高原环境对空气压缩车使用维护的影响及对策

刘焕龙++李政凯++苏志忠

摘 要： 高原地区的固有自然特点对空气压缩机使用维护有很大影响，针对这些特点及其影响，采取有效的应对措施，是发挥空气压缩车性能的根本保证，是遂行保障任务的重要前提。

关键词： 高原环境 空气压缩车 使用维护

在近几年西藏工作实践中，我们针对空气压缩车存在的高原适应性问题，进行了深入的研究分析，探索了一些可靠、可行、合理的方法措施，使空气压缩车保持最佳性能状态，确保西藏工作期间各项装备保障任务的遂行。

一、高原环境气候特点

（一）气压低。高原地区海拔高度大、空气密度小，高原地区的气压具有随着海拔盖度的增加越来越低的变化规律。通常情况下，海拔每升高1000m，空气密度下降6%～10%，大气压力和空气中的含氧量大约也随之下降9%左右。

（二）温度低。高原地区不仅具有昼夜温差大、平均气温低等特点，而且其气温也会随着海拔高度增加而越来越低。一般来说，高原地区海拔每升高1000m，年平均气温下降5℃～7℃。海拔4000m以上地区年平均气温在-4℃以下。

（三）辐射强。随着高原地区海拔的增高，太阳强光及其伴随着的紫外线，并且随着海拔高度的增加也会越来越强。较强的辐射会加速零部件的老化，使裸露的有寿件、易损件很快丧失其基本功能，从而缩短维护周期，加重维护负担。

（四）风沙大。高原地区风速大，风压小，空气相对湿度低，特别是在冬末初春时期，空气相对湿度会达到当年最低，致使高海拔地区沙尘量大约达到低海拔地区的5倍～10倍以上。

二、高原环境对现役空气压缩车使用维护的影响

较低的气压、温度和含氧量，较高的太阳光线辐射、较大的风沙，给空气压缩车使用维护产生不少“高原反应”。

（一）动力性能下降。随着海拔的升高，低压缺氧、气候寒冷等情况越来越突出，这种环境下内燃机运转时的气缸压力和温度而降低，发动机着火启动性能变差。对非增压发动机而言[1]，海拔每升高1000m，发动机气缸压力降低17%、温度下降23%，最低极限启动温度大约提高22℃左右。同时，发动机最大扭矩点会随海拔的升高向高速方向移动，柴油机的稳定工作范围变窄。有关研究机构的实验数据表明[1]，对非增压内燃机而言，在海拔3000m以上，海拔高度每升高1000m，发动机功率下降8%～13%，热强度增加2%～5%，当海拔上升至4000m时，其功率降低约45%。

（二）燃料燃烧性能下降。随着海拔的升高，发动机气缸内充气量减少，进入气缸的燃油得不到充分燃烧，使排烟变浓，排温升高，燃烧室零件过热，导致功率下降、经济指标变坏。同时，发动机最大扭矩点、最低燃油消耗率转速随海拔的升高向高速方向移动，柴油机的稳定工作范围变窄，低速区油耗上升较快。有关研究机构的实验数据表明[1]，对非增压内燃机而言，在海拔3000m以上，海拔高度每升高1000m，发动机功率下降8%～13%，油耗上升6%～9%，热强度增加2%～5%，当海拔上升至4000m时，其功率降低约45%左右。

（三）发动机冷却效率下降。随着海拔高度增加，大气压力下降，冷却水沸点随之降低。在平原环境温度为10℃～22℃时，现役空气压缩车发动机的水温达到50℃、油温达到50℃，油压达到0.4MPa，工作时间约为25min。但在高原环境下，要使发动机冷却液达到相同的温度值，所需工作时间为35min，且更容易“开锅”（在海拔高度为3300m～3500m时，“开锅”温度约为89℃）。冷却液沸点的降低，使得柴油机散热性能下降。另外，由于高原空气密度减少，虽然冷却风扇的体积流量不变，但重量流量大为降低（海拔每升高1000m，重量风量下降8%[3]），进一步弱化风扇的冷却效果和冷却水箱的散热效果。

（四）机件润滑效果下降。空气压缩车润滑系统不仅有对摩擦表面的润滑作用，而且有冷却、清洁的作用。然而润滑油、润滑脂的粘温性受气候的影响较大。在高原地区，由于气候寒冷、昼夜温差大，平均气温低，使得润滑油、润滑脂的黏度增大，其流动性变差、发动机和发电机各摩擦表面运动阻力增大，导致机件运动阻力增大，引起设备启动性能下降，增加发动机的功率消耗，甚至出现“拉缸”现象。

（五）蓄电池性能下降。在高原地区，低气温使得蓄电池中硫酸电解液的黏度增大，负极活性物质早期钝化，进而影响电解液在极板的扩散速度，致使电池的基本化学反应在缺乏电解液的情况下，只能在极板的表面不完全地进行。因此，蓄电池的容量及启动性能随温度的下降而下降。

（六）非金属零部件老化加剧。高原地区日照时间长、紫外线照射强烈，且常年温度偏低，这些因素对橡胶管件和密封件损伤严重，加速橡胶管件的龟裂、破损和橡胶密封件的变质、老化，降低橡胶管件的抗压强度和橡胶密封件的密封性能，影响设备的整体工作性能。

（七）空气过滤效果下降。高原地区风沙严重，空气的含尘量高，较多的沙粒和尘土使得空气滤清器很容易发生堵塞，使空气滤清器的滤清效果变差，大量沙尘颗粒进入气缸，加剧气缸与活塞的磨损。同时，会出现发动机启动困难、加速无力及怠速不稳等症状。

三、高原环境下空气压缩车使用维护的策略

高原地区使用维护空气压缩车，除了要加强其日保养、周检查、月维护等工作外，还必须根据高原地区特点，采取一些能够缓解“高原反应”的措施。

（一）执行低海拔地区冬季的设备使用维护规定。按照平原地区冬季空气压缩车的维护规程进行使用、维护，在一定程度上可以减少“启动难”问题。比如在启动前，更换适用于低温地区的柴油、润滑油，提高蓄电池中电解液的密度，并对蓄电池进行保温处理，对设备进行加温预热等。

（二）对现役空气压缩车进行适当改装。在条件许可的情况下，对现役空气压缩车进行适当改装。比如加装乙醚（启动液）喷射装置，提高柴油机在压缩空气温度较低和含氧量较少情况下的快速着火性能；又如加装循环水预热装置，提高发动机温度的提升速率。同时，将乙醚喷射装置、循环水预热装置纳入维护项目。

（三）添置超级电容储能装置。超级电容储能装置可利用超级电容放电功率大的特性，弥补蓄电池在低温条件下输出电流大幅降低的问题，进而使起动机在低温条件下快速启动发动机。注意，超级电容储能装置在装箱前应进行放电处理，减少安全隐患。

（四）调整调速器参数。对空气压缩车发动机调速器参数进行适当调节。方法是通过调速手柄改变调速弹簧作用到调速杠杆上的力，以改变发动机供油量达到调整转速的目的[2]。注意，调速器参数的调整幅度不宜过大，防止在突然去掉负载时造成发动机转速过高（即“飞车”）而引起事故。

（五）调整喷油提前角。当发现空气压缩车功率不足时，可对其喷油泵进行适当调试，以确定喷油器喷油雾化情况是否良好，如在本单位高原保障维护过程中，将发动机的喷油提前角由原来的17°调整为29°，可明显改善发动机运转性能。

（六）及时检查清洗空气滤清器。重点应当仔细检查空气滤清器褶皱内部深处，清除其中的灰尘和沙粒，并可用高压空气（不超过0.3MPa）吹洗滤芯。对于较脏的空气滤清器，必须立即对其进行更换。此外，经常检查水箱盖、润滑油添加口盖、油箱盖等，如若缺失，应当及时更换。

（七）添加符合要求的防冻液。柴油发动机水散热器内需常年添加满足当地极限最低气温要求的防冻液，防止夜晚气温突降时冻坏水散热器和发动机等部件。需要注意的是，防冻液放出后不能循环使用。此外，可通过给水散热器套上棉保温罩，以增强其防冻效果。

（八）采取御寒保暖措施。在高原条件下，现役空气压缩车上的橡胶件和密封件“老化”较快，应加强对其检查维护。对条件允许的部位可以用棉布进行包扎，增加防寒、防日照效果。必要时，应当及时对“老化”橡胶件和密封件进行更换，以保证这些元件在高原环境中的可靠性和耐用性。

参考文献：

[1]程有泉，等.高原环境对工程器械的影响及其对策研究，2012.

[2]刘小强.浅析高原气候对发动机的影响，2011.