HXD3B型機(jī)車VOITH原裝冷卻塔散熱器故障分析及改造方案

陳新建

摘 要：HXD3B型電力機(jī)車部分機(jī)車?yán)鋮s塔采用了分體式芯體散熱器，對分體式芯體散熱器的常見故障進(jìn)行分析，并給出解決方案。

關(guān)鍵詞：HXD3B型機(jī)車;分體式芯體;冷卻塔

1 ? ?概述

HXD3B型機(jī)車于2009年起開始配屬北京局豐臺機(jī)務(wù)段，機(jī)車上線后運(yùn)行穩(wěn)定，但隨著夏季的臨近，該車型冷卻系統(tǒng)開始出現(xiàn)問題，冷卻塔頻繁出現(xiàn)散熱故障，導(dǎo)致多輛機(jī)車牽引變壓器油溫過高。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生故障的冷卻塔復(fù)合冷卻器均為分體式芯體構(gòu)造[1]，其他型號的冷卻器均無故障。

2 ? ?冷卻塔機(jī)構(gòu)及工作原理

每臺HXD3B型電力機(jī)車配備兩臺冷卻塔，冷卻塔用來冷卻主變壓器油和主變流器的純水加乙醇混合液，1號冷卻塔的冷卻功率為350 kW，用來冷卻變壓器和1、3號主變流器，2號冷卻塔的冷卻功率為275 kW，用來冷卻主變壓器和2號主變流器。冷卻塔主要由通風(fēng)機(jī)組和散熱器兩部分組成，通風(fēng)機(jī)位于冷卻塔的上部，下部是由水散熱器和油散熱器兩部分組成的復(fù)合式散熱器（上部分水散熱器，下部分為油散熱器）[2]。

冷卻塔的空氣走向：車外大氣、離心沉降過濾器、車頂進(jìn)氣間、通風(fēng)機(jī)、水散熱器、油散熱器、車體底架、大氣。車外的空氣經(jīng)由冷卻塔通風(fēng)機(jī)吸入，穿過冷卻塔的水散熱器和油散熱器排向車底大氣空間，以降低散熱器流動(dòng)介質(zhì)的溫度[3]。

3 ? ?冷卻塔故障分析

HXD3B機(jī)車的冷卻塔按照其組件產(chǎn)地分為3種，即進(jìn)口原裝整部件（德國VOITH組裝整塔）、部分國產(chǎn)化部件（德國VOITH部分組件，國內(nèi)組裝）、完全國產(chǎn)化組件。

這3種形式區(qū)別之一：德國VOITH組裝整塔和其進(jìn)口組件的散熱器分為油散熱器和水散熱器，通過69 mm高支架連接組成，即油、水散熱器之間有69 mm間隙隔離，國產(chǎn)化散熱器為油、水一體的復(fù)合式冷卻器。

春季末期隨著溫度的升高，空氣中的柳絮等懸浮物會(huì)增多，懸浮物會(huì)隨著空氣通過機(jī)車?yán)鋮s塔的通風(fēng)道。由于VOITH原裝整塔和其進(jìn)口組件的油、水散熱器之間存在69 mm的間隔，空氣中的楊柳絮在氣體壓力的作用下，透過上層的水散熱器，逐漸聚集在下層的油散熱器表面，并且隨著風(fēng)壓的衰減，油散熱器表面聚集的柳絮會(huì)逐步形成硬化層，從而影響變壓器油的散熱效率。加之清洗不到位，最后導(dǎo)致采用分體式芯體散熱器的機(jī)車?yán)鋮s塔故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了機(jī)車的正常運(yùn)行。由于冷卻塔原清掃口過小，給機(jī)務(wù)段的維護(hù)工作帶來了極大的困難，因此，需要對冷卻塔進(jìn)行改造，以方便清理。

4 ? ?冷卻塔改造方案與維護(hù)措施

4.1 ?改造方案

針對德國VOITH組裝整塔和其進(jìn)口散熱器組件組成的冷卻塔，在冷卻塔的下箱體部位（芯體分離空間的正面）挖開一個(gè)檢修孔，方便檢修與清理柳絮等雜物。開孔位置如圖1所示。擴(kuò)大冷卻塔下箱體原有的清掃孔，在下箱體原來的清理孔處重新開出長條孔，開孔大小與散熱器芯體分離空間縱向面積等大，在開孔處焊接支撐底板，并在支撐底板周邊鑲嵌橡膠密封圈，用防丟失型螺栓將密封蓋與支撐底板相連接。

圖1 ?開孔位置

4.2 ?維護(hù)措施

針對配備了分體式芯體散熱器冷卻塔的HXD3B型機(jī)車，在夏季來臨之前要加強(qiáng)對冷卻塔功能的檢測，定期通過目測和采用風(fēng)速測量儀器檢測散熱器出口風(fēng)速的方式來確定散熱器的工作狀況。打開觀察蓋，如發(fā)現(xiàn)油散熱器表面有較多雜物沉積，需及時(shí)對散熱器進(jìn)行清理。

通過目測觀察無法確定油散熱器表面的附著物是否已經(jīng)影響散熱器的工作時(shí)，可用風(fēng)速測量儀測量出風(fēng)口的風(fēng)速。測量時(shí)應(yīng)確保各項(xiàng)操作準(zhǔn)確無誤，根據(jù)冷卻塔試驗(yàn)項(xiàng)目要求，分別測量不同位置的風(fēng)速，記錄數(shù)據(jù)并與冷卻塔的試驗(yàn)項(xiàng)目要求進(jìn)行對比，如測量數(shù)據(jù)低于冷卻塔正常工作時(shí)的最低通風(fēng)量，則應(yīng)該對散熱器進(jìn)行清理。清理時(shí)需按照機(jī)車的使用說明進(jìn)行操作，避免損壞芯體。

縮短冷卻塔的檢查周期，定期檢查散熱器表面的雜物附著程度和檢測冷卻塔出風(fēng)口的風(fēng)速，發(fā)現(xiàn)散熱器效率下降時(shí)要及時(shí)清理，避免造成冷卻塔散熱器故障，影響機(jī)車的正常運(yùn)行。

5 ? ?結(jié)語

配備德國VOITH組裝整塔和其進(jìn)口散熱器組件組成的冷卻塔的機(jī)車，投入使用時(shí)因沒有考慮到中國現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，導(dǎo)致柳絮等漂浮物進(jìn)入散熱器內(nèi)部并大量沉積，出現(xiàn)了油散熱器堵塞的情況。實(shí)行開孔方案并加強(qiáng)檢查清理散熱器后，故障率大幅降低，機(jī)車可在正常工況下平穩(wěn)運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1]鄭志剛.HXD3B型機(jī)車?yán)鋮s塔復(fù)合冷卻器空氣翅片分體式芯體故障分析及對策[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2011（6）：74-76.

[2]中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司.HXD3B型電力機(jī)車培訓(xùn)教材（暫行）[M].大連：北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司，2014.

[3]張亞軍.HXD3B型交流傳動(dòng)電力機(jī)車通風(fēng)冷卻系統(tǒng)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2010（2）：10-13.