李韜宇，楊天智，邱 陽(yáng)

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000)

1 概述

1.1 氣候條件

徐州屬暖溫帶濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，具長(zhǎng)江—黃河流域過渡性氣候特征。其總體特點(diǎn)是一年四季分明，春季氣溫回升快，多東南風(fēng)，多晴少雨，常出現(xiàn)春旱；夏季天氣炎熱，降雨集中，多暴雨，易形成洪澇；秋季晴朗少雨，光照多，氣候宜人；冬季多西北風(fēng)，寒冷而干燥。平均日照時(shí)數(shù)2 300 h，無霜期200～220 d。多年平均降雨量自豐縣的733.2向東漸增至新沂的864.0 mm，6-9月汛期降雨量占全年的75%～80%；多年平均蒸發(fā)量在872.6～949.1 mm。環(huán)境溫度在-20℃～45℃，相對(duì)濕度65%～95%(見表1)。

表1 徐州氣候條件 單位：mm

1.2 機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)說明

機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)的作用是對(duì)蓄電池工程車上需要進(jìn)行通風(fēng)冷卻的發(fā)熱部件進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，以保證其正常工作和運(yùn)行。機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)采用車體通風(fēng)方式，見圖1。機(jī)械間通風(fēng)支路，分冬夏季2種模式，冬季時(shí)在側(cè)墻百葉窗百葉與過濾網(wǎng)間加保溫棉，以減少車體導(dǎo)熱系數(shù)，減少熱量損失。蓄電池工程車上需要進(jìn)行通風(fēng)冷卻的主要部件有壓縮機(jī)、輔變柜、蓄電池。

圖1 機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)

因徐州冬季最低環(huán)境溫度將達(dá)到-20℃，夏季最高環(huán)境溫度亦將達(dá)到45℃，在此種情況下通風(fēng)系統(tǒng)支路除了往常包括的壓縮機(jī)通風(fēng)支路、輔變柜通風(fēng)支路、蓄電池通風(fēng)支路外，在蓄電池通風(fēng)支路中還需要增加蓄電池冬季保溫方案，來保證蓄電池的工作溫度[1]。

2 壓縮機(jī)通風(fēng)支路說明

壓縮機(jī)通風(fēng)支路的作用是冷卻壓縮機(jī)散熱器。壓縮機(jī)散熱風(fēng)扇從機(jī)械間內(nèi)吸風(fēng)，經(jīng)壓縮機(jī)散熱器后將熱風(fēng)排到車外(夏季模式)或機(jī)械間內(nèi)(冬季模式)。壓縮機(jī)的通風(fēng)模式見圖2。

圖2 壓縮機(jī)通風(fēng)支路系統(tǒng)

3 輔變柜通風(fēng)支路說明

輔助變壓器柜自帶通風(fēng)機(jī)，從機(jī)械間進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)方式采用冬、夏季轉(zhuǎn)換的方式，夏季時(shí)熱風(fēng)直接排到車外以利于散熱，冬季時(shí)打開位于輔變柜頂風(fēng)道上的蓋板，使熱風(fēng)流入機(jī)械間起到對(duì)機(jī)械間保溫的作用。通風(fēng)模式如圖3所示。

圖3 輔變柜通風(fēng)支路系統(tǒng)

4 蓄電池通風(fēng)支路說明

4.1 蓄電池最佳工作溫度介紹

此文以目前軌道工程車中使用最廣泛的鉛酸蓄電池來闡述。鉛酸蓄電池主要結(jié)構(gòu)包括正極、負(fù)極、隔板、硫酸電解液、蓄電池槽和蓋。正負(fù)極分別焊接成極群，大容量蓄電池中由匯流排引出成極柱。鉛酸蓄電池使用的電解液是一定濃度的硫酸電解液[3]。充放電過程化學(xué)反應(yīng)如下：

圖4 電解液溫度與蓄電池放電容量

可見鉛酸蓄電池運(yùn)行溫度范圍為10℃～30℃，理想運(yùn)行溫度為20℃±5℃。

綜上，在溫度高于30℃需要為蓄電池散熱，當(dāng)溫度低于10℃需要為蓄電池保暖，而徐州的環(huán)境溫度在-20℃～45℃，因此在給蓄電池通風(fēng)散熱之外，還需要為蓄電池增加必要的冬季保暖。以下將介紹蓄電池的散熱和蓄電池的保暖方案。

4.2 蓄電池通風(fēng)散熱

蓄電池柜通風(fēng)散熱，從側(cè)墻吸入環(huán)境冷風(fēng)，在車頂排風(fēng)扇的作用下，環(huán)境冷風(fēng)冷卻蓄電池，蓄電池通風(fēng)支路如圖5所示。蓄電池通風(fēng)支路可達(dá)到以下兩個(gè)目的。

圖5 蓄電池通風(fēng)支路

1)保證機(jī)械間內(nèi)合適的工作溫度。

2)保證機(jī)械間內(nèi)蓄電池充電時(shí)釋放的氫含量在安全范圍。

4.3 蓄電池冬季保溫方案

當(dāng)徐州進(jìn)入冬季時(shí)，環(huán)境溫度開始下降，蓄電池的放電容量也隨之下降，為了保證蓄電池的放電容量，需要提高整個(gè)機(jī)械間的溫度以達(dá)到加熱保溫同時(shí)提高蓄電池環(huán)境溫度。

故先將散熱風(fēng)機(jī)關(guān)閉，然后通過司機(jī)室的暖風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)輸入蓄電池箱底的風(fēng)道，將司機(jī)室周圍的環(huán)境溫度升高，達(dá)到提高蓄電池環(huán)境溫度的目的，如圖6所示。

圖6 機(jī)械間保溫通風(fēng)支路系統(tǒng)