機車冷卻水溫高的原因分析及處理措施

王波

【摘 要】根據東風4D調車機車夏季多發的水溫過高而引起機車卸載的現象，針對影響其的關鍵因素，從理論上逐條分析，并結合實踐逐項排查，提出了解決并預防此類故障的處理思想及措施。

【關鍵詞】水溫過高；散熱；影響因素；分析排查；措施

0 引言

東風4DD機車是我處從蒸汽機車轉型，由大連機車車輛廠生產的新型調車小運轉機車。投入運用以來，每到夏季都會發生水溫高故障，所謂機車冷卻水溫過高，主要指柴油機出水口水溫達到或超過98°C時，引起水溫繼電器動作，使柴油機自動卸載，無法持續牽引機車運用的現象。由于該故障的出現，機車往往加不上載，機車救援、臨修時有發生，2012年夏，段內1021、0031、0038等多臺機車多次出現此現象，成為我段主要易發性故障之一，給正常的運輸生產秩序帶來了較大影響。水溫過高也往往引發諸如加速機油老化、柴油機磨損加劇、功率下降、環境污染加大等不良后果。因此，在機車運用過程中，及時發現并處理水溫高故障，對保證機車正常運行至關重要。

1 原因分析

東風4D調車機車采用高、低溫分別獨立的冷卻水循環系統。高溫水系統主要對增壓器、氣缸套、缸蓋進行冷卻；低溫水系統主要對增壓空氣、機油、靜液壓機油進行冷卻。高、低溫冷卻水系統的冷卻都是由冷卻風扇將外界的空氣從車體側百葉窗吸入，垂直流經冷卻單節后經車頂百葉窗吹出后冷卻的，也就是靠外界空氣的快速流通使冷卻單節降溫而達到機車散熱的目的。冷卻風扇的轉速是通過溫度控制閥控制的，水溫愈高則風扇的轉速愈快，使水溫及時冷卻。

水溫過高的原因是多方面的，從散熱器的傳熱機理分析，流動空氣從散熱裝置中所帶走的熱量與散熱器結構、水溫及空氣溫度有如下關系：Q=K×F×△t（Q：散熱器組散熱量；K：傳熱系數；F：總散熱面積；△t：換熱介質的對數平均溫度差）。在上式中，傳熱系數K是評價散熱效能的重要參數，它表示在換熱介質之間的每1℃對數平均溫差傳熱面積所散逸的熱量。K值與散熱器結構、水的流速、空氣質量流速、氣流擾動、散熱管焊接質量等許多因素有關，在相同的水溫與水流速度下，K值隨空氣質量流速的增高而提高；在水流速度及空氣質量流速相同的條件下，隨水溫的增高K值也增大；F值的大小也是影響散熱量的重要因素。而△t值對東風4D調車機車而言僅與外界空氣的溫度有關，所以可暫不作考慮。

2 對K值影響因素的分析

（1）散熱器結構、焊接質量等因素因在機車出廠時已確定，暫不作考慮；

（2）水的流速：冷卻水系統存在故障隱患，則直接影響冷卻水的正常循環，柴油機及相關部件冷卻不到正常溫度。高、低溫水泵的工作質量和系統管路阻力的大小及系統水的飽和量、管路中是否竄入氣體都是影響冷卻水流速的重要因素。

A.水泵的傳動齒輪與軸脫離、葉輪、葉片損壞、葉輪鎖緊螺母松動，都會造成水流流速和流量減小、壓力降低，水循環無足夠源動力；

B.水管路中有異物堵塞，或在檢修過程中有細碎的密封墊、密封膠等異物被帶入管路中，很容易隨水流堵塞在散熱器扁口或大熱交換器內，影響流量及散熱；

C.冷卻水中存有大量空氣，也會造成水循環卡滯，冷卻水無法在管路中有效循環，水溫會急劇升高；

D.水循環系統中出現閥門、管路、水腔體泄漏，容易造成冷卻水量不足、循環不暢，導致局部產生高溫。

（3）靜液壓系統故障：溫度控制閥或感溫原件失效、或是感溫原件裝錯、靜液壓安全閥失效、靜液壓泵或馬達故障、靜液壓管路泄漏都易造成該系統故障，進而影響K值的大小。

A.有些感溫原件質量不過關，使用一段時間后，蠟質容易泄漏，達不到規定要求的行程、滑閥不能全部關閉，靜液壓工作油有一部分泄回油缸，靜液壓馬達油壓不足，都不能保證有足夠的冷卻水進行循環工作；

B.靜液壓安全閥失效，常見的有靜液壓油臟污以及檢修配合間隙不當引起的滑閥卡死，造成靜液壓安全閥不保壓，易使靜液壓馬達不工作；

C.靜液壓油含有雜質異物、不干凈，也易將溫控閥滑閥卡死在開啟位；或是靜液壓管路經長期的高頻震動、管路抗勁而發生泄漏，也極易使溫控閥失效；

D.靜液壓泵或馬達本身質量問題而造成油缸體與柱塞、油缸體與配流盤間隙增大或是油封破損，都易使油壓難以建立。

（4）空氣質量流速：冷卻風扇工作質量，溫度控制閥、靜液壓系統安全閥的質量是其重要影響因素。

A.冷卻間車體通風百葉窗開關不良，導致冷卻間進風量少、散熱器沒有足夠的風量流通冷卻；

B.大風扇檢查蓋未關閉或是冷卻單節兩側的護板開焊，冷卻空氣從檢查蓋或護板開焊處流走，散熱器表面空氣流量不足，易造成水溫急劇升高。

3 對F值的影響因素的分析

（1）散熱器外部是否臟污，散熱鋁片有無倒伏。特別是靜液壓管路發生泄漏后污染散熱器、與空氣中的粉塵、樹絮結合、形成的混合物附著在散熱器的表面、散熱器鋁片間通道被堵塞都大大影響散熱器的工作效果。我段機車工作地點多在煤礦、煤場等地，煤粉微粒較多，這種情況更為嚴重。

（2）散熱器內部管路是否通暢或是水管路中水垢較多。運行中機車發生缺水后，乘務人員應急時通常加入不合格的冷卻水，但回段后要未及時更換，長時間運用容易使水垢在水管路、散熱器內積聚，造成水流不暢，換熱不良。

4 處理措施

針對以上分析的主要原因，我們采取了以下措施

（1）加強運用準備的檢查操作。主要強調檢查冷卻水的排放、補充以及運用時各管路塞門的位置是否正確，避免系統中竄入大量氣體；注意水箱中水位的變化，防止系統缺水。我段機車1023曾因補水時未正確開啟散熱器管路上方的排氣塞門而造成補水不足，從而導致水溫過高，機車卸載。

（2）加強檢查冷卻水泵和膨脹水箱。運用中如發現水泵有異音或滴漏嚴重（大于5滴/分鐘），應及時對水泵拆檢或更換；注意檢查膨脹水箱的水位，若打開冷卻水系統放氣閥時，膨脹水箱水位下降明顯，說明機車上水時未開放氣閥。

（3）定期檢查散熱器，若表面臟污，則用高壓清洗機清洗，同時應將散熱鋁片梳理平直；內部管路的通暢與否采用定期抽檢法，若不良則可采用酸洗其流通管路。

（4）水溫較高時，檢查冷卻風扇的轉速。若扇葉旋轉過慢或不轉時，可調整溫控閥上的調整螺釘，使其轉速升高。若無（下轉第39頁）（上接第49頁）法升高，則可用手觸摸安全閥進出油量，如果兩管路溫度無差別，則說明安全閥或靜液壓馬達已失效，如果靜液壓馬達體過熱，則說明靜液壓馬達失效，須及時進行更換。經事實證明，段內的故障機車，大部分是由于溫控閥的作用不良引起水溫過高的。

5 結論

通過采取以上措施，我段機車在2013年度近一年的時間再未發生過一起冷卻水溫過高而引起機車卸載的故障，充分證明了我們的分析及處理措施的可行性，達到了提高檢修效率和改善機車運用質量的目的。

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