于江濤

【摘 要】 作為電力機車的重要組成部分，機車通風(fēng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對機車上有強迫冷卻需要的電氣設(shè)備進(jìn)行冷卻，從而保證電氣設(shè)備的運行正常。由于電力機車上的一些強電設(shè)備，如牽引電動機、主變流器、牽引變壓器等在工作時的電壓和電流都較大，因此要保證這些關(guān)鍵電氣設(shè)備的運行正常，就必須控制其工作溫度在允許范圍以內(nèi)。本文通過對傳統(tǒng)電力機車通風(fēng)系統(tǒng)的概述以及實踐一種新型機車通風(fēng)系統(tǒng)測試裝置進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】 機車通風(fēng)系統(tǒng) 測量實踐研究

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各類新技術(shù)、新材料、新設(shè)備也開始廣泛地在機車系統(tǒng)中應(yīng)用，為機車運行的正常、可靠提供重要的保障。機車通風(fēng)系統(tǒng)作為保證機車電氣設(shè)備工作溫度在允許范圍以內(nèi)的重要系統(tǒng)，其運行效率直接影響到機車的正常運行。而這些主要電氣設(shè)備在正常運行中，往往會產(chǎn)生極大的電壓與電流，隨之其工作溫度也會快速升高，進(jìn)而影響到這些電氣設(shè)備的正常運行。因此，在現(xiàn)有電力機車通風(fēng)系統(tǒng)實際應(yīng)用情況的基礎(chǔ)之上，設(shè)計一種新型的機車通風(fēng)系統(tǒng)測試裝置，使電氣設(shè)備得到有效的通風(fēng)冷卻，是非常有必要的。

1.機車通風(fēng)系統(tǒng)概述

現(xiàn)代電力機車輔助濾波柜通風(fēng)系統(tǒng)采用車體通風(fēng)方式，利用輔助濾波柜風(fēng)機在進(jìn)風(fēng)口側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓（一般機車內(nèi)負(fù)壓約為100～200Pa），使機車外空氣通過側(cè)墻過濾器和百葉窗吸入車內(nèi)，然后被吸入輔助濾波柜，再由輔助濾波柜風(fēng)機加壓流向輔助濾波柜內(nèi)的電抗器表面使電抗器冷卻。

目前電力機車輔助濾波柜在機車上實際通風(fēng)狀態(tài)有下面一些問題：

一、它是通過輔助濾波柜單獨試驗后所獲得的風(fēng)機流量數(shù)據(jù)（一般約為1.5m3/s左右）和風(fēng)機壓力數(shù)據(jù)（一般約為1000Pa左右）。二、由于冷卻風(fēng)從進(jìn)風(fēng)進(jìn)入到達(dá)輔助濾波柜經(jīng)過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產(chǎn)生的阻力也不一樣，所以最終流向輔助濾波柜的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓與理論計算也就存在很大的誤差。三、受結(jié)構(gòu)限制，一但各部件安裝完畢，就不可能再檢測輔助濾波柜的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓了。綜上所述輔助濾波柜得不到足夠的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓，最終導(dǎo)致電抗器發(fā)熱過高影響牽引電抗器的絕緣性能，造成電抗器燒損產(chǎn)生機破，給機車運行造成重大經(jīng)濟(jì)損失。或者由于冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓參數(shù)設(shè)計過高，造成生產(chǎn)成本過高，產(chǎn)生不必要的浪費。

2.新型機車通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計實踐

2.1 設(shè)計目的。本設(shè)計涉及一種模擬機車輔助濾波柜通風(fēng)流量、壓力測試系統(tǒng)，它是測試鐵路電力機車各種輔助濾波柜在機車上實際通風(fēng)狀態(tài)的系統(tǒng)。本設(shè)計的目的是針對上述問題，在輔助濾波柜投入使用前就對最終流向輔助濾波柜的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓進(jìn)行模擬測試，使輔助濾波柜通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和制造成本處于最佳壯態(tài)，保證輔助濾波柜內(nèi)的電抗器安全運行。

2.2 設(shè)計方案。本設(shè)計的模擬機車輔助濾波柜通風(fēng)流量、壓力測試系統(tǒng)，包括：

（1）進(jìn)風(fēng)口； （2）百葉窗； （3）進(jìn)風(fēng)管道； （4）進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道； （5）輔助濾波柜風(fēng)機； （6）輔助濾波柜風(fēng)機安裝； （7）風(fēng)室； （8）調(diào)節(jié)風(fēng)門；

其中：百葉窗安裝在進(jìn)風(fēng)口上，通過法蘭與進(jìn)風(fēng)管道聯(lián)接，進(jìn)風(fēng)管道與進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道聯(lián)接，進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道安裝在輔助濾波柜風(fēng)機上，輔助濾波柜風(fēng)機安裝在輔助濾波柜座上，風(fēng)室與輔助濾波柜連接。風(fēng)室是為了滿足不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜的測量需要而設(shè)置的。

2.3 設(shè)計實踐。進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道（或調(diào)節(jié)風(fēng)門）是將風(fēng)速測量儀分別插入9個測量孔內(nèi)（或在出風(fēng)口面積上均勻布置9個測量點）記錄下9個數(shù)據(jù)再根據(jù)公式算出平均風(fēng)速=（V*S）；其中，通風(fēng)總面積為：S 最后計算風(fēng)量：Q=S*V；將壓力測量儀分別接至進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道（或調(diào)節(jié)風(fēng)門）的6個測量噴嘴上再算出平均壓力P。

調(diào)節(jié)風(fēng)門是一個多孔板，通過調(diào)節(jié)孔的數(shù)量的多少來達(dá)到風(fēng)量和壓力的調(diào)節(jié)。

輔助濾波柜風(fēng)機是為此通風(fēng)系統(tǒng)測試裝置提供風(fēng)源而設(shè)置的，它使機車外空氣經(jīng)過輔助濾波柜風(fēng)機加壓，通過輔助濾波柜流向電抗器，使電抗器冷卻。

風(fēng)室是為了滿足不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜的測量需要而設(shè)置的。

2.4 效果評估。本項設(shè)計旨在整個設(shè)計系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏C車的電氣設(shè)備在運行過程中的工況進(jìn)行測量，從而為其提供合理、有效的通風(fēng)冷卻效果。經(jīng)試驗實踐表明：輔助濾波柜內(nèi)的電抗器可以得到足夠的冷卻風(fēng)的流量和壓力，延長電抗器的使用壽命減少生產(chǎn)成本，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 設(shè)計創(chuàng)新點探討。（1）它是通過模擬機車輔助濾波柜實際安裝方式安裝測試所獲得的流量數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)真實無誤差。（2）由于冷卻風(fēng)從進(jìn)風(fēng)進(jìn)入到達(dá)輔助濾波柜經(jīng)過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產(chǎn)生的阻力也不一樣，該系統(tǒng)可以測量出每個部件的流量和壓力損失。（3）它不但可以檢測不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜而且還不受結(jié)構(gòu)限制，一旦各部件安裝完畢，還可以增加和減少部件來檢測輔助濾波柜的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓了。綜上所述輔助濾波柜可以得到足夠的冷卻風(fēng)的流量和壓力，延長輔助濾波柜內(nèi)電抗器的使用壽命減少生產(chǎn)成本，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.結(jié)語

本設(shè)計是測試鐵路電力機車各種輔助濾波柜在機車上實際通風(fēng)狀態(tài)的系統(tǒng)。包括進(jìn)風(fēng)口、百葉窗、進(jìn)風(fēng)管道、進(jìn)風(fēng)口測量風(fēng)道、輔助濾波柜、輔助濾波柜風(fēng)機、風(fēng)室、出風(fēng)口測量風(fēng)道。特征是：一、該通風(fēng)流量、壓力測試系統(tǒng)的各部件是比照機車實際尺寸和安裝方式安裝連接的，測試所獲得的流量數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)真實無誤差。二、由于冷卻風(fēng)從進(jìn)風(fēng)進(jìn)入到達(dá)輔助濾波柜經(jīng)過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產(chǎn)生的阻力也不一樣，該系統(tǒng)可以測量出每個部件的流量和壓力損失。三、它不但可以檢測不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜而且還不受結(jié)構(gòu)限制，一旦各部件安裝完畢，還可以增加和減少部件來檢測輔助濾波柜的冷卻風(fēng)的流量和風(fēng)壓了。綜上所述輔助濾波柜可以得到足夠的冷卻風(fēng)的流量和壓力，延長電抗器的使用壽命減少生產(chǎn)成本，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。