內燃機車自動補水裝置的研制

何興福

摘要：針對內燃機車經常出現的水系統漏泄問題，研制出自動補水裝置，可實現內燃機車快速補水，降低機車區間停車時間，對同類問題具有借鑒作用。

關鍵詞：內燃機車;補水裝置;研制;技改

中圖分類號：U262.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0011-03

0? 引言

赤峰-大板-白音華鐵路（簡稱：赤大白鐵路）位于內蒙古自治區赤峰市和錫林郭勒盟境內，線路等級為地方Ⅰ級鐵路，北起錫林郭勒盟西烏旗白音華站，南至赤峰市赤峰北站，正線里程331公里，配屬DF8B內燃機車14臺，年運量2100萬噸，是白音華煤田北煤南運的主要通道。赤大白鐵路在白音華設機務本段，該地區處于北方高寒地帶，冬季漫長且寒冷，每年9月至次年5月為雪害期，年平均氣溫為1.2℃，極端最低氣溫為-38.6℃。在白音華機務段近幾年機車運用中，由于機車冷卻水系統漏泄，造成機車頻繁出現區間停車、機故救援等事故出現，不僅為鐵路運輸生產組織工作帶來了諸多影響，也為鐵路行車安全埋下了隱患。

1? DF8B型內燃機車冷卻裝置簡介

燃油在氣缸內燃燒形成了高溫燃氣，使之與它相接觸的零部件強烈地受熱，如不及時對這些零部件加以適當的冷卻，則柴油機將出現一系列故障，而最終無法正常工作。例如，由于零部件過熱，材質的機械強度降低，因而出現裂紋和燒損現象。由于氣缸和汽缸蓋壁溫高，導致充氣系數降低，進氣量減少，影響到燃燒過程。

通常對氣缸、氣缸套、渦輪增壓器、中冷器等由冷卻水直接冷卻，通過熱交換器由冷卻水使機油散熱，故冷卻水對活塞、活塞環具有間接冷卻裝置。

機車柴油機通常采用強制水循環冷卻裝置，大多數柴油機采用開式常壓、常溫循環水系統，部分柴油機采用閉式加壓高溫水循環水系統，前者在大氣壓力下工作，最高水溫必須低于100℃，后者在高于一個大氣壓下工作，最高水溫低于該氣壓下的沸點，即可以高于100℃。

冷卻水的質量對柴油機工作的可靠性和檢修周期有一定的影響。冷卻水流經柴油機的一些重要受熱件，與鑄鐵、鋼、銅、鋁、焊錫及電焊縫等材料接觸，水中含有鈣、鎂和鹽類等介質，又有一定量的懸浮物，對電蝕和電化腐蝕有促進作用，因此冷去水質必須嚴格選擇和處理。為了增加氣缸內的空氣充量，必須使增壓空氣的冷卻水溫大大低于氣缸等受熱機件的冷卻水溫。由于柴油機對這兩者的工作要求不同，所以設置了兩套冷卻水系統，而將冷卻增壓空氣的水系統稱為低溫冷卻水系統或中冷冷卻水系統。機車上也相應的設置了兩套散熱裝置，為便于生產和布置，一般使高低溫水系統的散熱量基本平衡，為此將中冷器及機油熱交換器等的冷卻水串聯在一起，這也為機油的冷卻降溫創造了良好的條件，因而也有利于柴油機的工作可靠。

高溫水體統循環通路：高溫水泵→左右進水總管→各進水支管→氣缸→氣缸蓋→出水總管→高溫散熱器組→逆止閥→感溫水泵。

低溫水系統循環通路：低溫水泵→前后中冷器→機油熱交換器→低溫散熱器組→靜液壓油熱交換器→逆止閥→低溫水泵。

2? DF8B型內燃機車冷卻裝置常見故障

我公司配屬東風8B機車14臺，在內燃機車使用過程中，最突出的問題是冷卻單節（見圖1）經常發生裂漏。經調查2018年共發生冷卻單節漏水10起，8起造成機故，2起造成站線停車封堵冷卻單節，嚴重影響行車秩序。業主規定：每發生1起機故，業主考核2萬元，以上機故業主直接考核16萬元。

現階段我公司封堵冷卻單節的方法如下：機車先停機，學習司機準備好開口扳手、封堵銅皮（見圖2），然后司機、學習司機兩人相互配合，一人松開冷卻單節下部安裝螺絲，另一人立即將封堵銅皮插入到冷卻單節與膠墊（見圖3）之間，再緊固冷卻單節安裝螺絲;然后一人再松開冷卻單節上部安裝螺栓，另一人將封堵銅皮插入到冷卻單節與膠墊之間，然后再緊固冷卻單節安裝螺絲。整個封堵過程都是帶水作業，80多度的水噴射到乘務員身上，有時會灼傷乘務員。在漏水冷卻單節封堵完成后，根據漏水量的大小，乘務員必須上機車頂補加機車冷卻水。一桶冷卻水50多公斤，經常是一人在下部向上托，另一人在車頂接。乘務員在封堵漏水冷卻單節時一般都要淋一身熱水，在車頂加水時又要吹一頓冷風，作業過程比較艱辛。整個封堵單節及加水作業過程順利時需要40分鐘，不順利時可達3-4小時;乘務員在處理單節漏水時無人在司機室值守，存在較大安全風險。如果在大坡道上被迫停車，將面臨大坡道啟車、打傷鋼軌的風險。通過以上作業過程可以看出，人工封堵單節、人工加水過程耗時長、難度大、安全隱患大。

3? 降低冷卻單節列漏的措施

如何從根本上解決冷卻單節列漏的問題，以及在冷卻單節發生裂漏后，如何快速向膨脹水箱補水，是每名機務管理者迫切解決的首要問題。

經過長期的探索，我們摸索出一套降低冷卻單節列漏的有效措施，并研制出一套內燃機車自動補水裝置，可大大降低冷卻單節列漏故障率，實現快速向膨脹水箱補水，可有效降低內燃機車因冷卻單節漏水造成的區間停車問題。

3.1 根本措施

機車大中修時，派技術員對冷卻單節的流量試驗進行盯控，冷卻單節堵管率不超過2%。

對每個冷卻單節粘貼二維碼，輸入該單節的制造日期、大中修日期、第一次維修日期等信息。對經過一次修補再次發生裂漏的冷卻單節，進行強制報廢，從源頭上確保單節質量。

定期化驗水質。每次小輔修時，從水系統放氣閥處取水500g，對冷卻液進行化驗，根據化驗結果調整藥劑含量。通過控制水質，可降低冷卻單節內管路的穴蝕、裂漏。

3.2 日常保養措施

機車中檢、輔修對冷卻單節進行定期吹掃。

遇沙塵暴、大風天氣，機車每次入段后，對冷卻單節進行再次吹掃。

在冷卻單節外面加一層30-40目的細鋼絲網（見圖4），防止大顆粒雜物進入冷卻單節。

檢查冷卻單節外觀狀態應良好，肋片倒伏面積不超過10%，如超過時用專用工具將倒伏散熱片扶起。

在散熱單節之間縫隙應用棉質物填充和封堵。

3.3 加裝自動補水裝置

3.3.1 策劃、提出技改方案

為了確保技改方案實施有效，在實施前我們成立技術攻關小組，研究討論技改方案，最終形成如下方案：

拆除已經閑置的熱電保障裝置（相當于預熱鍋爐），在此位置加裝不銹鋼水桶，在機車上布置水桶至膨脹水箱的補水管路，及相關電路、水泵電機等部件。為了防止冬季不銹鋼水桶內的水凍結，在水桶內安裝電加熱器、溫度傳感器、溫度繼電器，實現對該冷卻水的自動加熱功能。

3.3.2 方案實施

拆除現已閑置的熱電保障裝置裝置（見圖5-圖6），將拆除下來的熱電保障裝置及其附屬配件集中存放，便于后期需要時再加裝。

清除熱電保障裝置遺留在車底的殘留物，用手動砂輪機將地面遺留物、安裝座打磨平整（見圖7）。

在地面鋪一層10mm的毛氈，作為不銹鋼水桶的緩沖墊，將不銹鋼水桶安裝到毛氈上（見圖8-圖9）。

在墻體相對位置焊接腰帶安裝座，使用寬度為30mm的扁鐵制作成固定腰帶，一端與固定座相連，另一端與可調螺栓連接。

購買110V/220V的逆變電源，在墻體上焊接逆變電源安裝座，將逆變電源可靠固定在墻體上。

在墻體上安裝自動脫口裝置安裝架，將自動脫口裝置安裝在墻體上。

在墻體上焊接直流水泵的安裝支架，將直流水泵可靠固定在安裝支架上（見圖10）。

在不銹鋼水桶內安裝電加熱器、溫度傳感器、溫度繼電器等部件。在不銹鋼水桶內焊接水位標尺（見圖11），便于準確加水。

安裝其他水管路、控制線路等部件（見圖12）。

3.3.3 日常檢查與維護

將機車自動補水裝置（不銹鋼水桶、水管路、溫度繼電器、電線路）納入日常檢查范圍及小輔修檢查范圍，發現問題，及時施修。備齊一套自動補水裝置的所有配件，發生問題及時處理。

3.3.4 使用

當機車冷卻單節列漏時，乘務員只需要閉合水泵電機脫扣開關，不銹鋼水桶內的備用水就可輸送到膨脹水箱內，可以實現應急補水功能，消除因單節漏水造成的區間停車事故。

4? 取得效果

我公司2019年3月對所配屬的14臺內燃機車加裝自動補水裝置后，半年內（4月-9月）共發生1起冷卻單節列漏事件，乘務員閉合脫口開關后，僅用2分鐘就向膨脹水箱補滿冷卻水，未造成列車區間停車。經過此項技改，單節漏水率由10件/年降低到2件/年，機故率由8件/年降低到0件/年，大大提高了機車可靠性。

5? 結語

為適應赤大白鐵路的環境條件和運用需要，白音華機務段對DF8B內燃機車上的冷卻水系統進行了較多技術革新，降低了機車由材質原因、環境導致的列車區停、機車臨修、機車救援事件，大大提高了設備可靠性，同時有效地降低了由于上述原因引起的機車發生次生、衍生故障的概率，確保了機車安全運行。

參考文獻：

[1]張天清.東風8B型內燃機車運用與保養[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

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