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        徐州蓄電池工程車機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)研究

        2020-09-01 06:23:24李韜宇楊天智
        技術(shù)與市場(chǎng) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:酸蓄電池支路環(huán)境溫度

        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)

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