內(nèi)燃機(jī)車自動補(bǔ)水裝置的研制

何興福

摘要：針對內(nèi)燃機(jī)車經(jīng)常出現(xiàn)的水系統(tǒng)漏泄問題，研制出自動補(bǔ)水裝置，可實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車快速補(bǔ)水，降低機(jī)車區(qū)間停車時間，對同類問題具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;補(bǔ)水裝置;研制;技改

中圖分類號：U262.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0011-03

0? 引言

赤峰-大板-白音華鐵路（簡稱：赤大白鐵路）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市和錫林郭勒盟境內(nèi)，線路等級為地方Ⅰ級鐵路，北起錫林郭勒盟西烏旗白音華站，南至赤峰市赤峰北站，正線里程331公里，配屬DF8B內(nèi)燃機(jī)車14臺，年運(yùn)量2100萬噸，是白音華煤田北煤南運(yùn)的主要通道。赤大白鐵路在白音華設(shè)機(jī)務(wù)本段，該地區(qū)處于北方高寒地帶，冬季漫長且寒冷，每年9月至次年5月為雪害期，年平均氣溫為1.2℃，極端最低氣溫為-38.6℃。在白音華機(jī)務(wù)段近幾年機(jī)車運(yùn)用中，由于機(jī)車?yán)鋮s水系統(tǒng)漏泄，造成機(jī)車頻繁出現(xiàn)區(qū)間停車、機(jī)故救援等事故出現(xiàn)，不僅為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)組織工作帶來了諸多影響，也為鐵路行車安全埋下了隱患。

1? DF8B型內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s裝置簡介

燃油在氣缸內(nèi)燃燒形成了高溫燃?xì)?，使之與它相接觸的零部件強(qiáng)烈地受熱，如不及時對這些零部件加以適當(dāng)?shù)睦鋮s，則柴油機(jī)將出現(xiàn)一系列故障，而最終無法正常工作。例如，由于零部件過熱，材質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度降低，因而出現(xiàn)裂紋和燒損現(xiàn)象。由于氣缸和汽缸蓋壁溫高，導(dǎo)致充氣系數(shù)降低，進(jìn)氣量減少，影響到燃燒過程。

通常對氣缸、氣缸套、渦輪增壓器、中冷器等由冷卻水直接冷卻，通過熱交換器由冷卻水使機(jī)油散熱，故冷卻水對活塞、活塞環(huán)具有間接冷卻裝置。

機(jī)車柴油機(jī)通常采用強(qiáng)制水循環(huán)冷卻裝置，大多數(shù)柴油機(jī)采用開式常壓、常溫循環(huán)水系統(tǒng)，部分柴油機(jī)采用閉式加壓高溫水循環(huán)水系統(tǒng)，前者在大氣壓力下工作，最高水溫必須低于100℃，后者在高于一個大氣壓下工作，最高水溫低于該氣壓下的沸點，即可以高于100℃。

冷卻水的質(zhì)量對柴油機(jī)工作的可靠性和檢修周期有一定的影響。冷卻水流經(jīng)柴油機(jī)的一些重要受熱件，與鑄鐵、鋼、銅、鋁、焊錫及電焊縫等材料接觸，水中含有鈣、鎂和鹽類等介質(zhì)，又有一定量的懸浮物，對電蝕和電化腐蝕有促進(jìn)作用，因此冷去水質(zhì)必須嚴(yán)格選擇和處理。為了增加氣缸內(nèi)的空氣充量，必須使增壓空氣的冷卻水溫大大低于氣缸等受熱機(jī)件的冷卻水溫。由于柴油機(jī)對這兩者的工作要求不同，所以設(shè)置了兩套冷卻水系統(tǒng)，而將冷卻增壓空氣的水系統(tǒng)稱為低溫冷卻水系統(tǒng)或中冷冷卻水系統(tǒng)。機(jī)車上也相應(yīng)的設(shè)置了兩套散熱裝置，為便于生產(chǎn)和布置，一般使高低溫水系統(tǒng)的散熱量基本平衡，為此將中冷器及機(jī)油熱交換器等的冷卻水串聯(lián)在一起，這也為機(jī)油的冷卻降溫創(chuàng)造了良好的條件，因而也有利于柴油機(jī)的工作可靠。

高溫水體統(tǒng)循環(huán)通路：高溫水泵→左右進(jìn)水總管→各進(jìn)水支管→氣缸→氣缸蓋→出水總管→高溫散熱器組→逆止閥→感溫水泵。

低溫水系統(tǒng)循環(huán)通路：低溫水泵→前后中冷器→機(jī)油熱交換器→低溫散熱器組→靜液壓油熱交換器→逆止閥→低溫水泵。

2? DF8B型內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s裝置常見故障

我公司配屬東風(fēng)8B機(jī)車14臺，在內(nèi)燃機(jī)車使用過程中，最突出的問題是冷卻單節(jié)（見圖1）經(jīng)常發(fā)生裂漏。經(jīng)調(diào)查2018年共發(fā)生冷卻單節(jié)漏水10起，8起造成機(jī)故，2起造成站線停車封堵冷卻單節(jié)，嚴(yán)重影響行車秩序。業(yè)主規(guī)定：每發(fā)生1起機(jī)故，業(yè)主考核2萬元，以上機(jī)故業(yè)主直接考核16萬元。

現(xiàn)階段我公司封堵冷卻單節(jié)的方法如下：機(jī)車先停機(jī)，學(xué)習(xí)司機(jī)準(zhǔn)備好開口扳手、封堵銅皮（見圖2），然后司機(jī)、學(xué)習(xí)司機(jī)兩人相互配合，一人松開冷卻單節(jié)下部安裝螺絲，另一人立即將封堵銅皮插入到冷卻單節(jié)與膠墊（見圖3）之間，再緊固冷卻單節(jié)安裝螺絲;然后一人再松開冷卻單節(jié)上部安裝螺栓，另一人將封堵銅皮插入到冷卻單節(jié)與膠墊之間，然后再緊固冷卻單節(jié)安裝螺絲。整個封堵過程都是帶水作業(yè)，80多度的水噴射到乘務(wù)員身上，有時會灼傷乘務(wù)員。在漏水冷卻單節(jié)封堵完成后，根據(jù)漏水量的大小，乘務(wù)員必須上機(jī)車頂補(bǔ)加機(jī)車?yán)鋮s水。一桶冷卻水50多公斤，經(jīng)常是一人在下部向上托，另一人在車頂接。乘務(wù)員在封堵漏水冷卻單節(jié)時一般都要淋一身熱水，在車頂加水時又要吹一頓冷風(fēng)，作業(yè)過程比較艱辛。整個封堵單節(jié)及加水作業(yè)過程順利時需要40分鐘，不順利時可達(dá)3-4小時;乘務(wù)員在處理單節(jié)漏水時無人在司機(jī)室值守，存在較大安全風(fēng)險。如果在大坡道上被迫停車，將面臨大坡道啟車、打傷鋼軌的風(fēng)險。通過以上作業(yè)過程可以看出，人工封堵單節(jié)、人工加水過程耗時長、難度大、安全隱患大。

3? 降低冷卻單節(jié)列漏的措施

如何從根本上解決冷卻單節(jié)列漏的問題，以及在冷卻單節(jié)發(fā)生裂漏后，如何快速向膨脹水箱補(bǔ)水，是每名機(jī)務(wù)管理者迫切解決的首要問題。

經(jīng)過長期的探索，我們摸索出一套降低冷卻單節(jié)列漏的有效措施，并研制出一套內(nèi)燃機(jī)車自動補(bǔ)水裝置，可大大降低冷卻單節(jié)列漏故障率，實現(xiàn)快速向膨脹水箱補(bǔ)水，可有效降低內(nèi)燃機(jī)車因冷卻單節(jié)漏水造成的區(qū)間停車問題。

3.1 根本措施

機(jī)車大中修時，派技術(shù)員對冷卻單節(jié)的流量試驗進(jìn)行盯控，冷卻單節(jié)堵管率不超過2%。

對每個冷卻單節(jié)粘貼二維碼，輸入該單節(jié)的制造日期、大中修日期、第一次維修日期等信息。對經(jīng)過一次修補(bǔ)再次發(fā)生裂漏的冷卻單節(jié)，進(jìn)行強(qiáng)制報廢，從源頭上確保單節(jié)質(zhì)量。

定期化驗水質(zhì)。每次小輔修時，從水系統(tǒng)放氣閥處取水500g，對冷卻液進(jìn)行化驗，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整藥劑含量。通過控制水質(zhì)，可降低冷卻單節(jié)內(nèi)管路的穴蝕、裂漏。

3.2 日常保養(yǎng)措施

機(jī)車中檢、輔修對冷卻單節(jié)進(jìn)行定期吹掃。

遇沙塵暴、大風(fēng)天氣，機(jī)車每次入段后，對冷卻單節(jié)進(jìn)行再次吹掃。

在冷卻單節(jié)外面加一層30-40目的細(xì)鋼絲網(wǎng)（見圖4），防止大顆粒雜物進(jìn)入冷卻單節(jié)。

檢查冷卻單節(jié)外觀狀態(tài)應(yīng)良好，肋片倒伏面積不超過10%，如超過時用專用工具將倒伏散熱片扶起。

在散熱單節(jié)之間縫隙應(yīng)用棉質(zhì)物填充和封堵。

3.3 加裝自動補(bǔ)水裝置

3.3.1 策劃、提出技改方案

為了確保技改方案實施有效，在實施前我們成立技術(shù)攻關(guān)小組，研究討論技改方案，最終形成如下方案：

拆除已經(jīng)閑置的熱電保障裝置（相當(dāng)于預(yù)熱鍋爐），在此位置加裝不銹鋼水桶，在機(jī)車上布置水桶至膨脹水箱的補(bǔ)水管路，及相關(guān)電路、水泵電機(jī)等部件。為了防止冬季不銹鋼水桶內(nèi)的水凍結(jié)，在水桶內(nèi)安裝電加熱器、溫度傳感器、溫度繼電器，實現(xiàn)對該冷卻水的自動加熱功能。

3.3.2 方案實施

拆除現(xiàn)已閑置的熱電保障裝置裝置（見圖5-圖6），將拆除下來的熱電保障裝置及其附屬配件集中存放，便于后期需要時再加裝。

清除熱電保障裝置遺留在車底的殘留物，用手動砂輪機(jī)將地面遺留物、安裝座打磨平整（見圖7）。

在地面鋪一層10mm的毛氈，作為不銹鋼水桶的緩沖墊，將不銹鋼水桶安裝到毛氈上（見圖8-圖9）。

在墻體相對位置焊接腰帶安裝座，使用寬度為30mm的扁鐵制作成固定腰帶，一端與固定座相連，另一端與可調(diào)螺栓連接。

購買110V/220V的逆變電源，在墻體上焊接逆變電源安裝座，將逆變電源可靠固定在墻體上。

在墻體上安裝自動脫口裝置安裝架，將自動脫口裝置安裝在墻體上。

在墻體上焊接直流水泵的安裝支架，將直流水泵可靠固定在安裝支架上（見圖10）。

在不銹鋼水桶內(nèi)安裝電加熱器、溫度傳感器、溫度繼電器等部件。在不銹鋼水桶內(nèi)焊接水位標(biāo)尺（見圖11），便于準(zhǔn)確加水。

安裝其他水管路、控制線路等部件（見圖12）。

3.3.3 日常檢查與維護(hù)

將機(jī)車自動補(bǔ)水裝置（不銹鋼水桶、水管路、溫度繼電器、電線路）納入日常檢查范圍及小輔修檢查范圍，發(fā)現(xiàn)問題，及時施修。備齊一套自動補(bǔ)水裝置的所有配件，發(fā)生問題及時處理。

3.3.4 使用

當(dāng)機(jī)車?yán)鋮s單節(jié)列漏時，乘務(wù)員只需要閉合水泵電機(jī)脫扣開關(guān)，不銹鋼水桶內(nèi)的備用水就可輸送到膨脹水箱內(nèi)，可以實現(xiàn)應(yīng)急補(bǔ)水功能，消除因單節(jié)漏水造成的區(qū)間停車事故。

4? 取得效果

我公司2019年3月對所配屬的14臺內(nèi)燃機(jī)車加裝自動補(bǔ)水裝置后，半年內(nèi)（4月-9月）共發(fā)生1起冷卻單節(jié)列漏事件，乘務(wù)員閉合脫口開關(guān)后，僅用2分鐘就向膨脹水箱補(bǔ)滿冷卻水，未造成列車區(qū)間停車。經(jīng)過此項技改，單節(jié)漏水率由10件/年降低到2件/年，機(jī)故率由8件/年降低到0件/年，大大提高了機(jī)車可靠性。

5? 結(jié)語

為適應(yīng)赤大白鐵路的環(huán)境條件和運(yùn)用需要，白音華機(jī)務(wù)段對DF8B內(nèi)燃機(jī)車上的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了較多技術(shù)革新，降低了機(jī)車由材質(zhì)原因、環(huán)境導(dǎo)致的列車區(qū)停、機(jī)車臨修、機(jī)車救援事件，大大提高了設(shè)備可靠性，同時有效地降低了由于上述原因引起的機(jī)車發(fā)生次生、衍生故障的概率，確保了機(jī)車安全運(yùn)行。

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