内燃机车自动补水装置的研制

何兴福

摘要：针对内燃机车经常出现的水系统漏泄问题，研制出自动补水装置，可实现内燃机车快速补水，降低机车区间停车时间，对同类问题具有借鉴作用。

关键词：内燃机车;补水装置;研制;技改

中图分类号：U262.0                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0011-03

0  引言

赤峰-大板-白音华铁路（简称：赤大白铁路）位于内蒙古自治区赤峰市和锡林郭勒盟境内，线路等级为地方Ⅰ级铁路，北起锡林郭勒盟西乌旗白音华站，南至赤峰市赤峰北站，正線里程331公里，配属DF8B内燃机车14台，年运量2100万吨，是白音华煤田北煤南运的主要通道。赤大白铁路在白音华设机务本段，该地区处于北方高寒地带，冬季漫长且寒冷，每年9月至次年5月为雪害期，年平均气温为1.2℃，极端最低气温为-38.6℃。在白音华机务段近几年机车运用中，由于机车冷却水系统漏泄，造成机车频繁出现区间停车、机故救援等事故出现，不仅为铁路运输生产组织工作带来了诸多影响，也为铁路行车安全埋下了隐患。

1  DF8B型内燃机车冷却装置简介

燃油在气缸内燃烧形成了高温燃气，使之与它相接触的零部件强烈地受热，如不及时对这些零部件加以适当的冷却，则柴油机将出现一系列故障，而最终无法正常工作。例如，由于零部件过热，材质的机械强度降低，因而出现裂纹和烧损现象。由于气缸和汽缸盖壁温高，导致充气系数降低，进气量减少，影响到燃烧过程。

通常对气缸、气缸套、涡轮增压器、中冷器等由冷却水直接冷却，通过热交换器由冷却水使机油散热，故冷却水对活塞、活塞环具有间接冷却装置。

机车柴油机通常采用强制水循环冷却装置，大多数柴油机采用开式常压、常温循环水系统，部分柴油机采用闭式加压高温水循环水系统，前者在大气压力下工作，最高水温必须低于100℃，后者在高于一个大气压下工作，最高水温低于该气压下的沸点，即可以高于100℃。

冷却水的质量对柴油机工作的可靠性和检修周期有一定的影响。冷却水流经柴油机的一些重要受热件，与铸铁、钢、铜、铝、焊锡及电焊缝等材料接触，水中含有钙、镁和盐类等介质，又有一定量的悬浮物，对电蚀和电化腐蚀有促进作用，因此冷去水质必须严格选择和处理。为了增加气缸内的空气充量，必须使增压空气的冷却水温大大低于气缸等受热机件的冷却水温。由于柴油机对这两者的工作要求不同，所以设置了两套冷却水系统，而将冷却增压空气的水系统称为低温冷却水系统或中冷冷却水系统。机车上也相应的设置了两套散热装置，为便于生产和布置，一般使高低温水系统的散热量基本平衡，为此将中冷器及机油热交换器等的冷却水串联在一起，这也为机油的冷却降温创造了良好的条件，因而也有利于柴油机的工作可靠。

高温水体统循环通路：高温水泵→左右进水总管→各进水支管→气缸→气缸盖→出水总管→高温散热器组→逆止阀→感温水泵。

低温水系统循环通路：低温水泵→前后中冷器→机油热交换器→低温散热器组→静液压油热交换器→逆止阀→低温水泵。

2  DF8B型内燃机车冷却装置常见故障

我公司配属东风8B机车14台，在内燃机车使用过程中，最突出的问题是冷却单节（见图1）经常发生裂漏。经调查2018年共发生冷却单节漏水10起，8起造成机故，2起造成站线停车封堵冷却单节，严重影响行车秩序。业主规定：每发生1起机故，业主考核2万元，以上机故业主直接考核16万元。

现阶段我公司封堵冷却单节的方法如下：机车先停机，学习司机准备好开口扳手、封堵铜皮（见图2），然后司机、学习司机两人相互配合，一人松开冷却单节下部安装螺丝，另一人立即将封堵铜皮插入到冷却单节与胶垫（见图3）之间，再紧固冷却单节安装螺丝;然后一人再松开冷却单节上部安装螺栓，另一人将封堵铜皮插入到冷却单节与胶垫之间，然后再紧固冷却单节安装螺丝。整个封堵过程都是带水作业，80多度的水喷射到乘务员身上，有时会灼伤乘务员。在漏水冷却单节封堵完成后，根据漏水量的大小，乘务员必须上机车顶补加机车冷却水。一桶冷却水50多公斤，经常是一人在下部向上托，另一人在车顶接。乘务员在封堵漏水冷却单节时一般都要淋一身热水，在车顶加水时又要吹一顿冷风，作业过程比较艰辛。整个封堵单节及加水作业过程顺利时需要40分钟，不顺利时可达3-4小时;乘务员在处理单节漏水时无人在司机室值守，存在较大安全风险。如果在大坡道上被迫停车，将面临大坡道启车、打伤钢轨的风险。通过以上作业过程可以看出，人工封堵单节、人工加水过程耗时长、难度大、安全隐患大。

3  降低冷却单节列漏的措施

如何从根本上解决冷却单节列漏的问题，以及在冷却单节发生裂漏后，如何快速向膨胀水箱补水，是每名机务管理者迫切解决的首要问题。

经过长期的探索，我们摸索出一套降低冷却单节列漏的有效措施，并研制出一套内燃机车自动补水装置，可大大降低冷却单节列漏故障率，实现快速向膨胀水箱补水，可有效降低内燃机车因冷却单节漏水造成的区间停车问题。

3.1 根本措施

机车大中修时，派技术员对冷却单节的流量试验进行盯控，冷却单节堵管率不超过2%。

对每个冷却单节粘贴二维码，输入该单节的制造日期、大中修日期、第一次维修日期等信息。对经过一次修补再次发生裂漏的冷却单节，进行强制报废，从源头上确保单节质量。

定期化验水质。每次小辅修时，从水系统放气阀处取水500g，对冷却液进行化验，根据化验结果调整药剂含量。通过控制水质，可降低冷却单节内管路的穴蚀、裂漏。

3.2 日常保养措施

机车中检、辅修对冷却单节进行定期吹扫。

遇沙尘暴、大风天气，机车每次入段后，对冷却单节进行再次吹扫。

在冷却单节外面加一层30-40目的细钢丝网（见图4），防止大颗粒杂物进入冷却单节。

检查冷却单节外观状态应良好，肋片倒伏面积不超过10%，如超过时用专用工具将倒伏散热片扶起。

在散热单节之间缝隙应用棉质物填充和封堵。

3.3 加装自动补水装置

3.3.1 策划、提出技改方案

为了确保技改方案实施有效，在实施前我们成立技术攻关小组，研究讨论技改方案，最终形成如下方案：

拆除已经闲置的热电保障装置（相当于预热锅炉），在此位置加装不锈钢水桶，在机车上布置水桶至膨胀水箱的补水管路，及相关电路、水泵电机等部件。为了防止冬季不锈钢水桶内的水冻结，在水桶内安装电加热器、温度传感器、温度继电器，实现对该冷却水的自动加热功能。

3.3.2 方案实施

拆除现已闲置的热电保障装置装置（见图5-图6），将拆除下来的热电保障装置及其附属配件集中存放，便于后期需要时再加装。

清除热电保障装置遗留在车底的残留物，用手动砂轮机将地面遗留物、安装座打磨平整（见图7）。

在地面铺一层10mm的毛毡，作为不锈钢水桶的缓冲垫，将不锈钢水桶安装到毛毡上（见图8-图9）。

在墙体相对位置焊接腰带安装座，使用宽度为30mm的扁铁制作成固定腰带，一端与固定座相连，另一端与可调螺栓连接。

购买110V/220V的逆变电源，在墙体上焊接逆变电源安装座，将逆变电源可靠固定在墙体上。

在墙体上安装自动脱口装置安装架，将自动脱口装置安装在墙体上。

在墙体上焊接直流水泵的安装支架，将直流水泵可靠固定在安装支架上（见图10）。

在不锈钢水桶内安装电加热器、温度传感器、温度继电器等部件。在不銹钢水桶内焊接水位标尺（见图11），便于准确加水。

安装其他水管路、控制线路等部件（见图12）。

3.3.3 日常检查与维护

将机车自动补水装置（不锈钢水桶、水管路、温度继电器、电线路）纳入日常检查范围及小辅修检查范围，发现问题，及时施修。备齐一套自动补水装置的所有配件，发生问题及时处理。

3.3.4 使用

当机车冷却单节列漏时，乘务员只需要闭合水泵电机脱扣开关，不锈钢水桶内的备用水就可输送到膨胀水箱内，可以实现应急补水功能，消除因单节漏水造成的区间停车事故。

4  取得效果

我公司2019年3月对所配属的14台内燃机车加装自动补水装置后，半年内（4月-9月）共发生1起冷却单节列漏事件，乘务员闭合脱口开关后，仅用2分钟就向膨胀水箱补满冷却水，未造成列车区间停车。经过此项技改，单节漏水率由10件/年降低到2件/年，机故率由8件/年降低到0件/年，大大提高了机车可靠性。

5  结语

为适应赤大白铁路的环境条件和运用需要，白音华机务段对DF8B内燃机车上的冷却水系统进行了较多技术革新，降低了机车由材质原因、环境导致的列车区停、机车临修、机车救援事件，大大提高了设备可靠性，同时有效地降低了由于上述原因引起的机车发生次生、衍生故障的概率，确保了机车安全运行。

参考文献：

[1]张天清.东风8B型内燃机车运用与保养[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]辜红兵.内燃机车检修[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[3]鲍维千.内燃机车总体及走行部[M].北京：中国铁道出版社，2004.