吳朋進(jìn)，李景，胡健暉，梁維古

(1. 南寧鐵路局柳州機(jī)務(wù)段，廣西 柳州 545007；2. 南寧鐵路局計(jì)劃統(tǒng)計(jì)處，廣西 南寧 530029)

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淺析發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑在內(nèi)燃機(jī)車上的節(jié)能應(yīng)用效果

吳朋進(jìn)1，李景2，胡健暉1，梁維古1

(1. 南寧鐵路局柳州機(jī)務(wù)段，廣西 柳州 545007；2. 南寧鐵路局計(jì)劃統(tǒng)計(jì)處，廣西 南寧 530029)

鐵路企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)中，內(nèi)燃機(jī)車燃油消耗比重占90%左右，如何降低內(nèi)燃機(jī)車燃油消耗是節(jié)能工作的重點(diǎn)。本文通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑在柳州機(jī)務(wù)段的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑在內(nèi)燃機(jī)車上應(yīng)用的節(jié)能效果。選擇在全路普遍運(yùn)用的DF4D型及DF8B型內(nèi)燃機(jī)車，進(jìn)行機(jī)車水阻試驗(yàn)和上線運(yùn)用試驗(yàn)。試驗(yàn)證明該發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑適用于DF8B型機(jī)車，不適用于DF4D型機(jī)車；添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的DF8B型機(jī)車有減少燃油單耗、機(jī)油單耗的效果。

內(nèi)燃機(jī)車；發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑；節(jié)能效果

1 概述

為減輕摩擦磨損對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成的損壞，減摩自修復(fù)技術(shù)得到發(fā)展。目前的摩擦自修復(fù)技術(shù)主要包括摩擦成膜自修復(fù)、原位摩擦化學(xué)自修復(fù)、摩擦自適應(yīng)修復(fù)。

自上世紀(jì)末，英、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都致力在產(chǎn)品開發(fā)和機(jī)理研究?jī)蓚€(gè)方向上立項(xiàng)研發(fā)具有修復(fù)功能的減摩劑，技術(shù)方向各有不同。俄羅斯自1995年始，采用以天然礦粉為主要成分的減摩劑技術(shù)研究取得成功，并1998年形成產(chǎn)品，先后投入到軍工、鐵路、航運(yùn)、采礦等行業(yè)應(yīng)用。

我國(guó)是在1999年首次在鐵路內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)上試用了俄羅斯的減摩劑產(chǎn)品，在北京鐵路局開始試用。2003年開始研究開發(fā)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑技術(shù)，并在北京、廣州、鄭州、呼和浩特等鐵路局開始小批量試用，2009年國(guó)產(chǎn)技術(shù)通過(guò)了鑒定，驗(yàn)證柴油機(jī)技術(shù)狀態(tài)、潤(rùn)滑油理化性能、光譜鐵譜監(jiān)測(cè)等項(xiàng)考核指標(biāo)在試驗(yàn)期內(nèi)全部正常。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)不同的廠家相繼研制了發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑，但其在鐵路機(jī)車上的節(jié)能效果尚未得到充分研究和認(rèn)定。因此，有必要在內(nèi)燃機(jī)車上開展發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的節(jié)能應(yīng)用研究。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑試驗(yàn)情況

2.1 機(jī)車水阻試驗(yàn)

2.1.1 機(jī)車水阻試驗(yàn)概況

在柳州機(jī)務(wù)段選擇2臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車(DF4D型0577機(jī)車及DF8B型0114機(jī)車，這2臺(tái)機(jī)車均在中修后走行了20萬(wàn)km，柴油機(jī)零部件有一定的磨損)，在相同的環(huán)境溫度，相同的機(jī)車油、水溫度下，進(jìn)行了添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑前、后的機(jī)車水阻試驗(yàn)。監(jiān)測(cè)機(jī)車在加入發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑前、后的柴油機(jī)氣缸壓縮壓力、燃油消耗率等參數(shù)變化情況。

2.1.2 機(jī)車水阻試驗(yàn)結(jié)果

機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑前、后水阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1、表2。

機(jī)車水阻試驗(yàn)結(jié)果表明，添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑后的2臺(tái)機(jī)車，氣缸平均壓縮壓力略有上升、燃油消耗率略有下降。

2.2 機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)

2.2.1 機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)概況

選擇15臺(tái)技術(shù)狀態(tài)相近，機(jī)車中修后走行20萬(wàn)km的內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行試驗(yàn)，其中對(duì)9臺(tái)機(jī)車加入發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑，6臺(tái)機(jī)車未加入發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑。在相同運(yùn)用條件下(即機(jī)型、線路、牽引重量、時(shí)間相同)進(jìn)行機(jī)車運(yùn)用考核。機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)期間為從機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑后上線運(yùn)用開始，到機(jī)車更換機(jī)油或者機(jī)車中修時(shí)結(jié)束。研究添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑對(duì)機(jī)車燃油、機(jī)油的節(jié)油效果。

表1 DF4D型0577機(jī)車水阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 DF8B型0114機(jī)車水阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

DF8B型機(jī)車運(yùn)用考核：在湘桂南線，安排3臺(tái)添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車與2臺(tái)未添加的機(jī)車同時(shí)進(jìn)行運(yùn)用；在焦柳線，安排3臺(tái)添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車與2臺(tái)未添加的機(jī)車同時(shí)在焦柳線柳州至懷化區(qū)段運(yùn)用。運(yùn)用試驗(yàn)時(shí)間為2014年9月至2015年4月，為期8個(gè)月。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3、4。

表3 DF8B型機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)燃油單耗數(shù)據(jù)

表4 DF8B型機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)機(jī)油單耗數(shù)據(jù)

DF8B型機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑后，機(jī)油品質(zhì)穩(wěn)定，未發(fā)生更換機(jī)油現(xiàn)象。由表3、表4可知，添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車與未添加的機(jī)車相比，燃油單耗、機(jī)油單耗均有所下降。在湘桂線與焦柳線運(yùn)用的機(jī)車由于線路環(huán)境、機(jī)車的牽引重量不同，所以機(jī)車的燃油單耗、機(jī)油單耗也不同。

DF4D型機(jī)車運(yùn)用考核：在湘桂南線，安排3臺(tái)機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑與2臺(tái)機(jī)車未添加的機(jī)車同時(shí)運(yùn)用。運(yùn)用試驗(yàn)時(shí)間為2014年9月至2014年12月，為期4個(gè)月。添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車的燃油單耗為33.22kg/萬(wàn)t·km，未添加的機(jī)車燃油單耗為33.56 kg/萬(wàn)t·km，相比減少0.34 kg/萬(wàn)t·km，減幅1%。由于DF4D型機(jī)車在運(yùn)用中機(jī)油老化快，機(jī)油的運(yùn)動(dòng)粘度、石油醚超標(biāo)，添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車和未添加的機(jī)車在2014年12月前都更換了機(jī)油。更換機(jī)油后，機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)結(jié)束。

2.2.2 機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)總結(jié)

2.2.2.1 經(jīng)過(guò)在柳州機(jī)務(wù)段的機(jī)車運(yùn)用試驗(yàn)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑添加在DF8B型機(jī)車上有一定節(jié)能效果，可節(jié)燃油1.2%～3.1%，可節(jié)機(jī)油16.4%～18.2%；這種發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑添加在DF4D型機(jī)車上，由于機(jī)油正常換油周期短，節(jié)油效果不明顯，更換機(jī)油后需重新添加修補(bǔ)劑，修補(bǔ)劑成本大。

2.2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的適用范圍、機(jī)型、地域、添加時(shí)機(jī)。

適用范圍：適用于正常運(yùn)用不用更換機(jī)油的機(jī)車，不適用于正常運(yùn)用需定期更換機(jī)油的機(jī)車。

適用機(jī)型：該發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑適用于DF8B型機(jī)車，不適用于DF4D型機(jī)車。

適用地域：該發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑添加到DF8B型機(jī)車后，機(jī)油品質(zhì)穩(wěn)定，能長(zhǎng)期使用，適用地域?yàn)榄h(huán)境溫度在-5～40℃的地區(qū)。

添加時(shí)機(jī)：該發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑添加的最佳時(shí)機(jī)為機(jī)車大、中修柴油機(jī)加入新機(jī)油時(shí)，修補(bǔ)劑添加量為機(jī)油總量的5%，如機(jī)車更換機(jī)油或者補(bǔ)機(jī)油時(shí)，按機(jī)油總量的5%添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑。

2.2.2.3 添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑后，對(duì)機(jī)車柴油機(jī)氣缸套、活塞環(huán)、軸瓦等零部件有一定減磨作用。與未添加修補(bǔ)劑的機(jī)車柴油機(jī)零部件磨損量相比，添加修補(bǔ)劑的機(jī)車可延長(zhǎng)柴油機(jī)多運(yùn)用一個(gè)小修期，即延長(zhǎng)機(jī)車走行6萬(wàn)km。

2.2.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑在機(jī)車上運(yùn)用既節(jié)能又環(huán)保。發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑無(wú)腐蝕、無(wú)損傷零部件，發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑對(duì)零部件有改善潤(rùn)滑，減少摩擦幅的運(yùn)動(dòng)阻力的作用，有減少磨損，提高氣缸的氣密性的作用，即可以提高氣缸的壓縮壓力使燃油充分燃燒，從而提高氣缸的爆發(fā)壓力并減少燃?xì)庑孤?，從而改善柴油機(jī)廢氣排放。

3 經(jīng)濟(jì)效益初步分析

3.1 DF4D型機(jī)車效益分析

試驗(yàn)的DF4D型機(jī)車于2014年12月前因機(jī)油正常老化，機(jī)油不合格全部換油，試驗(yàn)期間僅為4個(gè)月。由于DF4D型機(jī)車正常運(yùn)用3個(gè)月左右，機(jī)油老化，機(jī)油的運(yùn)動(dòng)粘度及石油醚超標(biāo)，需更換機(jī)油。繼續(xù)試驗(yàn)需要重新添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑，因此在較短時(shí)間內(nèi)投入成本大，難以獲得經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 DF8B型機(jī)車效益分析

配屬南寧鐵路局柳州機(jī)務(wù)段的DF8B型機(jī)車有123臺(tái)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑試驗(yàn)結(jié)果得出的燃油單耗、機(jī)油單耗減幅，以及根據(jù)柳州機(jī)務(wù)段2014年DF8B型機(jī)車的燃油總消耗量、機(jī)油總消耗量進(jìn)行測(cè)算。測(cè)算燃油效益見表5，機(jī)油效益見表6。

表5 DF8B型機(jī)車燃油效益表

添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的DF8B型機(jī)車與未添加的機(jī)車機(jī)油單耗相比，在湘桂線、焦柳線運(yùn)用的機(jī)油單耗分別下降16.4%、18.2%，按機(jī)油單耗下降16.4%計(jì)，機(jī)油效益見表6。

表6 DF8B型機(jī)車機(jī)油效益表

DF8B型機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑可以正常使用一個(gè)中修期(按2年計(jì))。配屬南寧鐵路局柳州機(jī)務(wù)段的DF8B型機(jī)車有123臺(tái)，每臺(tái)機(jī)車添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑按成本5萬(wàn)元計(jì)。如果每臺(tái)機(jī)車都添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑，則投入成本為：

5×123=615(萬(wàn)元)

機(jī)車一個(gè)中修期(按2年計(jì))節(jié)油經(jīng)濟(jì)效益為:

節(jié)油經(jīng)濟(jì)效益=燃油效益+機(jī)油效益-修補(bǔ)劑成本

1282.2+152.6-615=819.8(萬(wàn)元)

每年每臺(tái)DF8B型機(jī)車的節(jié)油經(jīng)濟(jì)效益為:

819.8÷2÷123=3.3(萬(wàn)元)

4 結(jié)束語(yǔ)

添加發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑的機(jī)車可以改善柴油機(jī)的潤(rùn)滑，在摩擦表面修復(fù)成膜，減少磨損，提高活塞與氣缸的氣密性，從而提高了氣缸的壓縮壓力，使燃油充分燃燒并減少燃?xì)庑孤?，降低燃油消耗率，改善廢氣排放。因此發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑在內(nèi)燃機(jī)車上使用不僅節(jié)能而且環(huán)保。

我國(guó)的能源資源緊張，而鐵路內(nèi)燃機(jī)車的燃油消耗量大(全路每年消耗燃油400萬(wàn)t， 2014年柳州機(jī)務(wù)段內(nèi)燃機(jī)車燃油總消耗15.6萬(wàn)t，平均每臺(tái)機(jī)車年消耗燃油650 t)。因此，內(nèi)燃機(jī)車的節(jié)能有非常重要的意義。通過(guò)合理使用發(fā)動(dòng)機(jī)修補(bǔ)劑，是可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的，有著廣闊的應(yīng)用前景。

2095-1671(2015)06-0280-04

2015-11-25；

2015-12-01

中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)技術(shù)項(xiàng)目(編號(hào)：2014Z004-B)

吳朋進(jìn)(1980—)，男，廣西羅城人，助理工程師，主要從事機(jī)車技術(shù)管理工作。

U269

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