DF4D 型内燃机车水冷却系统的故障与处理

2020-05-21付丽强

机械管理开发 2020年3期

付丽强

（潞安集团铁路运营公司机务段检修车间，山西长治 046031）

引言

潞安集团铁路运营公司装备的DF4D 型内燃机车用于煤料的运输作业，在近5 年作业过程中，常出现高温冷却系统水温高卸载故障，特别在夏季时节，故障率更是居高不下，经常需要停机检修从而影响了运输效率。作者常期工作在DF4D 型内燃机车故障维修的一线，结合DF4D 型内燃机车水冷却系统的结构，对水冷却系统的故障与处理进行了分析研究。

1 机车冷却水系统的基本组成

DF4D 型内燃机车水冷却系统分高温冷却、低温冷却。高温冷却主要是对内燃机车柴油机气缸套、气缸盖及增压器进行冷却作业；低温冷却主要是对冷却机油和增压空气进行冷却。高温冷却水系统设计为闭式冷却水系统，机车部分高温水系统与柴油机内部高温冷却水系统组成完整的循环水系统低温冷却水系统为开式循环水系统，它与柴油机的空气冷却器、油水热交换器的水系统组成统一的另一循环水系统[1-2]。DF4D 型内燃机车的高、低温冷却水系统和预热水系统的循环流向，见图1 所示。

DF4D 型机车柴油机冷却水系统，主要由高、低温水泵，冷却风扇，高、低温散热器，双球胶管，高、低温膨胀水箱，逆止阀，排气塞门，各种截止阀和各管件等零部件所组成。

1.1 高温冷却水系统主回路循环

在12V240ZJD 型柴油机起动后，由套装在曲轴减振器轮毂上的泵主动齿轮直接驱动高、低温冷却水系统的水泵以2 570 r/min 的转速进行工作。高温冷却水系统的冷却功能，主要由冷却装置的10 个强化型管片式水- 空气散热器单节和冷却风扇配合来实现。按机车功率等级比例设计计算，用9 节散热器已能满足冷却需要，选用10 节，主要取决于水流程和结构的布置需要。DF4D 型机车柴油机的标称功率为2 941 kW，DF4D 的高温散热器为12 节。

DF4D 型内燃机车的高温冷却水系统设计允许最高水温98℃，采用加压封闭式循环，使高温水系统与大气环境进行隔离。

图1 冷却水系统原理图

1.2 低温冷却水系统主回路循环

在机车柴油机起动运转时，低温水泵也进行运转，将冷却水泵入柴油机低温主水管路，流进空气冷却器，对增压空气实施冷却。升温后的冷却水从空气冷却器流出进入油水热交换器，对机油进行冷却。冷却装置通过静液压马达驱动的冷却风扇产生的大量冷却空气，流经强化散热器进行强迫通风冷却，将散热器所需散失的热量带走。冷却后的低温冷却水经主管路流回。首先流经静液压油冷却器，对静流压工作油进行冷却，而后流进低温水泵3。再由水泵3 把冷却水泵入柴油机空气冷却器和机油冷却器，这样周而复始地进行循环冷却[3]。

在高、低温膨胀水箱之间，装有一根连通管，在管上装有一个调节截止阀29，机车在线路上运行时，若有一个水系统的水位太低，可将补水截止阀31、32 关闭，然后开启调节截止阀29，从水容量多的水箱中调节部分水给水容量少的水箱，水位调节到位后，应立即关闭调节截止阀29，随后，立即将两补水截止阀31、32 打开，使其恢复正常工作状态静液压系统的工作油的温度，要求不得超过70℃，否则静液压泵和马达的柱塞连杆组和配流盘等运动件易出故障。设置静液压油冷却器11，这是总结惯性故障和试验实践的产物。增设该部件后，静液压泵和马达有关柱塞连杆组和配流盘的故障，基本消除，可靠性显著提高。DF4D 型机车低温水系统中，共有32 节胀结式强化型散热器，可见，低温水系统冷却装置的冷却能力，具有较大余量。

1.3 上、排水循环回路

为了方便用户对机车柴油机水系统的上排水或更换不合格冷却水，在水系统中设置了上排水回路。在该回路的管路上装有2 个Φ25 截止阀5，两阀与高温及低温的回水主管路相连。该回路有两个上、排水接口，接口的连接器布置在车体主车架的左右两侧。在东北、西北严寒地区，也可将两上水阀及其上水管接头，布置在机车动力室内柴油机自由端两水泵的前面的两则，以免冻结现象的产生。当需向两水系统上水时，将左或右侧的管端连接器与地面加水管路的连接器相连，随之打开两个φ25 截止阀5 或打开两者之一。开启地面的水泵电机组，将符合水质要求的冷却水输人。在加水的同时，应打开所有的排气塞门和溢水管、截止阀，以便把管系中存在的随着注水的同时将气体排向大气[4]。当高、低温膨胀水箱的水上升到水位表上刻线位置，并从溢水管中排出大量水时，首先应关闭2 个截止阀5，随后关闭截止阀30，最后再关闭地面输水的水泵电机组。松开连接器，在上、排水管的连接器上，上紧密封螺母。在排除水系统中不合格冷却水时，除开启排气塞门、截止阀5、截止阀30 外，同时应开启排水塞门34、35。水放净后，需上水时，首先应将排水阀34、35 关闭。在正常运用中，排水阀34、35 和溢水截止阀30 始终处于关闭状态。

2 冷却系统的故障与处理

2.1 膨胀水箱水位发生变化

1）水位上升这种现象若是发生在运行期间，在没有中途加水的情况下，水位会不断上升，甚至通过溢水管往外溢水，主要原因是水系统中窜进了燃气，说明某气缸套或气缸盖出现了穿透裂纹，燃气通过裂纹进入冷却水系统（燃气压力高于冷却水压力）。可通过逐缸停止喷油泵供油的方法进行检，看水箱是否继续涨水，必要时可打开示功阀，观察是否喷水，如果高温水系统检查不出问题，还可通过检查中冷器等低温水通道部件进一步查找。

2）水位下降冷却水系统在工作时，由于压力升高，工艺上允许某些部件有滴漏，比如水泵允许滴漏，但每分钟不大于60 滴[5]，这样不至于使水位下降明显。但如果是短时间内水位下降快，就说明冷却水系统中出现了大量的漏泄，多数原因是密封圈老化，冷却水系统管道损坏造成漏泄。

2.2 冷却水温过高或升温过快

柴油机冷却水温上升过快的原因有：柴油机负荷上升幅度过快、过大；水泵故障（轴或齿轮故障），水系统缺水；散热器脏污，散热器片与铜管大量脱焊，散热片倒片等，使冷却散热效果差；散热管内通道不畅，有混沙、杂物堵塞；静液压泵或静液压马达故障；静液压油管裂漏或安全阀卡在泄油位；感温元件失效，温度控制阀处在泄油位；百叶窗开关油缸作用不良，百叶窗开度偏小；大风扇故障。

由于故障原因较多，运行过程中一旦发现，应准确及时地判断并积极排除。如果运行中水温高灯亮，柴油机卸载现象、原因及处理方法如下。现象：运行中突然水温高灯亮，卸载灯亮，柴油机加不上载。原因分析：水温继电器误动作，冷却风扇转数低，冷却水系统管路中有空气、静液压系统管路漏油或油缸油位低。处理方法：检查操纵台上水温表的显示（DF4D 型内燃机车水温超过98℃卸载）若水温不高，为水温继电器误动作，应急可短接2ZJ 上301 与302 号线，或将水温继电器接线拔下。主手柄回“l”位，2ZJ 解锁柴油机重新加载，检查冷却风扇转数，若转数低，顺时针拧动温度控制阀调整螺钉，增加风扇转数。膨胀水箱水位上下窜动，为冷却水系统有气，打开排气阀放气。如果静液压系统漏油应及时处理漏油处所，油缸缺油及时补油，没有备用油，可用油底壳油代替。