王淑琴

（常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州 213011）

近年來(lái)，大量出口機(jī)車項(xiàng)目使用了進(jìn)口的柴油機(jī)，在機(jī)車設(shè)計(jì)中，柴油機(jī)組主要負(fù)責(zé)柴油發(fā)電機(jī)組的有關(guān)設(shè)計(jì)。由于柴油機(jī)為整體外購(gòu)，設(shè)計(jì)工作與傳統(tǒng)機(jī)車項(xiàng)目差異較大，工作過(guò)程中通常是少量的設(shè)計(jì)人員完成大量數(shù)據(jù)信息的對(duì)接，涉及除了轉(zhuǎn)向架外的所有設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)組。

同時(shí)，有關(guān)機(jī)車項(xiàng)目的柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人，不斷變動(dòng)，與之相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)和工作流程等重要設(shè)計(jì)信息沒有形成知識(shí)積累，嚴(yán)重影響了機(jī)車項(xiàng)目的工作效率。

本文對(duì)既往使用外購(gòu)柴油機(jī)的機(jī)車項(xiàng)目柴油機(jī)組設(shè)計(jì)工作進(jìn)行梳理，結(jié)合具體項(xiàng)目案例，詳細(xì)介紹外購(gòu)柴油機(jī)機(jī)車項(xiàng)目各個(gè)階段的主要工作內(nèi)容及柴油機(jī)組設(shè)計(jì)師的主要任務(wù)，設(shè)計(jì)輸入和輸出信息，重要文件如技術(shù)協(xié)議、業(yè)務(wù)聯(lián)系書的編寫、編制注意事項(xiàng)及柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)等，可以有效提高設(shè)計(jì)效率，減少重復(fù)錯(cuò)誤。

1 進(jìn)口柴油機(jī)內(nèi)燃機(jī)車柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)工作基本流程

1.1 投標(biāo)階段

①招標(biāo)文件技術(shù)要求識(shí)別；②柴油機(jī)初步選型；③招標(biāo)文件逐條響應(yīng)；④投標(biāo)技術(shù)文件（柴油機(jī)部分）編寫。

1.2 方案設(shè)計(jì)階段

①發(fā)電機(jī)組方案設(shè)計(jì)；②柴油機(jī)技術(shù)協(xié)議編寫；③方案設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)聯(lián)系書編寫；④方案設(shè)計(jì)評(píng)審材料準(zhǔn)備及評(píng)審意見響應(yīng)。

1.3 技術(shù)設(shè)計(jì)，施工設(shè)計(jì)階段

①發(fā)電機(jī)組的詳細(xì)設(shè)計(jì)；②物料編碼申請(qǐng)；③技術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)聯(lián)系書編寫；④輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核；⑤柴油機(jī)維保材料整理；⑥柴油發(fā)電機(jī)組零部件清單。

1.4 機(jī)車制造階段

①柴油機(jī)進(jìn)廠檢查；②首臺(tái)發(fā)電機(jī)組拼裝；③首臺(tái)發(fā)電機(jī)組落車；④柴油機(jī)油水氣管路連接；⑤物料協(xié)調(diào)；⑥其他業(yè)務(wù)組工作協(xié)調(diào)。

1.5 機(jī)車試驗(yàn)階段

①輔助系統(tǒng)檢查；②柴油機(jī)靜態(tài)最終產(chǎn)品調(diào)試測(cè)試試驗(yàn)（End Product Questionnaire Test）；③其他用戶要求的試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)；④現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2 進(jìn)口柴油機(jī)內(nèi)燃機(jī)車柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)

2.1 投標(biāo)階段

2.1.1 招標(biāo)文件要求識(shí)別

在前期的投標(biāo)過(guò)程中，依據(jù)用戶發(fā)布的機(jī)車技術(shù)要求識(shí)別用戶對(duì)柴油機(jī)的主要技術(shù)要求。

在這一階段工作中，主要需識(shí)別出柴油機(jī)基本參數(shù)需求包括重量、功率、排放等級(jí)及驗(yàn)收方式（如有）。

（1）用戶環(huán)境條件。識(shí)別用戶的環(huán)境要求，包括溫度范圍、海拔范圍及特殊氣候條件等。

（2）柴油機(jī)重量?？傮w組將依據(jù)機(jī)車的軸重、工作條件及其他系統(tǒng)的重量綜合框定柴油發(fā)電機(jī)組的重量，再根據(jù)電傳動(dòng)組評(píng)估的發(fā)電機(jī)重量反推柴油機(jī)重量范圍，需和總體組確認(rèn)彈性空間。除了柴油機(jī)本身重量外，柴油機(jī)對(duì)配套系統(tǒng)的要求也會(huì)帶來(lái)額外的重量，如CAT柴油機(jī)通常需要配備公共底架、彈性聯(lián)軸節(jié)和雙支撐電機(jī)，上述配置意味著15%以上的附加重量。

（3）柴油機(jī)功率。招標(biāo)文件中通常不會(huì)直接提出柴油機(jī)功率，而是提出機(jī)車牽引能力及速度要求，因此需在其他組協(xié)助下利用牽引計(jì)算和輔助功率計(jì)算反推柴油機(jī)基本功率要求。因此需要與電傳動(dòng)組明確，其提出的功率是否考慮功率波動(dòng)，因?yàn)樵跈C(jī)車的牽引控制中（特別是電恒功控制），電功率控制通常允許出現(xiàn)3%～5%的功率波動(dòng)（GB/T 2820—2009《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組》、可查招標(biāo)文件中是否有對(duì)電機(jī)控制精度等級(jí)G1、G2、G3之類的要求），若波動(dòng)功率超出柴油機(jī)名義功率上限，功率波將導(dǎo)致柴油機(jī)“碰止檔”（即柴油機(jī)的最大噴油量無(wú)法維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速將被壓低引起牽引功率降低）。個(gè)別情況下，招標(biāo)技術(shù)文件中會(huì)籠統(tǒng)地提出機(jī)車功率，按照美國(guó)機(jī)車習(xí)慣，內(nèi)燃機(jī)車功率等同于機(jī)車柴油機(jī)的裝車功率，而按照中國(guó)機(jī)車習(xí)慣，內(nèi)燃機(jī)車功率代表機(jī)車的牽引功率，不同的定義方法可引起10%左右的柴油機(jī)功率需求。因此需要求總體組明確，避免選配功率過(guò)大或過(guò)小的柴油機(jī)從而導(dǎo)致柴油機(jī)采購(gòu)成本過(guò)高或機(jī)車牽引力不足。

（4）柴油機(jī)排放及驗(yàn)收方式。目前國(guó)際項(xiàng)目中主要參考排放法規(guī)為EPA和UIC（EU），其中EPA為機(jī)車排放法規(guī)，UIC（EU）為柴油機(jī)排放法規(guī)。前者需在機(jī)車完成試制和調(diào)試后進(jìn)行機(jī)車排放測(cè)試，因此在機(jī)車通過(guò)排放驗(yàn)收試驗(yàn)前，我方和柴油機(jī)供應(yīng)商都只能給出承諾；后者可向柴油機(jī)供應(yīng)商索要柴油機(jī)排放證書或有效的測(cè)試報(bào)告，直接作為投標(biāo)文件附件。當(dāng)排放要求高于EUIIIB和EPA Tier IV后，柴油機(jī)可能需要使用后處理系統(tǒng)，需識(shí)別用戶是否接受后處理。在技術(shù)要求識(shí)別過(guò)程中，檢查有無(wú)關(guān)于排放驗(yàn)收的條款，特別是對(duì)于單獨(dú)要求滿足EPA排放的機(jī)車。如有涉及在機(jī)車上進(jìn)行的排放驗(yàn)收試驗(yàn)，應(yīng)督促輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師盡可能滿足柴油機(jī)提出的油水氣接口溫度、壓力及流量等要求。若沒有相關(guān)要求則盡量不主動(dòng)提及。

（5）工作液體確認(rèn)。部分標(biāo)書中會(huì)明確用戶現(xiàn)有的燃油，機(jī)油和冷卻水規(guī)格，或是提出自己傾向于使用的上述液體的參數(shù)、品牌及型號(hào)。

（6）噪聲要求。機(jī)車的總體噪聲要求通常由總體組進(jìn)行識(shí)別、分解，最終給出柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲要求，結(jié)合柴油機(jī)的實(shí)際噪聲特性，確定是否需要使用消音器及消音器的消聲量。

2.1.2 柴油機(jī)初步選型

若用戶在招標(biāo)文件中明確要求使用某型號(hào)柴油機(jī)（即用戶點(diǎn)裝），則可忽略該步驟。

柴油機(jī)初步選型的主要依據(jù)是柴油機(jī)的重量，外形尺寸和功率范圍。在初步框定若干型號(hào)柴油機(jī)后，重點(diǎn)收集所選柴油機(jī)型號(hào)的熱平衡參數(shù)、通信協(xié)議和安裝形式等信息，以支撐系統(tǒng)組、電傳動(dòng)組和車體組開展設(shè)計(jì)工作。

在前期識(shí)別的功率、排放要求基礎(chǔ)上，依據(jù)招標(biāo)文件上的環(huán)境條件和供應(yīng)商提供的柴油機(jī)功率修正信息，校核柴油機(jī)在極限環(huán)境條件下，能否滿足機(jī)車牽引需求。若柴油機(jī)因極限條件降功而無(wú)法滿足牽引需求，首先與總體設(shè)計(jì)師溝通，評(píng)估該牽引狀態(tài)的發(fā)生頻次，隨后討論處理方法，一般有以下幾種情況。

（1）討論柴油機(jī)的功率修正方法能否調(diào)整，滿足牽引需求。這一調(diào)整可能會(huì)引起柴油機(jī)維保周期的變動(dòng)，具體情況主要看發(fā)生頻次。

（2）調(diào)整柴油機(jī)型號(hào)規(guī)格，主要需校核新型號(hào)柴油機(jī)的排放、重量和價(jià)格。

（3）聯(lián)系用戶，澄清調(diào)整牽引需求。

2.1.3 投標(biāo)方案及招標(biāo)文件逐條響應(yīng)階段

在柴油機(jī)的技術(shù)文件中，識(shí)別其對(duì)輔助系統(tǒng)的技術(shù)要求包括：空氣流量、燃油進(jìn)回油流量、壓力和熱平衡參數(shù)等信息用于支撐輔助系統(tǒng)的投標(biāo)方案；識(shí)別柴油機(jī)電氣控制方面需求，如通信協(xié)議，供電要求，可用的啟動(dòng)方式，柴油機(jī)電氣設(shè)備接線原理圖、外形圖等，用于支撐電傳動(dòng)組投標(biāo)方案。

認(rèn)真閱讀招標(biāo)文件，逐條識(shí)別其中對(duì)柴油機(jī)的詳細(xì)技術(shù)要求，或者需要提供的技術(shù)資料，在柴油機(jī)供應(yīng)商提供的技術(shù)資料中逐一識(shí)別不滿足項(xiàng)和缺失項(xiàng)。聯(lián)系供應(yīng)商確認(rèn)能否調(diào)整不滿足項(xiàng)并提供缺失項(xiàng)資料，形成最終的逐條響應(yīng)清單。

需要注意，在逐條響應(yīng)過(guò)程中，國(guó)外技術(shù)人員通常響應(yīng)速度較慢，因此中方柴油機(jī)銷售人員通常敢于給出比制造方更大膽的承諾。為明確技術(shù)責(zé)任，相關(guān)承諾須銷售方負(fù)責(zé)人以郵件形式發(fā)送作為存檔和支撐資料。

2.1.4 投標(biāo)技術(shù)文件編寫

編寫投標(biāo)文件中的柴油機(jī)部分，該部分文件編寫有以下要點(diǎn)：

（1）介紹柴油機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，排放性能（宜附證書），主要優(yōu)點(diǎn)，歷史業(yè)績(jī)等信息，附帶外形圖片。

（2）圍繞逐條響應(yīng)清單詳細(xì)介紹柴油機(jī)的技術(shù)信息，如柴油機(jī)缸數(shù)、燃油消耗和機(jī)油消等信息，盡可能將用戶關(guān)切的技術(shù)信息體現(xiàn)在投標(biāo)技術(shù)文件中。

（3）對(duì)于無(wú)法滿足用戶要求的技術(shù)信息，請(qǐng)總體組進(jìn)行權(quán)衡決策（并留存溝通、決策痕跡）。

2.2 技術(shù)設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)階段

2.2.1 發(fā)電機(jī)組的詳細(xì)設(shè)計(jì)

（1）柴油機(jī)與主發(fā)電機(jī)連接設(shè)計(jì)。

嚴(yán)格依照柴油機(jī)圖紙和電傳動(dòng)業(yè)聯(lián)為依據(jù)，確認(rèn)以下尺寸。

柴油機(jī)飛輪，飛輪殼尺寸，如螺栓孔分布、螺紋規(guī)格（國(guó)標(biāo)、美標(biāo)、粗牙、細(xì)牙）和止口尺寸；柴油機(jī)飛輪與飛輪殼相對(duì)位置；主發(fā)定子，轉(zhuǎn)子尺寸，如螺栓孔分布、螺紋規(guī)格（國(guó)標(biāo)、美標(biāo)、粗牙、細(xì)牙）、止口尺寸；主發(fā)定子與轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置。

首先確定連接箱的軸向長(zhǎng)度（或柴油機(jī)飛輪殼法蘭面與主發(fā)電機(jī)定子法蘭面的距離），長(zhǎng)度的確定首先應(yīng)確保主發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)不發(fā)生干涉，其次應(yīng)滿足主發(fā)電機(jī)的通風(fēng)需求（強(qiáng)制通風(fēng)的主發(fā)電機(jī)連接箱需設(shè)計(jì)有通風(fēng)口）。在滿足上述要求的前提下，連接箱長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。

連接箱軸向長(zhǎng)度確定后，通過(guò)尺寸鏈計(jì)算確定柴油機(jī)飛輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子的距離范圍。由于柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)均存在裝配誤差和加工誤差，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)完成拼裝后需保證連接后發(fā)電機(jī)組軸系的整體竄動(dòng)量滿足設(shè)計(jì)要求，連接法蘭的軸向長(zhǎng)度尺寸需比尺寸鏈計(jì)算的最小可用尺寸再短1~3 mm，以便于通過(guò)調(diào)整墊片調(diào)節(jié)軸向尺寸。調(diào)整墊片有2類，一類為環(huán)裝鋼板，依據(jù)實(shí)測(cè)零件尺寸配磨厚度；另一類為固定厚度型材加工，具有多種厚度規(guī)格（如0.2、0.5、1 mm等），可自行設(shè)計(jì)或要求柴油機(jī)供應(yīng)商提供（列入散供件清單）。

柴油機(jī)制造商會(huì)提供的技術(shù)資料中一般會(huì)包含有墊片厚度的計(jì)算公式，執(zhí)行方法應(yīng)在圖紙技術(shù)要求中寫明。

（2）排氣管路設(shè)計(jì)。施工設(shè)計(jì)階段，核實(shí)、檢查方案設(shè)計(jì)階段提出的彈性結(jié)構(gòu)、補(bǔ)償手段、防雨結(jié)構(gòu)、車頂密封結(jié)構(gòu)和車體密封結(jié)構(gòu)防熱等設(shè)計(jì)要點(diǎn)是否在設(shè)計(jì)圖紙上體現(xiàn)。

（3）發(fā)電機(jī)組安裝設(shè)計(jì)。柴油發(fā)電機(jī)組安裝于車體上平面，一般情況下，柴油機(jī)彈性支撐不會(huì)直接通過(guò)螺直接安裝在車體上平面上，而是安裝于焊接在車體上平面的支撐座或支撐座板上。支撐座或支撐座板需要配套的上下調(diào)整墊片，下調(diào)整墊片用于在支撐座或支撐座板焊接前調(diào)整車體上平面的整體平面度，上調(diào)整墊片用于調(diào)整彈性支撐的壓縮量（如柴油機(jī)使用高度可調(diào)的彈性支撐，則可省略上調(diào)整墊片）。支撐座板焊接時(shí)，須注意切勿燙壞彈性支撐。

2.2.2 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核

柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)，進(jìn)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝、拼裝結(jié)構(gòu)完成后，需提交柴油機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行審核，不同供應(yīng)商有不同的關(guān)注細(xì)節(jié)，應(yīng)積極溝通。對(duì)于審核中存在的不滿足項(xiàng)或有爭(zhēng)議的技術(shù)項(xiàng)點(diǎn)，需雙方積極溝通，形成共識(shí)以避免出問題時(shí)互相推諉。最終溝通成果應(yīng)當(dāng)以郵件或會(huì)議紀(jì)要形式簽字留存。

2.2.3柴油機(jī)維保材料整理

向供應(yīng)商索要柴油機(jī)維保計(jì)劃，柴油機(jī)零件手冊(cè)，柴油機(jī)維保作業(yè)指南。

維保計(jì)劃為表格式清單，規(guī)定不同的運(yùn)用時(shí)間進(jìn)行何種維保工作，標(biāo)注的工作周期應(yīng)與前期商務(wù)洽談的成果一致。需要注意的是，柴油機(jī)維保計(jì)劃通常以工作小時(shí)數(shù)計(jì)算，而機(jī)車的維保通常以年計(jì)算，個(gè)別情況還會(huì)以機(jī)車運(yùn)用里程計(jì)算，因此需與總體組明確換算方法。

柴油機(jī)零件手冊(cè)用于查閱柴油機(jī)上某一零件的廠家編號(hào)，用戶可通過(guò)該手冊(cè)在向廠家訂購(gòu)特定零件。有些柴油機(jī)廠家不提供零件手冊(cè)，其柴油機(jī)零件的更換、訂購(gòu)等工作均由當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員完成。

柴油機(jī)維保作業(yè)指南用于指導(dǎo)用戶或現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行常規(guī)的維保作業(yè)，如一般性檢查，更換耗材等。

2.2.4 柴油發(fā)電機(jī)組零部件清單

對(duì)照裝配圖，制作三維爆炸圖，將爆炸圖輸出為CAD圖紙，按照順時(shí)針或逆時(shí)針順序標(biāo)注零件序號(hào)。

2.3 機(jī)車制造階段

2.3.1 柴油機(jī)進(jìn)廠檢查

柴油機(jī)運(yùn)抵工廠后，一般應(yīng)有采購(gòu)與供應(yīng)商對(duì)接，進(jìn)行發(fā)貨內(nèi)容的清點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員須注意向供應(yīng)商索要柴油機(jī)的出廠試驗(yàn)報(bào)告，校核柴油機(jī)的出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)。與采購(gòu)或柴油機(jī)銷售人員溝通，了解散發(fā)件有無(wú)清點(diǎn)。

2.3.2 首臺(tái)發(fā)電機(jī)組拼裝

首臺(tái)發(fā)電機(jī)組拼裝時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)到場(chǎng)提供技術(shù)支持，條件允許還應(yīng)有柴油機(jī)廠家技術(shù)人員到場(chǎng)，觀察現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中有無(wú)不符合圖紙要求的項(xiàng)點(diǎn)，如吊繩方向、吊點(diǎn)數(shù)量，緊固件力矩、配件油漆狀態(tài)（加工面被油漆），壓鐵位置是否會(huì)造成柴油機(jī)損傷等。

關(guān)注工人師傅反饋，有無(wú)施工困難、零件缺失、編碼錯(cuò)誤或散件安裝方式不清楚等問題。收到問題反饋后，盡快給現(xiàn)場(chǎng)提供指導(dǎo)并完成圖紙、技術(shù)文件更改。

2.3.3 首臺(tái)發(fā)電機(jī)組落車

注意事項(xiàng)與發(fā)電機(jī)組拼裝大致相同。需注意柴油發(fā)電機(jī)組支撐座和支撐座板的焊接工藝不會(huì)燙傷彈性支撐。

2.3.4 柴油機(jī)油水氣電管線連接

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝有困難或不清楚安裝方法的柴油機(jī)散供件、零配件進(jìn)行答疑和解釋，檢查業(yè)聯(lián)中提出的測(cè)點(diǎn)位置有無(wú)傳感器接頭等。

2.3.5 其他業(yè)務(wù)組工作協(xié)調(diào)

其他業(yè)務(wù)組涉及柴油機(jī)的相關(guān)技術(shù)支持。

2.4 機(jī)車試驗(yàn)階段

機(jī)車試驗(yàn)階段中，設(shè)計(jì)柴油機(jī)的試驗(yàn)主要由廠家進(jìn)行，工作要點(diǎn)在于盡早與柴油機(jī)廠家明確試驗(yàn)計(jì)劃和試驗(yàn)流程，方便生產(chǎn)單位安排試驗(yàn)。

柴油機(jī)EPQ試驗(yàn)的核心是檢驗(yàn)機(jī)車設(shè)計(jì)是否滿足柴油機(jī)的關(guān)鍵性技術(shù)要求，對(duì)于柴油機(jī)設(shè)計(jì)師則是校核其他業(yè)務(wù)組的設(shè)計(jì)制造有無(wú)滿足業(yè)聯(lián)中的要求。

需要注意，柴油機(jī)EPQ試驗(yàn)中的熱平衡試驗(yàn)中需要拆裝柴油機(jī)自帶的溫控閥（又稱截溫器，英文為Thermostat），更換節(jié)流孔板，拆裝和更換的過(guò)程均需要放掉柴油機(jī)冷卻水；如果冷卻水中含有價(jià)格較高的添加劑，那么放掉的水需注意回收，不可隨意丟棄，因此需要在計(jì)劃中明確指出，便于統(tǒng)籌安排。

各項(xiàng)試驗(yàn)完成后，注意索要測(cè)試報(bào)告。

3 機(jī)車后續(xù)技術(shù)服務(wù)

主要處理機(jī)車運(yùn)用中發(fā)生的故障，處理過(guò)程中，積極與現(xiàn)場(chǎng)人員溝通，掌握柴油機(jī)、機(jī)車的第一手現(xiàn)象、狀態(tài)信息，緊扣技術(shù)協(xié)議與柴油機(jī)廠家溝通。

4 結(jié)論

從上述內(nèi)容中不難發(fā)現(xiàn)，使用口柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)車項(xiàng)目柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)工作與一般的設(shè)計(jì)工作有較大的區(qū)別，柴發(fā)組的設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)集中于前期，在于對(duì)用戶需求的識(shí)別，對(duì)柴油機(jī)技術(shù)要求的理解、轉(zhuǎn)化和傳遞。

另一方面，以上內(nèi)容是完整、全流程的設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)際項(xiàng)目中，不同階段的工作（如技術(shù)設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)）可能合并，有些工作可能被跳過(guò)（如投標(biāo)過(guò)程），需要設(shè)計(jì)人員積極、主動(dòng)溝通，靈活調(diào)整。