ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障分析与研究
李合亮
(西山煤电(集团)铁路公司ꎬ山西㊀太原㊀０３０２００)
收稿日期:２０１８－０４－２０
作者简介:李合亮(１９８７－)ꎬ男ꎬ黑龙江富锦人ꎬ助理工程师ꎬ研究方向:内燃机车ꎮ
摘㊀要:概述了ＤＦ８Ｂ型内燃机车的结构与性能ꎬ介绍了其冷却水系统的工作原理ꎬ分析了冷却水系统相关故障及原因ꎬ并提出了应对冷却水系统故障的解决措施ꎬ以为ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障的分析与解决提供参考和借鉴ꎮ关键词:ＤＦ８Ｂ型内燃机车ꎻ冷却水系统ꎻ故障ꎻ原因ꎻ改进措施
中图分类号:Ｕ２６９.５
文献标志码:Ｂ
文章编号:１６７２－４０１１(２０１８)１０－００２６－０２
ＤＯＩ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０１８ １０ ０１４
０㊀前㊀言
ＤＦ８Ｂ型内燃机车动力装置为１６Ｖ２８０ＺＪＡ型柴油机ꎬ机
车主传动为交直流电传动ꎬ主要通过牵引齿轮带动车轮转动ꎬ驱动机车前进ꎮＤＦ８Ｂ型内燃机车在工作过程中ꎬ会产生受热的零部件㊁增压空气和机油ꎬ如燃油燃烧使与燃气直接接触的零部件强烈受热ꎬ增压器压缩空气使气温升高ꎬ柴油机各运动件摩擦使机油受热ꎮ这些受热的零部件等若温度过高ꎬ便会导致引起空气冲量下降ꎬ燃烧不充分ꎻ材料机械性能下降ꎬ出现变形和裂纹ꎻ零件咬死㊁断裂等故障ꎬ影响柴油机性能ꎮ而机车冷却水系统的主要功能就是冷却这些受热的零部件等ꎬ保证柴油机正常工作ꎮ但是ꎬ近年的调研表明ꎬＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障问题屡见不鲜ꎬ为此ꎬ本文针对ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统及其故障进行系统分析ꎮ
１㊀ＤＦ８Ｂ型内燃机车结构与性能
东风型内燃机车车体总长２２ｍꎬ宽为３.３０４ｍꎬ高为４.
７３６ｍꎬ车体为钢结构ꎬ从前至后分为司机室㊁电气室㊁动力室㊁冷却室㊁辅助室等
[１]
ꎮ车体底架由前㊁后端部牵引梁ꎬ左㊁
右侧梁等ꎬ再辅以布置在其他与间壁梁间的纵向加强梁等零部件组焊而成ꎮＤＦ８Ｂ型内燃机车车体采用柿架式侧壁承载
结构ꎬ其有更高的强度和刚度ꎬ且其钢结构主要构件采用低合金钢材料ꎮ
ＤＦ８Ｂ型内燃机车动力装置为１６Ｖ２８０ＺＪＡ型柴油机ꎬ机
车主传动为交直流电传动ꎬ通过牵引齿轮带动车轮转动ꎬ驱动机车前进
[２]
ꎮ为进一步改善ＤＦ８Ｂ型机车的运行性能ꎬ主
要进行了如下改进:①燃油箱由８５００Ｌ改为９０００Ｌꎻ②装用三轴径向转向架ꎻ③机车的改成齿数比为７６/１７㊁模数为１０的专用新型齿轮ꎻ④制动电阻装置具有全功率自负荷试验功能的同时ꎬ采用二级电阻制动ꎻ⑤机车采用微机控制系统ꎬ其能在机车各种工况(牵引㊁电阻制动及自负荷)运行时控制机车ꎬ使其尽可能按最佳状态运行ꎻ⑥机车主电器(电空接触器㊁转换开关等)选用引进美国ＧＥ技术生产的产品ꎻ⑦机车设有励磁控制开关ꎬ供乘务人员自行选择励磁方式ꎻ⑧机车行车安全设备系统能够接收地面信息ꎬ具有列车运行速度的
监控㊁记录功能ꎬ便于机务部门进行现代化管理等ꎮ
２㊀ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统工作原理
ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统包括高温㊁低温２个独立
的循环系统[３]ꎮ高温冷却水系统的起点和终点皆为柴油机高温水泵ꎬ低温冷却水系统的起点和终点皆为柴油机低温水泵ꎮＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统工作原理如图１所示ꎮ其中ꎬ高温冷却水系统工作原理及低温冷却水系统工作原理皆可从图中看出
ꎮ
图１㊀ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统工作原理
２.１㊀高(低)温冷却水系统工作原理
ＤＦ８Ｂ型内燃机车高(低)温冷却水系统工作原理为:首
先ꎬ高(低)温水泵吸入冷却水ꎬ泵入柴油机高温水系统(冷器)ꎻ其次ꎬ冷却水流经柴油机ꎬ吸收增压空气热量ꎻ第三ꎬ升温后的冷却水进入散热器水腔ꎬ把热量散发给冷却空气ꎻ最后ꎬ温度降低后的冷却水ꎬ再回入高(低)温水泵ꎬ继续循环[４]ꎮ
ＤＦ８Ｂ型内燃机车高㊁低温冷却水系统工作原理相同点
为:最开始都是从散热器高(低)温部分和膨胀水箱补水管道中吸入冷却水ꎮ不同的有:高温冷却水系统循环中升温后的热水经由柴油机排水总管㊁冷却装置左上集流管ꎬ进入散热器ꎬ而低温冷却水系统循环中升温后的热水进入机油热交换器与柴油机机油交换热量ꎬ然后进入散热器ꎻ高温冷却水系统循环中温度降低后的冷却水ꎬ由右上集流管ꎬ重由高温水泵吸入ꎬ而低温冷却水系统循环中温度降低后的冷却水经由止回阀再回入低温水泵ꎮ
２.２㊀放气及补水管路工作原理
一般而言ꎬ在冷却水系统的水腔中可能存在死角ꎬ这部分冷却水会汽化ꎮ而且ꎬ随着冷却水温度升高ꎬ汽化也会加剧ꎮ而冷却水的汽化会影响冷却水系统的正常运行ꎬ进而导致行车的稳定与安全ꎮ因此ꎬ在柴油机出水总管出口到冷却装置左上集流管入口间管道的最高处(高温冷却水系统)及冷器出水管最高处(低温冷却水系统)ꎬ通常安装１根通往膨胀水箱的常开排气管ꎬ以使汽化水可由膨胀水箱的排气口排出ꎬ从而保证系统的正常工作[５]ꎮ３㊀ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障及原因
３.１㊀冷却水异常耗费故障原因检查
引发柴油机冷却水异常消耗的原因很多ꎬ结合ＤＦ８Ｂ型
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机车冷却水循环系统结构设计的特点ꎬ认为检查其冷却水异常耗费问题可采取如下方法:首先ꎬ应确定中冷水循环系统各个部件质量是否良好ꎻ其次ꎬ结合油㊁水样化验结果ꎬ判断冷却水异常耗费是否为高温水泵水封泄漏㊁增压器水腔裂漏所致ꎻ第三ꎬ更换问题部件及对冷却水循环管路的 跑㊁冒㊁滴㊁漏 处进行处理ꎻ第四ꎬ抽检喷油器导套及其胶圈材质ꎬ如出现过热老化及萎缩变形等ꎬ及时更换ꎮ
３.２㊀双流道铜散热器高㊁低温窜水故障原因分析ＤＦ８Ｂ型内燃机车一般采用管带式和管片式双流道铜散
热器ꎮ在ＤＦ８Ｂ型内燃机车试验过程中ꎬ若高㊁低温冷却水温度相差值ɤ４ħꎬ则可判定为双流道铜散热器高㊁低温窜水ꎮ双流道铜散热器发生高㊁低温窜水有２种情况ꎮ一是双流道铜散热器单节装在上㊁下集流管上后窜水ꎬ主要原因为其安装质量问题ꎬ如水口以及密封垫对不正ꎬ高㊁低温侧隔离薄弱或沟通ꎬ单节固定螺母未均匀拧紧ꎬ单节高低温水口㊁集流管高低温水口㊁密封垫三者未对正等ꎮ二是双流道铜散热器单节内部窜水ꎬ主要原因为水腔隔板焊接不良或锈蚀ꎬ冷却管破裂(多发生在与管板接触部位)或锈蚀ꎬ隔板及冷却管与管板的焊接质量㊁冷却管的胀管质量不达标等ꎮ
３.３㊀膨胀水箱引起的故障原因检查
膨胀水箱由不同的钢板焊接而成ꎬ中间用隔板分成多个水腔ꎮ膨胀水箱的作用是存储一定量的冷却水ꎬ以补充机车运用中的泄漏和损耗ꎬ因此在膨胀水箱顶部有观察孔㊁加水口㊁放气口ꎬ正面及下部也有各种管及接头ꎮ此外ꎬ膨胀水箱还具有将柴油机高温水中的水蒸气排掉及对冷却水系统起到热胀冷缩的调节作用等功能ꎮＤＦ８Ｂ型内燃机车膨胀水箱为半封闭结构ꎬ膨胀水箱中空气的压力和大气压力一致ꎬ具体是溢水管中排气管直接和大气相通ꎬ如果溢水管中的排气管口出现堵塞现象ꎬ柴油机加载运行时ꎬ较高压力的空气能使膨胀水箱中的部分冷却水进入管道ꎬ进而影响冷却水循环系统的正常运行ꎮ
４㊀ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障应对措施
４.１㊀冷却水异常耗费故障改进措施
为了防止ＤＦ８Ｂ型内燃机车柴油机冷却水异常消耗问题ꎬ可考虑采用如下方法:①在组装过程中要严格执行工艺要求ꎬ如对气缸盖进行规定的水压试验ꎬ在套管的螺纹处涂上厌氧胶后拧入锁紧螺母等ꎻ②拆下气缸盖喷油器导套进行检查确认ꎬ并更换不良的胶圈ꎻ③机车中修时ꎬ分解气缸盖喷油器导套ꎬ更换全部密封胶圈和铜垫ꎻ④对燃油进行化验ꎬ看其含水量是否超标ꎻ⑤喷油器导套密封胶圈要使用标准规格的氟硅材质的胶圈ꎻ⑥拆下缝隙滤清器导杆ꎬ检查其表面是否有水锈等ꎮ
４.２㊀高㊁低温窜水故障应对措施
针对双流道铜散热器单节在上㊁下集流管上的安装质量问题ꎬ最主要的是保证双流道铜散热器单节㊁集流管高低温水口以及密封垫对正ꎬ具体可通过如下方法:①要求单节安装孔距及相对位置等采用专用胎具来保证ꎻ②采取扩孔(ɤ
１４ｍｍ)方式补救单节安装孔㊁高低温水口相对位置错误ꎻ③单节固定螺母须均匀拧紧ꎬ使密封垫各部位受力相同ꎻ④在单节落在密封垫上后ꎬ不能移动单节等ꎮ
双流道铜散热器单节本身问题ꎬ这种情况经常发生在外购或有较长运输距离的散热器单节上ꎬ可通过改善运输条件和提高双流道铜散热器检修质量来解决ꎬ其中ꎬ前者包括采取适当措施防止碰伤ꎬ装车时要放平使其受力均匀等ꎬ后者包括提高隔板及冷却管与管板的焊接质量㊁冷却管的胀管质量等ꎮ
４.３㊀膨胀水箱引起的故障改进措施ＤＦ８Ｂ型内燃机车膨胀水箱的作用是存储一定量的冷却
水ꎬ其中间用隔板分成多个水腔ꎬ且其溢水管中的排气口安装有压力调节阀ꎮ基于ＤＦ８Ｂ型内燃机车膨胀水箱结构ꎬ为了防止其故障出现ꎬ应对膨胀水箱进行检查ꎬ表现为检查排气口是否被铁锈㊁水垢堵塞ꎬ并注意疏通ꎮ同时ꎬ还应对冷却水系统进行改造ꎬ使膨胀水箱直通大气后加载ꎬ故障消除ꎮ
５㊀结㊀语
研究及工作实践发现ꎬＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障除了本文中提到的冷却水异常耗费故障ꎬ双流道铜散热器高㊁低温窜水故障及膨胀水箱引起的故障等ꎬ还有锈皮及杂物等堵塞热交换器㊁中冷器铜管ꎬ水管路清洁度差等ꎮ为此ꎬ在未来研究和工作实践中ꎬ应不断总结此类故障的原因及解决方法ꎬ以进一步彻底排除ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障ꎮ
[ＩＤ:００６７００]
参考文献:
[１]㊀戚墅堰机车车辆厂.东风８Ｂ型内燃机车[Ｍ].北京:中国铁道出版社ꎬ１９９９.
[２]㊀陈辉.ＤＦ８Ｂ型内燃机车冷却水系统故障分析[Ｊ].铁道技术监督ꎬ２０１０ꎬ３８(２):２３－２５.[３]㊀戚墅堰机车车辆厂.东风８Ｂ型内燃机车检修手册[Ｍ].北京:中国铁道出版社ꎬ２００４.[４]㊀赵和平ꎬ马德祥ꎬ李学东.ＤＦ８Ｂ型机车冷却水异常耗费的原因分析及对策[Ｊ].内燃机车ꎬ２００４ꎬ３９(１１):３３－３４.[５]㊀张勇.ＤＦ８Ｂ型机车高㊁低温冷却水互窜故障分析[Ｊ].机车车
辆工艺ꎬ２０１２ꎬ４９(２):４５－４６.
７２。