸體現(xiàn)了出來。一臺風(fēng)機(jī)發(fā)生故障隱患后，另一臺風(fēng)機(jī)可以繼續(xù)正常運(yùn)行，而風(fēng)量逐漸減少以后，冷卻塔散熱效果隨之提高。而且牽引系統(tǒng)性能極佳，可以全面增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性。②將一個隔板設(shè)置到兩臺風(fēng)機(jī)之間進(jìn)行密封，使其成為兩個獨(dú)立性的通風(fēng)支路。需要明確認(rèn)識到的是，相關(guān)人員設(shè)置隔板是為了防止兩項風(fēng)機(jī)氣體相互混合到一起，產(chǎn)生不良的串流問題，降低噪音形成，當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)故障發(fā)生故障隱患后，可以防止另一臺風(fēng)機(jī)的空氣從另一側(cè)泄漏出去。③將兩項水泵設(shè)置到冷卻塔內(nèi)，將水路系統(tǒng)結(jié)合起來，而且冷卻塔運(yùn)行期間，包含的了兩個水泵，第一種水泵負(fù)責(zé)工作，另外一臺則是實施相關(guān)設(shè)計工作，采取單獨(dú)控制方式對兩臺水泵電路進(jìn)行合理控制，借助規(guī)范性的控制設(shè)備交替運(yùn)行兩臺水泵，對于相關(guān)的交替周期來講，需要依照冷卻塔實際運(yùn)行情況進(jìn)行設(shè)置，隔天運(yùn)行是最佳的一種模式，有利于確保交替周期的合理性。④將單向閥安裝于兩項水泵連接管道內(nèi)，以免冷卻液處于兩臺水泵之間不斷進(jìn)行循環(huán)。

3 軌道車輛用冷卻塔技術(shù)應(yīng)用效果體現(xiàn)

3.1 分流式冷卻塔通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的效果

（1）在軌道車輛運(yùn)行期間，將水冷應(yīng)用到供電柜中有著極大的作用，除了能夠提高供熱水平外，同時還能夠降低成本。（2）在應(yīng)用分流式冷卻循環(huán)系統(tǒng)期間，需要集主變流柜以及列車供電柜、冷卻設(shè)備等相互結(jié)合到一起，將其產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)缴崞鲀?nèi)，確保熱量被全面揮發(fā)出去，提升集成效果。在列車供電柜容量沒有發(fā)生變化的現(xiàn)狀下，有利于減少柜臺尺寸，確保機(jī)械件設(shè)備得到規(guī)范性設(shè)置，為工作開展提供便利。（3）列車供電柜臺自身形成的熱量。當(dāng)前階段，借助水循環(huán)系統(tǒng)流經(jīng)水散熱器，確保熱量被全面揮發(fā)出來，從而減少機(jī)械的荷載力。再加上該項系統(tǒng)產(chǎn)生的優(yōu)勢極高，因此，在動車組以及動力車等項目中受到了普遍應(yīng)用，所以冷卻系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢極佳。

3.2 雙風(fēng)機(jī)雙水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔冷卻系統(tǒng)效果

（1）冷卻塔部件出現(xiàn)故障的概率非常高，針對此種現(xiàn)象，可以采取軟件進(jìn)行合理計算，當(dāng)部件故障率沒有發(fā)生改變的情況下，應(yīng)用雙風(fēng)機(jī)雙水泵在方案以后，冷卻塔出現(xiàn)冷卻故障的概率逐漸下降。當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障問題后，另外的風(fēng)機(jī)可以正常運(yùn)行，風(fēng)量縮減少，冷卻塔散熱能力有效體現(xiàn)，從而在一定程度上增強(qiáng)了冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。（2）做好雙水泵的冗余設(shè)計工作。當(dāng)水泵出現(xiàn)隱患后，另外一臺水泵處于運(yùn)行狀態(tài)，促使冷卻系統(tǒng)可靠性得到了全面提高。

從以上論述來看，在軌道車輛中雙風(fēng)機(jī)雙水泵結(jié)構(gòu)冷卻塔冷卻系統(tǒng)得到了全面且廣泛的應(yīng)用，而且產(chǎn)生的冷卻系統(tǒng)效果均是非常高的，未來發(fā)展趨勢良好。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，本文主要分析了布置空間緊張、電氣設(shè)備車內(nèi)循環(huán)風(fēng)冷效率不高，單套冷卻系統(tǒng)的可靠性有待提升等，綜合性探究以及考慮了在軌道車輛設(shè)備布置、冷卻系統(tǒng)性能和可靠性等方面，對新型冷卻塔進(jìn)行了規(guī)范性設(shè)計，經(jīng)過相關(guān)驗證和實踐，表明了兩項冷卻塔的適用性極高，可以為后期設(shè)計軌道車輛冷卻塔方案提供一定的依據(jù)，促使軌道車輛得到穩(wěn)定且安全的發(fā)展。