某型钢轨打磨列车作业发电机室结构设计改进及试验

李胜男，秦文娟

（太原中车时代轨道工程机械有限公司北京分公司，北京 100000）

1 概述

近10年前生产的十列某型钢轨打磨列车，在投入运用以来，取得了很好的成绩与口碑，同时客户也反映出一些问题，作业发电机烧损是其中之一。

通过研究与考察，得出发电机烧损的主要原因是由于作业发电机冷却风扇的运转使冷却气流将空气中的粉尘以及打磨过程中的铁屑进入室内，发电机冷却进风口吸入含金属粉尘的空气，造成发电机烧损。据统计，十列某型钢轨打磨列车的30 台作业发电机中，有13 台发生不同程度的烧损，烧损率达43%之多，因此非常有必要对现有的作业发电机室结构进行改进。

为过滤金属粉尘，在作业发电机室侧墙百叶窗上加装了过滤海绵与滤网等过滤材料。但是过滤材料增加了空气流通阻力，降低了冷却空气流量，影响作业发电机组冷却能力，同时造成作业发电机室内负压很大，进出作业发电机室的门开闭困难，存在安全隐患。为了减轻负压，在作业发电机室顶盖上增加了天窗。天窗的设置一定程度上减轻了负压，但是又带来了漏雨的问题。因此，增加过滤材料和设置天窗，并不能很好地解决发电机烧损的问题，必须提出更有效的改进方案。

针对作业发电机室的改进，主要有两个方向的改进思路，其一是将冷却风扇移到作业发电机室外，直接消除打磨作业金属粉尘进入室内根源，但是这种改进方案技术难度大、成本高，尤其是对于现已投入使用的十列列车进行改造，具有很大的难度；其二是将发电机隔在一个相对比较封闭、负压比较小的空间，这样可以有效减少发电机所处空间内粉尘含量，改善发电机的工作环境，增加使用寿命；同时降低柴油机冷却空气流通阻力，提高冷却能力，改善柴油机工作环境条件。

本项目充分考虑实施的方便性、有效性、经济性，提出为作业发电机室增加隔墙的设计，对现有结构进行有效改进。

2 理论分析

增加隔墙后，作业发电机室被分为发电机间与柴油机间。发电机间消除了冷却风扇的影响，将有效改善发电机的工作环境，加上现有窗户上过滤海绵、滤网及发电机进风口处的过滤海绵的过滤作用，进入发电机内部的循环空气质量将有很好的改善，直接增加发电机的使用寿命。柴油机间较改造前空气循环空间变小，负压情况更加恶劣，为了保证气流量，有必要拆除柴油机间的窗户过滤海绵、滤网。本项目将设计11 个试验方案，通过增加隔墙前后的对比试验对以上的理论分析加以验证。

图1 进气真空度测试测点

表1 进气真空度试验方案

表2 进气真空度试验方案 单位：Pa

3 试验方法

本试验用到的主要仪器是智能压力风速风量仪。它可以通过比较两个塑料管内的空气压力得到压力差。本试验将两个塑料管的一端置于车体外侧5m 外，近似代表标准大气压；另一端放在作业发电机室内的不同测点。显示器上即可得到两个位置的压力差，近似作为室内测点与标准大气压的压差，也就是所谓的负压值。

4 试验测点

为了更准确评估作业发电机室内的负压情况，本试验选取了室内10 个测点，分别是靠近走廊侧的6 扇窗户窗内的中部、柴油机风扇进风口附近、柴油机进气滤清器附近、发电机进风口附近以及顶盖天窗通风口内侧，如图1 所示。

5 试验方案

本试验分为两个部分，第一部分是在原有基础上针对过滤海绵、滤网和车顶天窗进行不同的组合，模拟不同的方案；第二部分是进行结构改造，增加一简易轻型隔墙，同时针对过滤海绵、滤网和车顶天窗进行不同的组合，提供更多的改进可能性方案，具体方案描述如表1 所示。

6 试验数据及数据分析

本试验针对以上11 个方案分别测量了各测点的负压值，试验数据如表2 所示。

如图2 所示，测点9 反应的是发电机进风口附近的负压值，是本试验最为关注的测点，也是最能反应作业发电机室室内平均气压的测点，不同的测量方案中，测点9的负压变化值如图2 所示。

图2 不同方案下发电机进风口附近的负压变化值

7 试验结果分析

（1）方案1 测试了现有情况下室内各测点的负压值，室内各点均有较大的负压，其中发电机进风口（测点9）的负压值为－102Pa。（2）与方案 1 相比，方案 2 用塑料布盖住天窗，室内各测点的负压均有明显加大，其中测点6（发电机进风口）的负压增大了30%，这说明在用过滤海绵、滤网盖住百叶窗的情况下，天窗可以很好的缓解室内的负压。（3）与方案1 相比，方案3 拆除柴油机间8 个滤网，用塑料布盖住天窗，用塑料布盖住发电机间4 个滤网，合理模拟了加装隔墙后的室内情况，室内各测点的负压有很好的改善，其中测点9（发电机进风口）的负压只有－17 Pa，只有方案1 的17%，这说明在拆除柴油机间8个过滤海绵、滤网，没有天窗的情况下，室内负压有剧烈的下降，过滤海绵、滤网很大程度上增加了室内的负压。（4）方案4 是在加装隔墙后，保持隔墙两个门处于关闭状态，拆除柴油机间8 个过滤海绵、滤网，用塑料布盖住天窗，与方案3 没有太大的波动，证明了方案3 模拟的准确性。加装隔墙后，室内的平均负压在－20Pa 左右，基本符合工作的要求，并且可以很好地保证作业发电机间的环境质量。（5）与方案4 相比，方案5、6 试验了隔墙结构门对室内负压情况的影响，室内的平均负压值虽然没有明显的改变，但是建议在使用过程中还是尽量保持门关闭，可以更好保持作业发电机间的空气质量。（6）与方案4 相比，方案7 用塑料布盖住了测点2 的百叶窗，设想在测点2 改成透明玻璃的情形，室内负压有所增强，由原来的－20Pa 升至－27Pa 左右。虽然负压有一定程度的增强，但是－27Pa 的负压值仍然是可以接受的范围，这说明增开测点2 处的透明玻璃完全有可能性，可以在可能的范围内有效改善作业发电机间的采光情况，便于工作人员的巡视。（7）方案 8、9、10 与方案 4、5、6 相比，保留了原来结构的顶盖天窗，室内的负压有一定的波动，虽然有的测点波动较大，但是作为最能代表室内平均负压的测点9，其负压值基本保持在－20Pa 左右。这说明在加装隔墙、拆除柴油机间过滤海绵、滤网的情况下，顶盖天窗对改善室内负压不再有显著的作用，完全可以取消，与此同时，取消顶盖天窗后可以彻底解决天窗漏雨的情况，消除隐患。（8）方案11 与方案1 相比增加了隔墙，没有其他的相应改变，室内平均负压在－77 左右，不足以改善作业发电机的进风空气质量，不能改善现有问题。

试验数据显示，通过方案1 与方案4 的比较，增加隔墙后，作业发电机室发电机间的平均负压由原来的－102Pa下降为－20Pa，负压大大降低，同时在车窗过滤海绵、滤网、发电机进气过滤海绵的共同作用下，能有效避免打磨金属粉尘进入发电机内部的可能性，改善发电机工作条件，延长发电机寿命。柴油机间在保留车窗过滤海绵、滤网、天窗的情况下（如方案11），平均负压（以柴油机进气滤清器附近测点8 为例）为－110Pa，柴油机冷却条件没有改善；在拆除柴油机间8 个过滤海绵、滤网，用塑料布盖住天窗的情况下（如方案4），负压值降为－24Pa，证明可以大大减少柴油机冷却空气流通阻力，保证柴油机冷却空气流量，改善了柴油机工作条件。试验数据充分证明增加隔墙技术方案理论分析的正确性和实际工作有效性。