基于QC/T476-2007客車廠淋雨房設計及計算的研究

余建明

摘 要：淋雨房是通過合適角度的噴頭噴淋至車身的一種檢驗設施，主要用于模擬客車在經受暴雨過程中各個部位的防滲密封性能，由于客車車身長寬跨度較大需考慮最大車型使用過程的適用性，研究淋雨房實際客車生產時使用的設計及計算。

關鍵詞：客車淋雨房 淋雨試驗 壓力

1 客車廠淋雨房原理

淋雨裝置進行淋雨試驗時，動啟水泵，清水池中的水由水泵泵入試件受試面積的管道噴淋系統，并經過流量計調節流量至標準要求的降雨量，通過噴嘴射向試件表面， 對試件進行淋雨試驗。淋雨區內降雨均勻，各噴淋面涵蓋淋雨試驗所有車型以及各受檢部位。

噴射出的水順著試樣表面滴落到地面的回水道里，再匯集流入回收水池中，再由水泵泵入噴淋系統，循環使用。淋雨房有反沖洗活性炭過濾器和三級過濾器（前部噴淋），以防噴咀堵塞。淋雨房設備由增壓噴淋系統、控制系統、過濾/水處理循環系統（循環水池）及安全保護系統組成。本淋雨房含水泵、虹吸罐、調節閘閥、反沖洗活性碳過濾裝置、LD智能電磁流量計、壓力表、流量計等。在兩個淋雨房室體中間布置水池、控制柜、水泵、虹吸罐、反沖洗活性碳過濾裝置等，設備布局方便檢修及維護。水池配有液位控制器，具有自動補水功能。淋雨檢查區格柵約40m2，格柵要求足夠的承載能力（承載12T）和防腐（鍍鋅格柵）。排污泵安裝在地面上，維修維護方便。

2 客車廠淋雨房結構設計

2.1 淋雨室體

客車整車淋雨房是包括蓄水池系統、供水系統、噴淋系統、水循環過濾系統等構成，通過PLC電控系統實現各個系統之間配合完成整車淋雨試驗。淋雨室體采用直通式，前端設雙開門（車頭方向），采用開門機構，自動控制打開關閉（光電開關控制，試驗完成后，車輛往前行駛時，門自動打開，車輛駛出淋雨區后，門自動關閉），以便車輛通過。噴淋面：前、上、下、左、右，后部不噴淋，但車尾方向的頂部噴淋和側部噴淋要多出兩排噴淋管，以便后噴淋可由頂部噴淋和側部噴淋覆蓋檢測。客車由人工開入淋雨試驗室，試驗完成后直接開出，進入下一個工位。每套淋雨系統外側圍陽光板，板厚≥5mm。

2.2 控制系統

淋雨房根據QC/T476-2007客車防雨密封性限值及試驗方法的要求為依據進行設計。控制系統具有手動和全自動功能，電控柜現場操作，電控柜上設有彩屏控制器，單獨控制，人機界面，直觀操作。另配工控機（上位機），遠程監控集中操作，淋雨房操作界面集中顯示、控制，人機界面。界面操作可設定試驗時間，設有“電源”和“急停”開關按鈕等。還有配遙控中斷控制功能，以免漏雨嚴重時隨時終止淋雨，避免漏雨造成車輛損壞。主要部件、材料選用知名品牌，保證整機的質量和性能。設備性能完善、結構簡便易操作。

2.3 噴淋裝置

按QC/T476-2007客車防雨密封性限值及試驗方法的要求，噴嘴的選用及安裝對淋雨效果的好壞至關重要。因為客車長度原因導致客車淋雨房噴頭數量眾多，為了方便方便檢修幾更換應選用快拆式的噴頭，噴射角為60°孔徑2.5mm的實心錐體純銅噴嘴。管道材料：鍍鋅管，主管DN65，支管DN25（安裝噴頭），控制閥門采用球閥控制（在增壓水泵后設壓力總調節閥一只）。管路中設壓力表，通過LD智能電磁流量計調節流量，噴頭按400×400 mm均勻排列，保證淋雨區內降雨均勻，各噴淋面涵蓋淋雨試驗所涉及的外形尺寸最大的車型以及各受檢部位。

淋雨裝置單獨控制運行，電控柜（現場操作）。進行淋雨試驗時，動啟水泵，清水池中的水由水泵泵入試件受試面積的管道噴淋系統，并經過流量計調節流量至標準要求的降雨量，通過噴嘴射向試件表面， 對試件進行淋雨試驗。淋雨區內降雨均勻，各噴淋面涵蓋淋雨試驗所有車型以及各受檢部位。

噴射出的水順著試樣表面滴落到地面的回水道里，再匯集流入回收水池中，再由水泵泵入噴淋系統，循環使用。

本淋雨房有反沖洗活性炭過濾器和三級過濾器（前部噴淋），以防噴咀堵塞。

本淋雨房設備由增壓噴淋系統、控制系統、過濾/水處理循環系統（循環水池）及安全保護系統組成。本淋雨房含水泵、虹吸罐、調節閘閥、反沖洗活性碳過濾裝置、LD智能電磁流量計、壓力表、流量計等。在兩個淋雨房室體中間布置水池、控制柜、水泵、虹吸罐、反沖洗活性碳過濾裝置等，設備布局方便檢修及維護。

水池配有液位控制器，具有自動補水功能。

廠房要為每個水池配置一個2寸自來水管接口（加水補水之用）。

橫向排水道的凹邊（格柵卡邊）要預埋不銹鋼角鋼（防銹），以便車輛壓過時格柵時，排水道的凹邊（格柵卡邊）不崩塌。

檢查區至淋雨室沉淀池有回水道。淋雨房及淋雨檢查區格柵等由供方提供。每個淋雨檢查區格柵約40m2，格柵要求足夠的承載能力（承載12T）和防腐（鍍鋅格柵）。

排污泵安裝在地面上，維修維護方便。

噴嘴：噴嘴性能符合QC/T476-2007客車防雨密封性限值及試驗方法的要求。Φ2.5mm噴淋專用噴嘴，SUS304+PP材質，雙夾扣快速卡接式，噴嘴出水均勻且呈60?實心圓錐體形狀。噴嘴均勻布置，保證從各個方向對工件噴水，避免出現噴水死角和降雨空白區域，并保證噴水流量、壓力達到要求。

增壓水泵：增壓水泵采用低噪音臥式水泵，噪音≤85分貝。

2.4 安全保護

電流、電壓過載保護、漏電保護、缺水報警。

3 客車廠淋雨房噴淋系統的設計計算

由于客車車身長寬跨度較大需考慮最大車型使用過程的適用性，淋雨房噴淋系統的設計時需充分考慮噴淋過程過程中水壓在管道中衰減，從而造成尾部噴淋壓力無法滿足噴淋要求。根據QC/T476-2007客車防雨密封性限值及試驗方法的要求，采用常規14米車型計算：

（1）淋雨計算公式（來自標準）：

對應流量計算公式為：

Q=6FN/625

式中：

Q——對應流量，單位為立方米每小時（m3/h）；

F——平均降雨強度，單位為毫米每分鐘（mm/min）；

N——流量計所對應的噴嘴總數。

（2）噴淋強度：前噴淋：12mm/min；其余部位：8mm/min

（3）噴淋面：前、上、下、左、右。

（4）噴淋壓力：0.15MPa（150kpa=0.15mp，近似于15m的水泵揚程），但為了有儲備余量和便于調節，水泵揚程一般不低于28m。

（5）噴咀要求：60°實心錐體。孔徑2.0mm（國標為2.5-3mm）

（6）理論流量計算：

結合你們的最大車型（噴咀數量：972，其中前窗：36，其余936）：

前窗噴淋：Q1=6*12*36/625=4.15m3/h。

非前窗噴淋：Q2=6*8*936/625=72m3/h。

水泵總流量：80 m3/h（15m揚程）

根據QC/T476-2007客車防雨密封性限值及試驗方法，對應流量計算公式為：Q=6FN/625（式中：Q ——對應流量，單位為立方米每小時（m3/h）；F ——平均降雨強度，單位為毫米每分鐘（mm/min）；N ——流量計所對應的噴嘴總數。）。按標準要求，噴淋強度：前噴淋：12mm/min；其余部位：8mm/min，噴淋面：前、上、下、左、右。噴淋壓力：0.15MPa（近似于15m的水泵揚程），噴嘴要求：噴射角60°，孔徑2.5mm。結合最大車型長度為14m理論流量計算：（噴咀數量：972，其中前窗：36，其余936），前窗噴淋：Q1=6*12*36/625=4.15m3/h，非前窗噴淋：Q2=6*8*936/625=72m3/h。水泵總流量：80 m3/h（15m揚程）。

實際淋浴房設計及使用時，還需充分考慮管路壓力下降對整個系統噴淋壓力的影響，管路壓力下降為一般是由管道摩擦壓力下降、靜壓力下降和速度壓力下降總和決定的。管道摩擦壓力下降包含主管、支管、管附件及閥門等的壓力下降，也要考慮管道的收縮及擴張和對接口等部位所造成的局部壓力下降；靜壓力下降的產生是因為管道終始兩端標高差而形成的；速度壓力下降是由于管道終始兩端流體的流速不同而形成的壓降。對結構復雜管路系統應該采用分段考慮的原則，一般是在旁管路和主管路（或管道的收縮及擴張處）對接處分段，管附件分屬于主管路，按主管路直徑選取當量長度。同時根據流體對管壁的腐蝕、磨蝕、結垢和工況因素對管壁粗糙度進行選擇。

實際流量計算時應該以實際管路噴頭出水量倒推計算，并結合實際考慮管道摩擦壓力下降、靜壓力下降和速度壓力下降，適當留足水泵流量、楊程及功率余量抵消壓力下降影響，因此實際計算如下：

Q= LN*60/1000（m3/h）

其中：L——噴咀流量，單位為L/min）；3.7 L/min為每個噴咀0.3MPa對應的流量（0.3mpa=30m的楊程的電機）。

N——所對應的噴嘴總數。

Q=3.7 L/min*972*60/1000=216 m3/h。

按照此計算：選擇水泵參數為：KQW150/345-30/4

4 結語

水泵的實際流量為：209m3/h，揚程：33m，電機功率：30kw，水泵進出口管徑：150。

所以實際流量遠超標準所需流量，見圖4。

如果具備條件可將所選水泵參數代入ANSYS 仿真模擬軟件，驗證水泵參數合理性，展現淋雨室的工作狀況，縮短了產品的設計周期，提高了設計效率；為后續過程提供了完備的信息源，具備一定的產品信息數據處理功能；為淋雨室設計的系列化、標準化和通用化奠定基礎。

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