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        內(nèi)燃機車打溫用油的節(jié)約新途徑

        2014-06-05 04:33:34劉玉江
        黑龍江科學(xué) 2014年9期
        關(guān)鍵詞:機務(wù)段油耗冷卻水

        劉玉江

        (哈爾濱機務(wù)段,哈爾濱 150086)

        1 現(xiàn)狀

        目前,全路各機務(wù)段冬季普遍采用柴油機惰轉(zhuǎn)打溫。這種打溫方式不但會消耗大量的燃油,還會造成柴油機非工作性磨損,致使柴油機燃燒不良,造成對環(huán)境的污染。為了降低打溫用油消耗,減少經(jīng)常非工作性磨耗,提高機車的可靠性和使用壽命,經(jīng)原鐵道部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)批示立項,由大連鐵道學(xué)院科技開發(fā)公司研制了內(nèi)燃機車高效節(jié)能打溫裝置。

        2 打溫技術(shù)國外發(fā)展近況

        由美國KIM HOSTART公司新開發(fā)的機車保溫系統(tǒng),采用地面電源為能源,雖可大量節(jié)省燃油消耗,減少廢氣排放和噪聲污染,降低柴油機因空轉(zhuǎn)造成的機車零部件磨耗,但是因該系統(tǒng)的能源采用地面電源,且系統(tǒng)的能耗較大,這對于電力供應(yīng)緊張、庫停機車倒調(diào)作業(yè)頻繁的我國機務(wù)段是不適應(yīng)的。

        捷克生產(chǎn)的機車采用主發(fā)電機供電,電爐加熱冷卻水方式的冬季打溫方案。它工作時,柴油機散發(fā)的熱能實際具有加熱自身和機械間的效應(yīng),因此,可以視為有效功,至于主發(fā)電機獲得的有效功,又可以較快的加熱冷卻水,故熱效率高、打溫快,且具有體積小、裝置可靠性高、維修簡單等優(yōu)點,比較適合我國的實際情況。

        3 本裝置工作原理

        在借鑒捷克先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合各機務(wù)段和機車的現(xiàn)狀,我們研制了內(nèi)燃機車打溫裝置。其工作原理如下:

        采用周期性加溫和自然冷卻,使柴油機處于給定溫度范圍內(nèi)的打溫方式。機車的打溫過程分成兩個依次相繼的循環(huán)——加熱循環(huán)和冷卻循環(huán)。在加熱循環(huán)中,采用柴油機和電爐(40w)加熱冷卻水的復(fù)合加熱方式,電爐由輔助發(fā)電機供電。這樣可以縮短柴油機在加熱循環(huán)中工作的相對持續(xù)時間,減少用于柴油機惰轉(zhuǎn)打溫時非生產(chǎn)性燃油消耗。同時,由于提高了柴油機的部分負荷,可以降低柴油機缸內(nèi)的積碳,減少零部件的磨損。采用輔助發(fā)電機供電,可以避免主發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)及控制系統(tǒng)在機車停留時工作,這對延長機車壽命非常有幫助。輔助發(fā)電機的轉(zhuǎn)速在1100r/m in(相應(yīng)的柴油機轉(zhuǎn)速為430r/m in)時,其連續(xù)運用功率為45kw,由此可見,輔助發(fā)電機的功率能夠滿足要求。

        為了保證蓄電池充分充電,柴油機每次加熱工作的時間不得少于30m in。為此,可將機車溫度范圍確定在25℃~70℃,以保證有較長的加熱和冷卻時間,這樣既可以保證蓄電池的浮充電時間,也可避免柴油機頻繁啟動。當(dāng)柴油機的冷卻水溫度達到規(guī)定上限時,柴油機停止工作,進入冷卻水循環(huán)。在冷卻過程中,采取自然冷卻方式,以節(jié)省蓄電池的能耗。

        打溫裝置與機車柴油機冷卻水系統(tǒng)的連接。為了充分利用機車現(xiàn)有的管路系統(tǒng),使機車的改裝工作量降低至最小,即將原預(yù)熱爐及其泵、風(fēng)機等附件折下后,在裝預(yù)熱爐的支架上裝該裝置的電加熱器罐,原出入口對調(diào)安裝,電氣接線仍用控制柜的引線,加熱的電源接于QD輸出端。

        4 裝車運用試驗

        該裝置首先在蘇家屯機務(wù)段1677號機車上進行了試驗,試驗結(jié)果如表1。

        表1 機車打溫油、水溫度上升速率

        上述試驗結(jié)果說明:

        第一,采用周期性打溫比采用柴油機連續(xù)惰轉(zhuǎn)打溫可大大減少油耗。如在-5℃的室外溫度下,將冷卻水由25℃升溫到70℃,打溫僅用40m in,油耗燃油40L,可保溫11h。而柴油機惰轉(zhuǎn)打溫時,耗油達216L,增了5倍多。

        第二,在室外溫度和打溫轉(zhuǎn)速為680r/m in的條件下,使用打溫裝置的升溫速度約為1℃/m in。而柴油機惰轉(zhuǎn)打溫升溫速度為0.64℃/m in,而且當(dāng)水溫超過55℃時,升溫極慢。

        第三,當(dāng)打溫轉(zhuǎn)速為430r/m in時,使用打溫裝置的升溫速度為柴油機惰轉(zhuǎn)打溫的1.6倍。

        第四,采用40kw加熱器對QD的影響不大,其溫度僅為5℃。

        該裝置又在牡丹江機務(wù)段0095號機車上進行打溫、保溫試驗,其結(jié)果如表2。

        表2 機車打溫時油、水溫度上升速率

        上述試驗表明:

        第一,打溫裝置參與工作時較啟機打溫的升溫速率均高,即:升溫快、打溫時間短。

        第二,在試驗打溫裝置的性能時,我們將另外一臺停留機車0082號做油耗對比試驗。

        0095機車試驗共16.5h,油耗85L,換算為66kg,其單耗為4kg/h,而另一臺0082號機車也同時試驗16.5h,耗油512L,換算為435kg,其單耗為26.4kg/h。對比之下,可以看出打溫裝置工作使打溫油耗降低了85%,考慮到機車狀態(tài)不同,其油耗也可降低60%以上。

        5 結(jié)論

        經(jīng)過對兩個機務(wù)段配屬內(nèi)燃機車的打溫試驗,及該裝置的運用效果可得出以下結(jié)論:

        第一,該裝置由于結(jié)構(gòu)簡單,在原預(yù)熱爐的接口上裝接,使安裝調(diào)試達到了最簡單的程度,便于機務(wù)段接受。

        第二,該裝置有快捷高效的打溫效果,具有保證柴油機工作功能的功效。

        第三,該裝置有明顯的打溫節(jié)能效益,是改善機車打溫現(xiàn)狀,最大節(jié)約打溫能源的有效措施。

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