鐵道客車電熱水器防干燒模擬試驗方法探究

李江吉，趙志剛，閆文玉

(1.中國鐵路西安局集團有限公司 西安機車車輛監(jiān)造項目部，陜西 西安 710086；2.中車西安車輛有限公司，陜西 西安 710086)

1 問題提出

電熱水器是鐵路客車必不可少的生活設(shè)備，關(guān)系到旅客的健康飲水問題，也是客車防火安全的重點。隨著檢修車種車型的增多，電熱水器種類、型號也日趨增多。不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的電熱水器防干燒原理不同，大多數(shù)電熱水器防干燒原理是通過觸發(fā)保護裝置切斷電路來實現(xiàn)保護功能，廠修時很難實現(xiàn)電熱水器防干燒保護試驗。

《鐵路客車電氣裝置檢修規(guī)則》[1](以下稱《電規(guī)》)6.13.1.3條規(guī)定：“凈水器濾芯、防干燒保護器、水位傳感器、橡膠件、隔熱材料、爐體配線、緊固件更新”；6.13.2(8)條規(guī)定：“防干燒保護：排凈加熱腔存水，并使缺水保護功能失效，關(guān)閉進水閥，開啟加熱電源，當加熱腔溫度達到110 ℃、最高不超過130 ℃時，防干燒功能動作，自動切斷加熱電源，并不可自動恢復(fù)”。如果直接照搬該條款場景要求進行防干燒試驗會造成更新過的防干燒保護器(除使用熱敏電阻者除外)損壞，不僅增加成本，同時還會對加熱腔造成損壞，達不到無損進行防干燒保護功能的試驗要求。

因此，如何實現(xiàn)電熱水器防干燒功能試驗要求，同時不損壞防干燒保護器及加熱腔成了急需解決的一大難題。

2 無法實現(xiàn)試驗要求的原因分析

《電規(guī)》中第6.13.2(8)條提出了對于防干燒功能動作的要求，但將上述要求直接轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的試驗步驟時存在如下問題：

(1) 如何確保檢測防干燒功能動作時加熱腔溫度在110～130 ℃范圍內(nèi)；

(2) 試驗會造成更新過的防干燒保護器(使用熱熔斷器者)損壞，反復(fù)試驗會加大成本，且無法保證新防干燒保護器性能良好；

(3) 排盡加熱腔內(nèi)水后，110～130 ℃的溫度會造成加熱腔的損壞。

因此，將《電規(guī)》中的相關(guān)要求直接轉(zhuǎn)化為試驗步驟的方法對于驗證電熱水器防干燒保護功能有待完善。

3 可行性方案研究

防干燒保護試驗本身帶有一定的破壞性，其目的是驗證通過觸發(fā)電路中的保護裝置，切斷加熱電路，使加熱元件無法工作，避免造成干燒。因此，應(yīng)該從防干燒原理入手，對防干燒保護電路進行分析，根據(jù)防干燒保護控制原理及各元器件動作參數(shù)，合理制定試驗方法。

對需檢修的電熱水器生產(chǎn)廠家、型號、原理進行梳理分析后，形成以下2種解決方案：(1)方案一，采用對防干燒保護探頭加熱的方法，通過觀察指示燈變化情況確定防干燒功能是否良好；(2)方案二，根據(jù)不同型號電熱水器防干燒保護原理，制定包括“兩步走、拆分法”在內(nèi)的模擬試驗方法。2種方案的可行性對比見表1。

表1 2種方案的可行性對比表

通過對上述2種方案的可行性分析，最終確定采用方案二。

4 實施方案

4.1 采用熱敏電阻的電熱水器(WSD系列)

取出防干燒取樣溫度探頭，將數(shù)字溫度計的探頭與防干燒取樣溫度探頭綁在一起，在電熱水器正常工作的情況下用熱風槍對其進行緩慢加熱(熱風槍需與取樣溫度探頭保持10 mm以上距離，避免造成損壞)，當防干燒取樣溫度探頭達到110 ℃、最高不超過130 ℃時，防干燒功能應(yīng)動作，自動切斷加熱電源，并不可自動恢復(fù)。

4.2 采用熱熔斷器的電熱水器(KSQ系列)

(1) 每批次熱熔斷器進廠時隨機抽取1件進行以下試驗(破壞性試驗)：將熱熔斷器放在環(huán)境溫度箱內(nèi)，設(shè)置溫度上限為140 ℃，當溫度達到110 ℃及以下時用萬用表測試其通斷情況，應(yīng)為“通”；在環(huán)境溫度繼續(xù)上升的過程中，熱熔斷器“斷”時的溫度應(yīng)不大于130 ℃，則說明該批次熱熔斷器合格。

(2) 斷開電熱水器總電源，將熱熔斷器導(dǎo)線從端子排上拆下，用導(dǎo)線將兩接線點連通，合上電熱水器總電源，電熱水器需工作正常；將導(dǎo)線從接線端子處斷開，防干燒功能應(yīng)動作，自動切斷加熱電源，并不可自動恢復(fù)。

4.3 采用壓力溫度控制器的電熱水器(TCL系列)

(1) 每批次壓力溫度控制器進廠時抽取10%進行以下試驗：將壓力溫度控制器放在環(huán)境溫度箱內(nèi)，設(shè)置溫度上限為140 ℃，當溫度達到110 ℃及以下時用萬用表測試其通斷情況，應(yīng)為“斷”；在環(huán)境溫度繼續(xù)上升的過程中，壓力溫度控制器 “通”時的溫度應(yīng)不大于130 ℃，則說明該批次壓力溫度控制器合格。

(2) 在電熱水器正常工作的情況下，取下壓力溫度控制器，電熱水器電源需切斷，并不可自動恢復(fù)。

5 試驗驗證

通過電熱水器防干燒“兩步走、拆分法”模擬試驗方法的實施，電熱水器防干燒功能試驗從難以實現(xiàn)變?yōu)榭焖贌o損實現(xiàn)。根據(jù)試驗現(xiàn)場情況，分別對采用熱敏電阻、熱熔斷器、壓力溫度控制器的3臺電熱水器進行了試驗，試驗結(jié)果見表2。

表2 電熱水器防干燒“模擬試驗”工藝方案實施統(tǒng)計表

從表2不難看出，“兩步走、拆分法”試驗方法將電熱水器防干燒功能試驗分割為兩步：第一步試驗防干燒取樣溫度探頭功能是否正常，第二步試驗電熱水器本身的控制系統(tǒng)功能是否正常。通過“兩步走”，輕松實現(xiàn)了電熱水器防干燒保護試驗，避免了造成配件的大量浪費，同時確保了控制系統(tǒng)功能的正常檢測。