内电动力包典型故障探究

黄梦海 左继雄 彭丽明

摘 要：为加强内燃车辆关键部件——内燃电力动力包的自主设计能力和后期运用维护能力，通过对各主机厂项目进行调研分析，从内燃动力包的柴油发电机组，冷却系统，电控系统，燃油系统，柴油机辅助系统，框架系统等方面，了解内燃动力包在设计及运用维护过程中易出现的问题。逆向反思设计优化途径，为后续内燃动力包相关设计提供参照。从调研分析来看，内燃动力包中柴油机、电子器件等在运用中容易出现问题。同时内燃动力包燃油系统及油箱在设计前期需要做好充足的方案论证和技术设计，充分分析设备在后期运用维护的可行性。

关键词：内燃车辆;调研分析;内燃动力包;柴油发电机组;燃油箱

1 引言

近十多年来，随着国家实力日益增强，国内轨道交通行业相关基建日趋完善，电力机车等轨道交通也得到快速发展。但由于地区发展的不均衡性，国内少部分地区以及国外很多国家和地区，轨道基建并不完善，对内燃车辆仍具有较大需求。同时，相比电力机车，内燃电力机车在灾难、战争、救援等特殊情况下具有明显优势，因而越来越多的国家将内燃车辆作为战略储备，保持一定的占有量。

相较上世纪用于轨道交通的内燃机，现今越来越多的内燃机以动力包的形式被用于轨道交通领域，包括对安全性、舒适度要求更高的动车组列车上。之所以以动力包的形式来安装内燃机，一方面是由于对轨道交通车辆环保性、舒适性、安全性要求的提高，内燃机的附属部件愈加繁多，将各附属部件与内燃机整合为一个整体更利于安装、试验;另一方面，内燃机技术进步，体积重量不断降低，以及动力分散技术的运用，这些条件都为内燃机以动力包的形式用于轨道交通提供了可能。通过以动力包的形式安装内燃机，有利于减少内燃机及附属部件与车辆间的接口，可提前试制各种个性化要求，在整车制造的同时可进行内燃机及附属部件组装，缩短车辆研发、试制、调试时间。

2 内电动力包介绍

内电动力包作为列车的动力源及列车供电部件灵活的安装在车上，主要由柴油发电机组、冷却系统、电控系统、燃油系统、柴油机辅助系统、框架系统等组成。

2.1 柴油发电机组

柴油发电机组主要由柴油机及永磁发电机组成。柴油机飞轮端通过联轴器与永磁发电机连接，柴油机的自由端通过联轴器与液压泵相连。当柴油机启动时，柴油机曲轴通过飞轮端联轴器带动永磁发电机转子转动，发电机开始输出三项交流电;柴油机的自由端通过联轴器为液压泵提供动力，液压泵通过液压油将动力传递给液压马达，驱动液压马达转动。

2.2 冷却系统

冷却系统主要由冷却风扇，液压油箱，膨胀水箱，液压油，冷却水，液压马达，液压泵，冷却管路等组成。液压泵通过液压油驱动液压马达转动，继而带动冷却风扇转动。高温冷却水，液压油以及增压后的空气都必须通过冷却风扇进行空冷。通过膨胀水箱可以及时补充管路中泄漏的冷却水，泄放系统中产生的气体。通过液压油箱可以及时补足管路中的液压油，并排除废气。

2.3 电控系统

电控系统类似于人体的神经系统，通过布置在柴油机、发电机等其它部件中的各类传感器来监控设备的运转情况，将相关信息传输给车辆，同时接收车辆指令，控制柴油机、发电机等部件的运作。

2.4燃油系统

柴油机燃油系统除柴油机自带的粗过滤器，精过滤器，手动泵等设备外，通常还会有电磁阀、旁路阀、燃油管路、燃油箱等。其中燃油箱相关设计、制造需要着重考虑，需要与后期维保使用情况相结合。

2.5 柴油机辅助系统

柴油机辅助系统主要包含柴油机进排气系统，机油系统等，柴油机进气系统主要由空气滤清器、涡轮增压器等组成，为柴油机提供足量的干净空气;柴油机排气系统主要包含尿素箱、混合器、消音器、尿素等，通过尿素将柴油机排气中的一氧化氮等物质催化还原，同时吸附部分颗粒物，降低排气中的氮氧化物和颗粒物含量。

2.6 框架系统

框架系统是指将柴油机、发电机等其它部件组装在一起的承载结构。集成时，需充分考虑各部件维护保养的可能性，尽可能减少管路、线路。设备集成安装完毕后，需对整个框架系统进行振动冲击试验，以验证框架的承载能力。

3 内电动力包典型故障

3.1 柴油机典型故障

虽然柴油机的运用历史已经有上百年，但在日常使用中柴油机是动力包内最容易出现问题的部件之一。某型动力包柴油机自由端曲轴端盖处出现漏油情况，转速达到1800rpm后，机油飞溅至车身四周。

从图1、图2观察可发现，在柴油机自由端端盖处，有漏油现象，长期高速运转会加剧机油泄漏，造成频繁加注机油。

在日常检修维护中，发现柴油机汽缸盖处，出现漏 油现象，具体如图3所示。

该型柴油机汽缸盖通过左右两个螺栓紧固，在缸体和汽缸盖之间通过气缸盖密封垫密封。根据以往相关事例分析，汽缸盖处漏油可能与a）汽缸盖仅通过两个螺栓紧固，在缸体内高压作用下，发生變形;b）该处汽缸盖与缸体接触表面加工平整度误差过大，仅靠密封垫无法完全密封。

3.2排气系统典型故障

在某型动力包测试中，发现动力包消音器背面冒出黑烟，经初步检查，判断为消音器的排气管卡箍出现松动，导致部分废气漏出。经拆卸消音器，发现排气管路与混合器固定处松动，如图5。废气排放管路，通过卡箍与消音器进口处固定，经检查该处卡箍有一定程度的变形，可能是首次装配时，消音器与排气管路未在同一直线上，长期振动使得该处卡箍受力严重，最终导致滑脱。

拆卸消音器后，发现消音器表面包裹的隔热套与混合器外包裹的隔热套均出现一定程度的损坏，详见图6。由于混合器处于悬空位置，仅靠前后两端的卡箍与排气管路固定，与混合器出口位置连接的排气管支架强度不够，易来回晃动。消音器两端支架采用弹性减震器安装于动力包框架上，具有减震作用。消音器与混合器之间空间狭小，且都包裹有隔热套，长期的振动，使得混合器两端卡箍松动，且减震器上下位置细微的位移减震，导致混合器与消音器之间来回摩擦，最终隔热套损坏，漏出内部无机纤维棉。

3.3电气产品典型故障

在某型动力包使用过程中，出现过发电机温度超温报警问题，但未发现冷却系统超温，确认为电控箱内发电机温度变送器偶发故障，通过更换变送器解决上述问题。旧式温度变送器为机械式调节电阻，新型温度变送器为Pt100，可采用数据线连接电脑，更改内部阻值。

3.4燃油系统典型故障

在某型动力包使用过程中，由于燃油箱处理工艺不足、维护不到位、柴油品质较差等因素影响，导致燃油箱内部出现锈蚀。同时，燃油箱设计时，对维护要求未考虑全面，侧面设置的清洗孔无法满足工人清洗所有箱体内面的要求。底部设置的排污孔位置偏高，需人工进行部分排污。

同时，许多油箱由于采用机械油表，该种油表量程与油箱实际油量匹配性较差，且零漂严重，与油箱的液位传感器数值也较难统一。

4结论

通过上述调研，发现动力包系统在运用过程中，确实会出现较多问题，部分是设计问题、部分是设备选型问题、部分是供应商设计制造缺陷问题。上述问题都有可能会造成车辆及动力包后期运用的困难。在今后的设计制造过程中，需要充分吸取上述问题的经验教训，设计出更人性化的设备，让用户值得信赖。这也是中国设计、中国制造能在行业里占得一席之地的重要保证。

（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001）