HXD3C通风冷却系统过滤器自清洁功能研究

刘真　李瑜

摘 要：文章介绍了HXD3C机车通风冷却系统的风路及空气过滤装置的工作原理。分析了机车实际应用过程中空气过滤装置堵塞造成大功率设备热保护而产生机车运用故障的原因，提出了解决大功率设备冷却不良的方法和机车改造方案。

关键词：HXD3C；通风冷却系统；空气过滤器；自清洁

引言

HXD3C 型是在HXD3 型和HXD3B 型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW 干线客运电力机车。为降低车载大功率设备的温升及实现机械间微正压，机车配备了通风系统。但是，春秋季节植物产生的各种絮状物体漂浮在空气中，在通风系统作用下进入气道过滤装置和风道，严重影响冷却系统的冷却效果。文章针对上述问题进行了研究，提出了通风系统过滤器自清洁功能的实现方案。

1 HXD3C机车通风系统简述

HXD3C机车通风系统主要负责牵引电动机、主变压器、牵引变流器复合冷却塔、辅助变流器、列车供电柜、司机室、空气压缩机和机械间等系统的供风和冷却，保证大功率电器设备和空气制动系统正常、可靠工作。

该系统有三条主通风路径，各通风路径有相对独立的通风管道[1]。三条主要通风系统的通风路径为：

（1）牵引电机通风冷却系统。该通风系统由两台轴流通风机提供风源，从机车顶盖夹层进风。每台通风机冷却三台牵引电机。每组牵引电机通风支路空气走向如下：车外大气→离心沉降式过滤器→棕纤维过滤器→车顶进气间→通风机→风机底座→车体风道→连接软管→牵引电机→大气。

（2）复合冷却器通风冷却系统。两台安装轴流通风机的复合冷却通风机组分别对两台复合冷却器进行冷却，每台复合冷却通风支路的空气走向如下：车外空气→离心沉降式过滤器→侧墙板式粗滤器→车顶进气间→复合冷却器风机组→异径风道→复合冷却器→车底大气。

（3）辅助变流器通风冷却系统

每台牵引变流器内部安装有一台辅助变流器，其具有独立的通风冷却系统，辅助变流器通风支路的空气走向如下：车外空气→离心沉降式过滤器→棕纤维过滤器→车顶进气间→辅助变流器装置柜进风口→通道→离心通风机→各散热元件→风道→柜出风口→车底大气。

2 HXD3C机车空气过滤装置工作原理及存在的问题

牵引电机和辅助变流器冷却通风支路，采用离心沉降式过滤器+棕纤维过滤器的二级过滤空气[2]。机械间进气支路和复合冷却器进气支路采用离心沉降式过滤器+侧墙板式粗滤器过滤空气[2]。

2.1 离心沉降式过滤器

空气在进风件的风口处加速，加速后的灰尘和水滴因含有较高的质量而进入过滤件1和过滤件2并减速，由于自身的重力而下坠并汇集到下部排尘槽中排出车外。离心沉降式过滤器断面结构如图1所示。

2.2 棕纤维过滤器

棕纤维过滤器作为通风系统中的精滤器，其过滤精度在灰尘颗粒大小为2～40？滋m之间效率可达到80%（迎面风速：1m/s）以上，并且阻力小，容尘量大。滤器采用板状结构，其主要过滤材料为喷涂乳胶的棕纤维，喷涂乳胶主要是使松散的棕纤维更加紧密，密度、孔隙均匀，并且乳胶还具有一定的粘接能力，使过滤精度更高。

2.3 侧墙板式粗滤器

侧墙板式粗滤器安装在复合冷却器通风支路中，其主要作用是夏季可以有效地过滤空气中的柳絮及漂浮物。

2.4 HXD3C空气过滤装置运用中存在的问题

HXD3C机车在春夏交替季节，经常出现因主变流器、主变压器温度高而造成的报警，甚至跳主断路器保护而造成机破事故的发生。故障机车经检查发现其主要原因是综纤维过滤器及侧墙板式粗过滤器表面吸附的柳絮、粉尘、绒毛类的杂物和雨水混合后板结，大大降低了进风量，影响冷却效果。在检修过程中，拆除过滤器并用高压水枪冲洗后，上述故障得以排除。分析故障原因认为，杂物堵塞空气过滤装置，导致进风量下降，大功率设备不能有效降温，温度过高引起故障。为此，在柳絮较多的季节机务段成立专门的清洗队，对入库机车过滤装置进行清洗。但随着机车交路不断延长，使得机车不能及时入库清洗而造成大功率设备高温报警的事故时有发生，严重影响铁路运输安全。

3 HXD3C通风冷却系统过滤器自洁功能原理及改造方案

3.1 空气过滤器自清洁原理

针对上述空气过滤装置在实际应用过程中发现的问题，考虑为HXD3C机车通风系统增加自清洁功能。如果让牵引电机通风机和复合冷却器通风机反转，综纤维过滤器及侧墙板式粗过滤器变成出风口，高压风由内向外对过滤网进行吹扫，实现过滤器的自清洁。

牵引电机通风机和复合冷却器通风机均采用轴流式通风机。实现轴流式通风机反转只需要改变三相异步电机的的相序即可。通过改变轴流风机叶片倾斜角及安装角度，轴流风机反风风量可达到正风风量的70%，且车顶进气间的容积很小，产生的风压足够吹落过滤器上的脏物。因此，该方案切实可行。

3.2 HXD3C通风冷却系统过滤器改造方案

第一、改进轴流风机风叶及安装角度，使轴流风机正向旋转达到规定的风量，反向风量不得低于正向风量的50%。

第二、为了将过滤网表面吹落的灰尘、羽毛和柳絮排到离心沉降式过滤器外，去掉离心沉降式过滤器上的锁，用风缸对其进行控制，自洁吹扫时打开，吸风冷却时关闭。同时要加强过滤网的固定及四周的密封。

第三、在操纵台上加装过滤器自洁开关，自洁开关接通后向TCMS发送自洁指令，TCMS输出指令完成封锁主变流器输出、隔离空压机、打开离心沉降式过滤器、改变牵引电机通风机和复合冷却器通风机三相电源相序等控制功能。

4 结束语

空气过滤器自洁功能不受场地条件的限制，在发生冷却设备送风量不足而高温报警故障时，司乘人员可迅速停车，启动空气过滤器自洁功能，减少机破事故发生，保障行车安全。

参考文献

[1]铁道部运输局机务部.HXD3C型电力机车[M].中国铁道出版社.

[2]北京铁路局.HXD3C型电力机车原理与操作[M].中国铁道出版社.