DF10D型调车内燃机车水温度过高的原因分析及处理

2015-11-16邹家龙

中国科技信息 2015年1期

关键词：单节内燃机车调车

邹家龙

邹家龙

洛阳机车有限公司襄阳分公司

邹家龙，男，1986年毕业于西南交通大学内燃机车专业，现为南车洛阳机车有限公司襄阳分公司柴油机车间教授级高工。

针对DF10D型调车内燃机车在长大坡道上运行时常发生水温高的故障现象，分析了产生的原因，提出了合理的解决措施。

前言

东风（DF）10D型调车内燃机车主要在编组站承担调车任务和煤矿等地方铁路牵引货物列车用。龙煤矿业集团股份有限公司双鸭山分公司配属20多台DF10D（东风10D）型调车内燃机车，用于拉煤。由于运用环境条件特殊（线路弯曲半径小，坡度大，牵引吨位大），在运用过程中经常发生高温冷却水温度过高故障（超过设计最高使用温度88℃），经常造成卸载、停车故障；但油温正常（在80℃左右），直接影响了机车供应及安全运输生产。

原因分析

DF10D型调车内燃机车的高温冷却水系统由高温冷却水泵、气缸套、气缸盖、增压器、膨胀水箱、逆止阀、排气阀、高温冷却装置（高温静液压泵、液压马达、冷却风扇、冷却器构架、散热器单节、百页窗、温度控制阀、安全阀）等组成。引起内燃机车高温冷却水温度高的原因很多，主要有：散热器单节数量不够、散热器单节散热效果差，冷却风扇风量不足，冷却风扇开启晚，百页窗开度不够，水系统内气体多，水泵流量不够，柴油机燃烧不良等。当高温冷却水温度达到88℃时，水温继电器动作使柴油机卸载，机车不能牵引列车前进。

冷却风扇风量不足

为保证DF10D型内燃机车柴油机经常工作在最佳油水温度范围内，机车设计了静液压系统，来驱动风扇旋转使空气高速运动来对散热器进行散热，通过散热器将水的热量带走，达到降低柴油机冷却水温度的目的。空气从机车两侧面进入到散热器单节，再到冷却风扇，最后经车顶百页窗排出车外。影响冷却风扇风量的因素有：冷却风扇的的叶片形状，冷却风扇的转速，百页窗的开度，散热器单节的空气流通面积。DF10D型调车内燃机车冷却风扇的的叶片是铸造的一个薄壁空腔结构，经设计制作后形状通常没法改变。冷却风扇是由静液压马达驱动的，如果静液压马达的油压或油量不足，冷却风扇的转速达不到设计要求，吸入的风量就会不够；静液压马达是由静液压泵输出的液压油驱动的，同时在静液压泵与静液压马达之间安装有可调整压力的安全阀，如果安全阀的整定压力值低或静液压泵工作不正常，可造成静液压马达转速低。机车两侧面百页窗在机车满负荷状态时应全开（与机车侧面呈垂直状态），如果因为安装的原因不能全开，空气进入的流通截面积就不够，会影响风量。

散热器单节散热效果差

散热器单节的水腔结垢多，增大了水流动的阻力，同时也减小了水流通的截面积，散热效果差；或堵焊的管子多，减小了水流通的截面积，造成散热效果差。散热器单节的散热单节间如果有杂物（灰尘、杨絮、柳絮等）或散热片倒伏太多，会影响空气进入的流通截面积。

冷却水泵流量不足

DF10D型调车内燃机车的高温冷却水泵在柴油机额定转速下的流量应大于或等于105m3/h，出口水压力应大于或等于 0.35Mpa，当水泵流量小时，单位时间内带走柴油机（气缸套、气缸盖和增压器等）的热量少，柴油机与水接触的部件温度会越来越高，导致水温会越来越高。

水系统内空气多

如果水管路系统的法兰或接头处安装不良，在柴油机运转时，水腔不断吸入空气，空气又不能及时排出，空气占用了水的容积，使循环过程中水的流量减少，不足以带走柴油机的相关热量，导致水温越来越高。

柴油机燃烧不良

DF10D型调车内燃机车柴油机为12V240ZJD型柴油机，最大运用功率为2210kW，有12个气缸，如果各缸之间温度差值过大（大于80℃），有部分气缸冷却水带走的热量与燃烧产生之间的热量不能达到平衡，水温会越来越高。引起燃烧不良的因素主要有喷油器雾化不良，喷油量过大，喷油提前角不合适，气门间隙调整不当、增压器效率低等。

冷却风扇开始运转时刻晚

目前，国产内燃机车大多采用静液压系统对冷却水进行冷却。冷却水从高温冷却水泵吸入后，依次进入进水总管、气缸套水腔、气缸盖（增压器）、出水总管、散热器、逆止阀，在水管和静液压管路之间装有温度控制阀。当水温达到74℃，温度控制阀动作，静液压油进入静液压马达，静液压马达旋转，带动冷却风扇旋转，利用空气对水进行冷却。如果温度控制阀的动作值高，冷却风扇开始运转的时机晚，由空气带走的热量与水中的热量不能达到平衡，水温就会不断上升。

散热器单节数量不够

为保证DF10D型调车内燃机车柴油机有较高的热效率，设计时将水温最高允许温度设定为88℃，由于机车空间的限制，散热器单节数量较少。该型机车如只用作编组站等地调车，因持续满负载运行时间短，高温冷却水系统的冷却能力能满足使用要求。龙煤矿业集团股份有限公司双鸭山分公司配属的该型机车主要承担运煤任务，牵引吨位重，线路坡度大，满负荷运行时持续时间长，原设计的散热器的高温（水温）散热效果满足不了运用要求，但低温（油温）散热能力还有一定富余，油温能稳定在80℃左右。

预防或处理措施

要预防水温高，首先要保证柴油机在正常工作状态。冷却系统的冷却能力是根据柴油机在正常工作状态下设计的，如果柴油机燃烧状态不良，则很难使冷却水温度控制在要求的范围内。柴油机的各部件如喷油泵、喷油器、增压器、冷却水泵等应经专门试验，状态应良好，各项特性参数符合相关规定要求。柴油机总成试验时，应调整好，使各缸之间的参数差值在规范要求的范围内，如通过更换喷油器或增减喷油泵调整垫片厚度，使12V240ZJD型柴油机在最大运用功率时，各缸排气支管内的温度差应不大于80℃，同时应使每个缸的排气温度不高于510℃，排气总管温度不应高于600℃。

使用去离子水或软化水

如果使用未经处理的自来水，则在水系统中会不断地产生水垢，水垢堆积在散热器的水腔内壁，影响散热。

保证静液压油系统的清洁度

静液压油中有机械杂质或管路、静液压泵、静液压马达、静液压油箱中有机械杂质，容易造成静液压泵、静液压马达、温度控制阀、安全阀中的运动件拉伤，从而使静液压马达转速低，引起风扇转速低。

如果已发生水温高故障，可采取以下措施

首先观察冷却风扇旋转是否正常（如有便携式转速测量装置测量风扇转速则更好）、顶百页窗的百页片是否全开，否则，将温度控制阀顶死，让静液压油在柴油机启机时即进入静液压马达，静液压马达旋转带动冷却风扇旋转，如机车运用时正常，则水温高的原因在静液压系统内。可采取更换安全阀或静液压泵进行处理。

如果高温冷却风扇旋转正常，其转速与低温冷却风扇相差很小（30r/min以内），则故障原因不在静液压系统（静液压泵、静液压马达、安全阀、温度控制阀和冷却风扇）内。外观检查散热器散热单节是否有散热片大量倒伏现象，散热片间是否有杨絮等杂物；检查左右百页窗的百页片是否处于全开状态；用手动将高温水系统的放气阀打开，看是否有较多的空气排出，或在高温水管路中装一临时性压力检测装置，测量水压力，如压力大幅波动，则可能有空气，应检查水管的各连接法兰、接头处；同时看压力值是否满足要求，如压力偏低，则应更换高温冷却水泵。如按上述方法还未查出原因，考虑更换部分散热单节的方法。

如果采用上述相对容易的方法还是处理不好，则将高温水系统的散热器单节数量增加（对于DF10D型调车机车，散热器单节由10节增加到12节），提高冷却能力；低温水系统的散热器单节减少2节（由28节减为26节）。将连接散热器单节的集流管沿挡板处切开，同时将低温侧的冷却器构架（集流管）切开（与原挡板处错一个连接散热器单节的位置），将原挡板焊接在此处，将切开的集流管处焊好，经水压试验不漏才合格。