CKD8S型内燃机车车体通风系统及防风沙结构设计

摘 要：针对苏丹高温、多风沙的特殊地理环境，将通风系统及防风沙结构作为设计重点，司机室操纵台采用立式结构，车体主要用风设备采用独立通风结构，对其结构布置和特点进行介绍。

关键词：CKD8S型机车；防风沙；通风系统；结构布置

前言

近年来，二七轨道交通装备有限责任公司积极开拓非洲市场，相继向刚果、安哥拉等多个非洲国家出口各种型号的内燃机车，以其优越的性价比得到用户的好评。2013年获得了苏丹国家内燃机车的订单，向苏丹出口了CKD8S型内燃机车。在获得订单后，总体设计人员对苏丹的地理环境及国内某厂生产的目前正在苏丹使用的内燃机车运行情况进行了调研。

苏丹是非洲国家，地处撒哈拉大沙漠边缘，常年温度在40℃以上，多风沙，沙尘颗粒很细，风沙造成机车故障率较高。因此在机车通风系统设计过程中必须考虑风沙对机车设备，特别是电气设备的影响，即防风沙设计，同时还要考虑高温环境对机车性能的影响。

1 通风系统及防风沙设计重点

1.1 车内负压

主发电机、牵引电机作为内燃机车的用风大户，传统的冷却方式是车内开放式进风，即在侧墙或者阿萨德风道顶盖布置过滤装置，外界空气经过滤后进入到车内，用风设备在车内吸风，这样的进风方式必将造成车内很大的负压，在苏丹多风沙的环境中，容易造成大量的沙尘弥漫在车内。

通过调研的资料可以看出，在苏丹运用效果较好的国内及国外内燃机车，大都采用独立的通风系统，过滤装置布置在顶盖上一个大的箱体内[1]，过滤后空气在大的箱体内进一步沉积后，不经过车内，而是直接供给用风设备，采用这种结构可以很好解决车内负压的问题。如图1所示[2]。

1.2 司机室内空气清洁度

通过了解，目前在苏丹运用的内燃机车，司机室内风沙也较严重，平面布局的操纵台面上堆积大量沙尘，按钮、扳键、控制开关经常被沙尘堵死，需要修理，司机室地板下车架开孔处密封不严，地板间隙大，沙尘会渗入到司机室内。

1.3 高温对机车性能影响

高温将造成车内设备故障率提高，空压机高温保护停机、车内电气元件溶化等问题频繁出现，降低车内温度，特别是降低动力室的室内温度在此次设计中尤为重要，合理的布置通风装置，既要满足降低温度的作用，又要满足防风沙要求。

2 通风系统、防风沙结构设计

2.1 电气室通风系统、防风沙结构

传统的车内开放式通风必将造成车内很大负压，而将独立通风装置布置在顶盖上，虽然可以较好解决车内负压问题，但会有一定的几率将柴油机排出的废气再一次吸入车内，造成二次污染。

通过综合考虑，出口苏丹CKD8S型内燃机车电气室采用独立风道结构，将电气室中整流柜与II端牵引电机冷却用风整合在一个独立风道回路中，独立风道结构的进风口布置在左、右两侧墙上，这样可以避免将柴油机废气吸入车内。该独立风道采用初级过滤、二级细滤，过滤后空气经过上升式风道进一步沉积后进入用风设备，如图2所示。风道上设有开孔以补偿设计与制造之间的误差。

整流柜及II端牵引电机通风：独立风道→整流柜→通风机→车架风道→牵引电机。

整流柜中电气元件对风沙较敏感，所以该通风系统初级过滤采用不锈钢钢板网+旋风除尘器[3]，二级过滤布置在风道内，二级过滤为钢板网结构（可加装无纺布）。旋风除尘器过滤效率优于惯性过滤器，且具有自动排灰功能，无需维护的特点，但造价较高。旋风除尘器过滤单元[2]，如图3所示，表1为其性能参数。不锈钢钢板网的作用是可以过滤空气中大颗粒物，确保旋风除尘器正常工作。

图3 旋风除尘器过滤单元

电气室中还布置有电器柜，电器柜采用封闭式结构，与司机室及车架之间采用橡胶件进行密封，并在电器柜上方布置过滤元件+小功率通风机结构，保持电器柜正压，以减少沙尘进入柜体内。

2.2 动力室通风系统、防风沙结构

动力室空气部分由主发电机排风供给，为避免车内负压及二次污染问题，主发电机冷却采用独立风道结构，如图2所示，独立风道结构的进风口布置在左、右两侧墙上，该独立风道同样采用初级过滤、二级细滤，过滤后空气经过上升式风道进一步沉积后进入主发电机，这样经过主发排到动力室内的空气相对比较清洁，在两侧墙顶端斜面处布置各布置一台通风机，加强通风，以达到降低动力室温度和将油雾排出车外的目的。通风机电机选用耐高温型号，以适应动力室高温环境，降低故障率。

主发电机通风：独立风道→主发电机→动力室。

此外动力室侧墙上的惯性过滤器+钢板网（加装无纺布）的结构给动力室提供冷空气，同时启动防风沙目的。如图4所示。钢板网用手柄螺栓固定，方便拆卸对无纺布进行清洗。无纺布采用防火材料，风速2m/s时，过滤颗粒直径不小于50？滋m～80？滋m的粉尘时，过滤效率不小于80%。

2.3 冷却室通风系统、防风沙结构

在侧墙上设有百叶窗，百叶窗后加装钢板网（可加装无纺布），该车散热器采用顶置式散热器，同时还加大了冷却能力储备，当冷却能力足够时，百叶窗不打开，风沙不易进入。百叶窗打开时钢板网+无纺布的结构可以对空气进行过滤。

在动力室和冷却室相连的隔墙上设有可调节的开口，当动力室温度过高时，动力室内的热空气可以被冷却风扇吸出，以达到降低动力室温度目的。

2.4 辅助室通风系统、防风沙结构

由于空间有限，没有独立风道结构，侧墙上安装与动力室相同的过滤装置，经过2级过滤后的空气供空压机及I端牵引电机使用。

2.5 司机室内设备布局

在司机室内设备布局方面，采用立式结构操作台，防止沙尘堆积在台面上，使用橡胶部件对地板间隙进行密封，以达到防止沙尘进入司机室内的目的。

3 结束语

CKD8S型内燃机车车体通风采用独立通风结构，独立通风结构进风口布置在侧墙上，解决了车内负压大的问题及避免二次污染问题，可以有效降低车内沙尘的堆积，各室侧墙上布置了2级的过滤装置，提供清洁空气的同时，增加机车的散热面积，提高机车运行可靠性。

参考文献

[1]谢青.针对非洲风沙地区的内燃机车进气系统设计[J].铁道机车车辆，2007，27（6）：19-20.

[2]何国福.出口苏丹机车通风系统及防风沙结构的改进设计[J]，内燃机车，2008（10）：26.

[3]邓木生，钟福兵.和谐HXD1型交流传动机车辅助变压器通风冷却系统过滤与改进[J].机车电传动，2012（1）：18.

作者简介：金大朋（1978-），男，吉林榆树人，本科，工程师，北京二七轨道交通装备有限责任公司。