劉克巖

【摘 要】根據(jù)機(jī)車加裝碳纖維加熱套破損及接地的情況，分析SS4B機(jī)車改進(jìn)原有加熱裝置，加裝自控溫加熱裝置的必要性和可行性。針對(duì)自控溫加熱裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了新的安裝方案，裝車使用后，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，并提高了安全的可靠性。

【關(guān)鍵詞】朔黃鐵路;SS4B機(jī)車;防寒;自控溫加熱裝置

中圖分類號(hào)： U264.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）12-0058-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.026

1 問題的提出

朔黃鐵路主要擔(dān)當(dāng)神池南至黃驊港的煤炭運(yùn)輸任務(wù)，全線位于北方寒冷地區(qū)，尤其是神池南地區(qū)，冬季極限溫度在-30℃以下，機(jī)車防寒問題非常突出。冬季運(yùn)用中存在的主要問題有：升弓空氣管路中各閥類因積水結(jié)冰而凍結(jié)，造成受電弓不能升起或卡滯;制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中各閥類因積水結(jié)冰而凍結(jié)，造成制動(dòng)系統(tǒng)故障;空氣干燥器排污閥及管路凍結(jié)造成干燥器工作不正常。上述故障的發(fā)生，對(duì)機(jī)車運(yùn)用造成了極大的安全隱患。因此在機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位加裝電加熱裝置，防止出現(xiàn)凍結(jié)是很有必要。

為解決重要管路節(jié)點(diǎn)和閥體的凍結(jié)問題，通常采取加裝碳纖維加熱的方式。碳纖維加熱是目前應(yīng)用比較廣泛的一種加熱裝置。其價(jià)格低、柔軟性好，容易成型。但其也存在著明顯的不足：一是，絕緣性能不好，易造成輔助回路接地;二是，使用壽命短，使用一個(gè)季度后50%以上的加熱裝置需要更換;三是，溫度不能控制，當(dāng)環(huán)境溫度高時(shí)，其加熱溫度也高，甚至損壞機(jī)車管路或閥體內(nèi)部的橡膠件，造成其老化失效，影響了機(jī)車性能。在使用中雖然采取了縮短加熱裝置的更換周期，加強(qiáng)小輔修時(shí)的檢查等手段，但仍然無法解決上述的問題。因此，需要對(duì)原有的加熱裝置進(jìn)行改造，以提高加熱裝置的可靠性。

2 加熱裝置的改進(jìn)方案

近幾年，隨著電加熱材料的技術(shù)進(jìn)步，出現(xiàn)了多種新型電加熱材料和電加熱技術(shù)。其中，用可以自動(dòng)控制加熱溫度的新型電加熱材料制作的加熱裝置比較合適于機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的防寒，可靠性更高。這種新型電加熱裝置就是自控溫電加熱裝置。

2.1 自控溫電加熱裝置的原理及特點(diǎn)

機(jī)車自控溫電加熱裝置以自控溫電伴熱線為發(fā)熱體，通過剪裁和組合，外部包裹橡塑保溫層和PVC塑料，形成各種長度和形狀的保溫護(hù)套，以適應(yīng)機(jī)車管路和閥體安裝的需要。具有以下特點(diǎn) ：

（1）自控溫電加熱裝置的溫度自動(dòng)控制，低溫啟動(dòng)快。隨著溫度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電阻大小。溫度低時(shí)，電阻減小，電流增大，發(fā)熱量增大;溫度高時(shí)，電阻增大，電流減小，發(fā)熱量減小。在高溫條件下最高65℃，低溫-20℃的條件下，120s內(nèi)可達(dá)到0℃以上。

（2）自控溫電加熱裝置的使用壽命長，其絕緣性能優(yōu)良，使用中不存在短路、接地故障，性能可靠。

（3）自控溫電加熱裝置根據(jù)需要剪裁成各種長度和形狀的保溫護(hù)套使用，安裝使用非常方便。便于各種閥體的拆裝檢修。

（4）自控溫電加熱裝置加熱到一定溫度時(shí)，自動(dòng)降低工作電流，維持溫度恒定，有利于管路中閥體的正常工作，具有節(jié)能降耗的作用。

2.2 機(jī)車自控溫電加熱裝置主要技術(shù)參數(shù)

（1）電源：AC 220V±20% 或DC 110V±20%

（2）功率：26W/米（10℃）

（3）啟動(dòng)電流：≤5A

（4）-20℃—0℃加熱時(shí)間：≤120s

（5）恒定溫度：≤65℃

（6）絕緣電阻：≥20MΩ

2.3 自控溫電加熱裝置的安裝設(shè)計(jì)

機(jī)車管路距離比較短，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在管路中還大量存在著各種閥體，需要經(jīng)常拆裝檢修。而自控溫電伴熱線屬于一次性安裝，而且對(duì)管路的走向、彎角有一定的要求，因此不便于直接安裝使用。

為保證裝置的安裝需要對(duì)自控溫電伴熱線，裁剪成一段一段的使用，對(duì)于閥體還要對(duì)多段電伴熱線進(jìn)行組合，這樣就破壞了原有的絕緣和防水結(jié)構(gòu)，需要重新對(duì)其進(jìn)行防護(hù)處理，防護(hù)處理的重點(diǎn)是電伴熱線的尾端和引線端。

先后采用了兩種方案，第一種方案是采用耐高溫玻璃纖維膠布、自拉伸絕緣膠布、PVC防水膠布、熱縮套管的防護(hù)處理，共分為四層結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其密封性能不是很好，長時(shí)間使用過程中有開裂現(xiàn)象。同時(shí)不美觀，容易形成鼓包，不便于安裝。隨后又試制了第二種方案，即采用專用硅橡膠套，作為尾端和引線端的防護(hù)，密封絕緣效果良好，而 且美觀規(guī)整，使用方便。

經(jīng)過絕緣、防水處理后的電伴熱線，與保溫材料組合在一起，即形成了機(jī)車自控溫電加熱裝置。其分為管路安裝和護(hù)套安裝兩種類型。

其分層結(jié)構(gòu)如下（圖2）所示：

3 裝車后運(yùn)用效果及經(jīng)濟(jì)效益

（1）2008年機(jī)輛分公司先后在SS4B0035、SS4B0036兩臺(tái)大修機(jī)車上進(jìn)行裝車試驗(yàn)，經(jīng)過一年考核期，性能穩(wěn)定狀態(tài)良好;從2009年開始對(duì)其余直流電力機(jī)車全部安裝，截止到2013年4月份，未發(fā)生一起由于自控溫電加熱裝置產(chǎn)生的接地情況。

（2）機(jī)車防寒自控溫電加熱裝置溫度自動(dòng)控制，溫度低時(shí)，功率增大;當(dāng)加熱到一定溫度后，自動(dòng)降低功率，減少工作電流。比一般的恒功率加熱裝置，具有明顯的節(jié)能效果。其平均功率是碳纖維加熱裝置的50%。

按每臺(tái)機(jī)車安裝1000W的機(jī)車防寒自控溫電加熱裝置計(jì)算，每年可以節(jié)約電力1000W×100天×24小時(shí)=2400KWh（按每臺(tái)機(jī)車冬季使用100天計(jì)算）

按工業(yè)用電0.95元計(jì)算，可以節(jié)約電費(fèi)0.95×2400=1200元

機(jī)輛所屬按100臺(tái)機(jī)車計(jì)算，可節(jié)約電能1200×100=12萬元。

（3）機(jī)車防寒自控溫電加熱裝置使用壽命長，一般是碳纖維電加熱裝置的5倍，雖然價(jià)格比一般產(chǎn)品貴2倍，但折合到每年計(jì)算，是碳纖維電加熱裝置的2/5。

如果每臺(tái)機(jī)車電加熱產(chǎn)品安裝5000元計(jì)算，則每年可以節(jié)約成本：

5000元×2/5×100臺(tái)=20萬元。

4 自控溫電加熱裝置應(yīng)用前景

機(jī)車空氣管路上使用自控溫電加熱裝置防寒，可以有效地防止機(jī)車空氣管路凝冰、凍結(jié)、堵塞，保證機(jī)車空氣系統(tǒng)正常使用，保障了冬季機(jī)車行車安全。同時(shí)具有節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)車自控溫電加熱裝置采用了自控溫電伴熱線，硅橡膠護(hù)套防護(hù)等新材料和新工藝，設(shè)計(jì)方便靈活，今后可以根據(jù)不同管路和閥體的需要，設(shè)計(jì)出多種規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品，應(yīng)用到不同型號(hào)電力機(jī)車上，具有廣闊的應(yīng)用前景。