CKD8S型內燃機車車體通風系統及防風沙結構設計

摘 要：針對蘇丹高溫、多風沙的特殊地理環境，將通風系統及防風沙結構作為設計重點，司機室操縱臺采用立式結構，車體主要用風設備采用獨立通風結構，對其結構布置和特點進行介紹。

關鍵詞：CKD8S型機車；防風沙；通風系統；結構布置

前言

近年來，二七軌道交通裝備有限責任公司積極開拓非洲市場，相繼向剛果、安哥拉等多個非洲國家出口各種型號的內燃機車，以其優越的性價比得到用戶的好評。2013年獲得了蘇丹國家內燃機車的訂單，向蘇丹出口了CKD8S型內燃機車。在獲得訂單后，總體設計人員對蘇丹的地理環境及國內某廠生產的目前正在蘇丹使用的內燃機車運行情況進行了調研。

蘇丹是非洲國家，地處撒哈拉大沙漠邊緣，常年溫度在40℃以上，多風沙，沙塵顆粒很細，風沙造成機車故障率較高。因此在機車通風系統設計過程中必須考慮風沙對機車設備，特別是電氣設備的影響，即防風沙設計，同時還要考慮高溫環境對機車性能的影響。

1 通風系統及防風沙設計重點

1.1 車內負壓

主發電機、牽引電機作為內燃機車的用風大戶，傳統的冷卻方式是車內開放式進風，即在側墻或者阿薩德風道頂蓋布置過濾裝置，外界空氣經過濾后進入到車內，用風設備在車內吸風，這樣的進風方式必將造成車內很大的負壓，在蘇丹多風沙的環境中，容易造成大量的沙塵彌漫在車內。

通過調研的資料可以看出，在蘇丹運用效果較好的國內及國外內燃機車，大都采用獨立的通風系統，過濾裝置布置在頂蓋上一個大的箱體內[1]，過濾后空氣在大的箱體內進一步沉積后，不經過車內，而是直接供給用風設備，采用這種結構可以很好解決車內負壓的問題。如圖1所示[2]。

1.2 司機室內空氣清潔度

通過了解，目前在蘇丹運用的內燃機車，司機室內風沙也較嚴重，平面布局的操縱臺面上堆積大量沙塵，按鈕、扳鍵、控制開關經常被沙塵堵死，需要修理，司機室地板下車架開孔處密封不嚴，地板間隙大，沙塵會滲入到司機室內。

1.3 高溫對機車性能影響

高溫將造成車內設備故障率提高，空壓機高溫保護停機、車內電氣元件溶化等問題頻繁出現，降低車內溫度，特別是降低動力室的室內溫度在此次設計中尤為重要，合理的布置通風裝置，既要滿足降低溫度的作用，又要滿足防風沙要求。

2 通風系統、防風沙結構設計

2.1 電氣室通風系統、防風沙結構

傳統的車內開放式通風必將造成車內很大負壓，而將獨立通風裝置布置在頂蓋上，雖然可以較好解決車內負壓問題，但會有一定的幾率將柴油機排出的廢氣再一次吸入車內，造成二次污染。

通過綜合考慮，出口蘇丹CKD8S型內燃機車電氣室采用獨立風道結構，將電氣室中整流柜與II端牽引電機冷卻用風整合在一個獨立風道回路中，獨立風道結構的進風口布置在左、右兩側墻上，這樣可以避免將柴油機廢氣吸入車內。該獨立風道采用初級過濾、二級細濾，過濾后空氣經過上升式風道進一步沉積后進入用風設備，如圖2所示。風道上設有開孔以補償設計與制造之間的誤差。

整流柜及II端牽引電機通風：獨立風道→整流柜→通風機→車架風道→牽引電機。

整流柜中電氣元件對風沙較敏感，所以該通風系統初級過濾采用不銹鋼鋼板網+旋風除塵器[3]，二級過濾布置在風道內，二級過濾為鋼板網結構（可加裝無紡布）。旋風除塵器過濾效率優于慣性過濾器，且具有自動排灰功能，無需維護的特點，但造價較高。旋風除塵器過濾單元[2]，如圖3所示，表1為其性能參數。不銹鋼鋼板網的作用是可以過濾空氣中大顆粒物，確保旋風除塵器正常工作。

圖3 旋風除塵器過濾單元

電氣室中還布置有電器柜，電器柜采用封閉式結構，與司機室及車架之間采用橡膠件進行密封，并在電器柜上方布置過濾元件+小功率通風機結構，保持電器柜正壓，以減少沙塵進入柜體內。

2.2 動力室通風系統、防風沙結構

動力室空氣部分由主發電機排風供給，為避免車內負壓及二次污染問題，主發電機冷卻采用獨立風道結構，如圖2所示，獨立風道結構的進風口布置在左、右兩側墻上，該獨立風道同樣采用初級過濾、二級細濾，過濾后空氣經過上升式風道進一步沉積后進入主發電機，這樣經過主發排到動力室內的空氣相對比較清潔，在兩側墻頂端斜面處布置各布置一臺通風機，加強通風，以達到降低動力室溫度和將油霧排出車外的目的。通風機電機選用耐高溫型號，以適應動力室高溫環境，降低故障率。

主發電機通風：獨立風道→主發電機→動力室。

此外動力室側墻上的慣性過濾器+鋼板網（加裝無紡布）的結構給動力室提供冷空氣，同時啟動防風沙目的。如圖4所示。鋼板網用手柄螺栓固定，方便拆卸對無紡布進行清洗。無紡布采用防火材料，風速2m/s時，過濾顆粒直徑不小于50？滋m～80？滋m的粉塵時，過濾效率不小于80%。

2.3 冷卻室通風系統、防風沙結構

在側墻上設有百葉窗，百葉窗后加裝鋼板網（可加裝無紡布），該車散熱器采用頂置式散熱器，同時還加大了冷卻能力儲備，當冷卻能力足夠時，百葉窗不打開，風沙不易進入。百葉窗打開時鋼板網+無紡布的結構可以對空氣進行過濾。

在動力室和冷卻室相連的隔墻上設有可調節的開口，當動力室溫度過高時，動力室內的熱空氣可以被冷卻風扇吸出，以達到降低動力室溫度目的。

2.4 輔助室通風系統、防風沙結構

由于空間有限，沒有獨立風道結構，側墻上安裝與動力室相同的過濾裝置，經過2級過濾后的空氣供空壓機及I端牽引電機使用。

2.5 司機室內設備布局

在司機室內設備布局方面，采用立式結構操作臺，防止沙塵堆積在臺面上，使用橡膠部件對地板間隙進行密封，以達到防止沙塵進入司機室內的目的。

3 結束語

CKD8S型內燃機車車體通風采用獨立通風結構，獨立通風結構進風口布置在側墻上，解決了車內負壓大的問題及避免二次污染問題，可以有效降低車內沙塵的堆積，各室側墻上布置了2級的過濾裝置，提供清潔空氣的同時，增加機車的散熱面積，提高機車運行可靠性。

參考文獻

[1]謝青.針對非洲風沙地區的內燃機車進氣系統設計[J].鐵道機車車輛，2007，27（6）：19-20.

[2]何國福.出口蘇丹機車通風系統及防風沙結構的改進設計[J]，內燃機車，2008（10）：26.

[3]鄧木生，鐘福兵.和諧HXD1型交流傳動機車輔助變壓器通風冷卻系統過濾與改進[J].機車電傳動，2012（1）：18.

作者簡介：金大朋（1978-），男，吉林榆樹人，本科，工程師，北京二七軌道交通裝備有限責任公司。