摘 要：針對蘇丹高溫、多風(fēng)沙的特殊地理環(huán)境，將通風(fēng)系統(tǒng)及防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)作為設(shè)計重點，司機室操縱臺采用立式結(jié)構(gòu)，車體主要用風(fēng)設(shè)備采用獨立通風(fēng)結(jié)構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)布置和特點進行介紹。

關(guān)鍵詞：CKD8S型機車；防風(fēng)沙；通風(fēng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)布置

前言

近年來，二七軌道交通裝備有限責(zé)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(nèi)燃機車，以其優(yōu)越的性價比得到用戶的好評。2013年獲得了蘇丹國家內(nèi)燃機車的訂單，向蘇丹出口了CKD8S型內(nèi)燃機車。在獲得訂單后，總體設(shè)計人員對蘇丹的地理環(huán)境及國內(nèi)某廠生產(chǎn)的目前正在蘇丹使用的內(nèi)燃機車運行情況進行了調(diào)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(fēng)沙，沙塵顆粒很細，風(fēng)沙造成機車故障率較高。因此在機車通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計過程中必須考慮風(fēng)沙對機車設(shè)備，特別是電氣設(shè)備的影響，即防風(fēng)沙設(shè)計，同時還要考慮高溫環(huán)境對機車性能的影響。

1 通風(fēng)系統(tǒng)及防風(fēng)沙設(shè)計重點

1.1 車內(nèi)負壓

主發(fā)電機、牽引電機作為內(nèi)燃機車的用風(fēng)大戶，傳統(tǒng)的冷卻方式是車內(nèi)開放式進風(fēng)，即在側(cè)墻或者阿薩德風(fēng)道頂蓋布置過濾裝置，外界空氣經(jīng)過濾后進入到車內(nèi)，用風(fēng)設(shè)備在車內(nèi)吸風(fēng)，這樣的進風(fēng)方式必將造成車內(nèi)很大的負壓，在蘇丹多風(fēng)沙的環(huán)境中，容易造成大量的沙塵彌漫在車內(nèi)。

通過調(diào)研的資料可以看出，在蘇丹運用效果較好的國內(nèi)及國外內(nèi)燃機車，大都采用獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，過濾裝置布置在頂蓋上一個大的箱體內(nèi)[1]，過濾后空氣在大的箱體內(nèi)進一步沉積后，不經(jīng)過車內(nèi)，而是直接供給用風(fēng)設(shè)備，采用這種結(jié)構(gòu)可以很好解決車內(nèi)負壓的問題。如圖1所示[2]。

1.2 司機室內(nèi)空氣清潔度

通過了解，目前在蘇丹運用的內(nèi)燃機車，司機室內(nèi)風(fēng)沙也較嚴(yán)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(guān)經(jīng)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(yán)，地板間隙大，沙塵會滲入到司機室內(nèi)。

1.3 高溫對機車性能影響

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

2 通風(fēng)系統(tǒng)、防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 電氣室通風(fēng)系統(tǒng)、防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的車內(nèi)開放式通風(fēng)必將造成車內(nèi)很大負壓，而將獨立通風(fēng)裝置布置在頂蓋上，雖然可以較好解決車內(nèi)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(nèi)，造成二次污染。

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

整流柜及II端牽引電機通風(fēng)：獨立風(fēng)道→整流柜→通風(fēng)機→車架風(fēng)道→牽引電機。

整流柜中電氣元件對風(fēng)沙較敏感，所以該通風(fēng)系統(tǒng)初級過濾采用不銹鋼鋼板網(wǎng)+旋風(fēng)除塵器[3]，二級過濾布置在風(fēng)道內(nèi)，二級過濾為鋼板網(wǎng)結(jié)構(gòu)（可加裝無紡布）。旋風(fēng)除塵器過濾效率優(yōu)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(fēng)除塵器過濾單元[2]，如圖3所示，表1為其性能參數(shù)。不銹鋼鋼板網(wǎng)的作用是可以過濾空氣中大顆粒物，確保旋風(fēng)除塵器正常工作。

圖3 旋風(fēng)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(jié)構(gòu)，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(fēng)機結(jié)構(gòu)，保持電器柜正壓，以減少沙塵進入柜體內(nèi)。

2.2 動力室通風(fēng)系統(tǒng)、防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)

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

主發(fā)電機通風(fēng)：獨立風(fēng)道→主發(fā)電機→動力室。

此外動力室側(cè)墻上的慣性過濾器+鋼板網(wǎng)（加裝無紡布）的結(jié)構(gòu)給動力室提供冷空氣，同時啟動防風(fēng)沙目的。如圖4所示。鋼板網(wǎng)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(fēng)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(fēng)系統(tǒng)、防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)

在側(cè)墻上設(shè)有百葉窗，百葉窗后加裝鋼板網(wǎng)（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(dāng)冷卻能力足夠時，百葉窗不打開，風(fēng)沙不易進入。百葉窗打開時鋼板網(wǎng)+無紡布的結(jié)構(gòu)可以對空氣進行過濾。

在動力室和冷卻室相連的隔墻上設(shè)有可調(diào)節(jié)的開口，當(dāng)動力室溫度過高時，動力室內(nèi)的熱空氣可以被冷卻風(fēng)扇吸出，以達到降低動力室溫度目的。

2.4 輔助室通風(fēng)系統(tǒng)、防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)

由于空間有限，沒有獨立風(fēng)道結(jié)構(gòu)，側(cè)墻上安裝與動力室相同的過濾裝置，經(jīng)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(nèi)設(shè)備布局

在司機室內(nèi)設(shè)備布局方面，采用立式結(jié)構(gòu)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(nèi)的目的。

3 結(jié)束語

CKD8S型內(nèi)燃機車車體通風(fēng)采用獨立通風(fēng)結(jié)構(gòu)，獨立通風(fēng)結(jié)構(gòu)進風(fēng)口布置在側(cè)墻上，解決了車內(nèi)負壓大的問題及避免二次污染問題，可以有效降低車內(nèi)沙塵的堆積，各室側(cè)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(fēng)沙地區(qū)的內(nèi)燃機車進氣系統(tǒng)設(shè)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(fēng)系統(tǒng)及防風(fēng)沙結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計[J]，內(nèi)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(fēng)冷卻系統(tǒng)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(zé)任公司。