淺析恒溫柜（Chiller）在探傷車檢測中的作用和改進措施

王旭 朱永輝 王琦

【摘 要】隨著探傷車檢測速度的提高，輪式超聲探頭內部部件換能器、擋聲板等與耦合介質摩擦愈加劇烈，內部溫升更加顯著，直接影響了系統的檢測質量，造成電氣噪聲增大；耦合介質聲學性能改變，為解決這些問題保證檢測效果增加恒溫柜（Chiller）輸出恒溫介質通過輪探頭內部裝置的熱交換器，使得輪探頭內部溫度基本穩定。

【關鍵詞】輪探頭 超聲波 恒溫系統

1探傷車作用、發展概況

鋼軌探傷車是利用超聲波原理通過輪式超聲波傳感器，在不影響鋼軌使用性能的前提下，在較高速度運行過程中同步檢測出車下鋼軌內部存在的不均勻區域和裂紋等傷損。采用鋼軌探傷車能夠提高探傷檢測速度和傷損檢出率，降低錯、漏檢率，改善探傷工作人員工作條件，降低勞動強度，提高工作效率。

隨著全國鐵路提速進程的加快和深入，以及高速鐵路的開通，鋼軌探傷車的檢測速度也在逐步提高，由原來的40km/h發展到60km/h，直到現在投入使用的附帶軌廓系統和巡檢系統檢測的新型探傷車，檢測速度達到了80km/h。

2恒溫柜（Chiller）在探傷車檢測中的作用

在實際運用中發現，隨著檢測速度的提高，輪式超聲探頭內部部件換能器、擋聲板等與耦合介質摩擦愈加劇烈，內部溫升更加顯著，直接給整個檢測系統造成了電氣噪聲增大等一系列問題；伴隨著耦合介質聲學性能改變，影響聲束傳輸；外膜軟化，強度下降，下壓量變化，超聲聲程改變，影響檢測結果；內部液體的離心力會導致其變形乃至爆裂；降低換能器性能，同時導致其使用壽命急劇縮短甚至直接損壞；影響密封效果，引起輪探頭滲漏損壞；嚴重影響檢測效果，可能造成設備故障。

為了降低輪式超聲探頭的溫度，Sperry公司在實際應用過程中通過采取增大輪探頭直徑至9英寸降低角速度、增加液體量等措施來減少摩擦溫升，但溫度控制的效果并不理想。

另外在低溫狀態下外膜材質變硬變脆，為了保證探輪與鋼軌的耦合效果施以較大下壓力時，會導致探輪輪膜發生脆裂；檢測運行過程中，輪探頭內部溫度升高，外膜材料又會變軟，下壓壓力又要隨之調整，實際操作中諸多不便。

認識到這些問題以后，Sperry公司在其1900系統中添加了恒溫系統，以期解決上述問題。車上恒溫柜（Chiller）輸出恒溫介質，通過輪探頭內部裝置的熱交換器，使得輪探頭內部溫度基本穩定。恒溫系統原理見圖一。

圖一

該系統的應用比較完美地解決了60Km/h檢測速度下的探輪溫升問題。但是隨著GTC-80型鋼軌探傷車檢測速度的進一步提高，輪探頭發熱量顯著增加，對此Sperry公司新車型的恒溫柜大幅提升了壓縮機功率，增加制冷能力。這帶來了新的問題：恒溫柜自身的散熱問題

3恒溫柜散熱不好造成的問題

過高的內部溫度會使恒溫柜自身保護電路啟動，恒溫系統停止工作，使得整個檢測系統無法運行，在實際工作過程中時有發生，嚴重影響了檢測設備安全運行。實測壓縮機工作溫度超過60℃，接近保護臨界值，水泵外殼溫度可達80℃以上。

恒溫系統工作效率降低，達不到設計要求，無法保證檢測系統正常工作；

壓縮機持續高負荷運轉影響壽命。

4分析原因

分析恒溫柜內部風路設計，覺得其傾向于維持機柜內較高溫度，可能是該公司位于美國北部，常年處于低溫環境，對高溫環境的考量不足。

車上放置恒溫柜的房間空間過于狹窄，熱容量太小應該是主要原因之一，而最重要的原因是該房間空調器的制冷功率嚴重不足。查空調參數可知其額定輸入功率為1430W，據相關資料，氣溫40℃時空調的制冷效率約為2，此時其制冷量約為2.9kW。較早使用的恒溫柜壓縮機的制冷量為10000BTU，換算成公制單位為2.93kW，與高氣溫下空調器的制冷量基本相符，這就是早期的恒溫柜高氣溫環境下雖然不能有效控制探輪溫度，但自身沒有出現問題的原因。新版的恒溫柜壓縮機制冷量為15000BTU，主機廠沒有相應提高空調器制冷量與之相配，而是沿用了原先的型號，才導致了前述現象。

電源頻率帶來的問題，中美兩國市電電源標準是不同的，恒溫柜內壓縮機、循環泵均專為美國60Hz電源頻率設計，用于中國50Hz電源環境時，雖然能夠工作，但是由于感抗的下降，工作效率降低，自身溫升高。

5建議改進措施

（1）柜內部件密集，流動不暢，風壓損失較大，在機柜外殼后部、上部添加排風扇加強排風；（2）冷凝器前增加風機加大進風壓力；（3）改善室內環境，在門窗上添加風機，加強室內外空氣交換，增大空調功率，降低恒溫柜外部溫度；（4）將冷凝器移至車下，熱空氣直接排至車外大氣；（5）換50Hz高效壓縮機，提高制冷效率，降低自身發熱量；（6）更換大功率空調器。

這樣能更好的改善恒溫柜（Chiller）使用效果，提高設備使用率，降低材料損耗和勞動強度，保證檢測質量，保證設備安全運行。

作者簡介：王旭（1965年4月），男，山東濟南人，學歷：青島理工大學05級計算機與技術專業，研究方向：鋼軌傷損發展規律；朱永輝（1974年4月），男，山東濟南人，學歷：北京交通大學05級電氣工程及其自動化專業，研究方向：鐵道工務檢測方向；王琪 （1981年6月），男，山東泰安人，學歷：蘭州交通大學05級計算機與科學專業，研究方向：鐵道工務檢測方向。