DF10D型調車內燃機車水溫度過高的原因分析及處理

鄒家龍

DF10D型調車內燃機車水溫度過高的原因分析及處理

鄒家龍

鄒家龍

洛陽機車有限公司襄陽分公司

鄒家龍，男，1986年畢業于西南交通大學內燃機車專業，現為南車洛陽機車有限公司襄陽分公司柴油機車間教授級高工。

針對DF10D型調車內燃機車在長大坡道上運行時常發生水溫高的故障現象，分析了產生的原因，提出了合理的解決措施。

前言

東風（DF）10D型調車內燃機車主要在編組站承擔調車任務和煤礦等地方鐵路牽引貨物列車用。龍煤礦業集團股份有限公司雙鴨山分公司配屬20多臺DF10D（東風10D）型調車內燃機車，用于拉煤。由于運用環境條件特殊（線路彎曲半徑小，坡度大，牽引噸位大），在運用過程中經常發生高溫冷卻水溫度過高故障（超過設計最高使用溫度88℃），經常造成卸載、停車故障；但油溫正常（在80℃左右），直接影響了機車供應及安全運輸生產。

原因分析

DF10D型調車內燃機車的高溫冷卻水系統由高溫冷卻水泵、氣缸套、氣缸蓋、增壓器、膨脹水箱、逆止閥、排氣閥、高溫冷卻裝置（高溫靜液壓泵、液壓馬達、冷卻風扇、冷卻器構架、散熱器單節、百頁窗、溫度控制閥、安全閥）等組成。引起內燃機車高溫冷卻水溫度高的原因很多，主要有：散熱器單節數量不夠、散熱器單節散熱效果差，冷卻風扇風量不足，冷卻風扇開啟晚，百頁窗開度不夠，水系統內氣體多，水泵流量不夠，柴油機燃燒不良等。當高溫冷卻水溫度達到88℃時，水溫繼電器動作使柴油機卸載，機車不能牽引列車前進。

冷卻風扇風量不足

為保證DF10D型內燃機車柴油機經常工作在最佳油水溫度范圍內，機車設計了靜液壓系統，來驅動風扇旋轉使空氣高速運動來對散熱器進行散熱，通過散熱器將水的熱量帶走，達到降低柴油機冷卻水溫度的目的。空氣從機車兩側面進入到散熱器單節，再到冷卻風扇，最后經車頂百頁窗排出車外。影響冷卻風扇風量的因素有：冷卻風扇的的葉片形狀，冷卻風扇的轉速，百頁窗的開度，散熱器單節的空氣流通面積。DF10D型調車內燃機車冷卻風扇的的葉片是鑄造的一個薄壁空腔結構，經設計制作后形狀通常沒法改變。冷卻風扇是由靜液壓馬達驅動的，如果靜液壓馬達的油壓或油量不足，冷卻風扇的轉速達不到設計要求，吸入的風量就會不夠；靜液壓馬達是由靜液壓泵輸出的液壓油驅動的，同時在靜液壓泵與靜液壓馬達之間安裝有可調整壓力的安全閥，如果安全閥的整定壓力值低或靜液壓泵工作不正常，可造成靜液壓馬達轉速低。機車兩側面百頁窗在機車滿負荷狀態時應全開（與機車側面呈垂直狀態），如果因為安裝的原因不能全開，空氣進入的流通截面積就不夠，會影響風量。

散熱器單節散熱效果差

散熱器單節的水腔結垢多，增大了水流動的阻力，同時也減小了水流通的截面積，散熱效果差；或堵焊的管子多，減小了水流通的截面積，造成散熱效果差。散熱器單節的散熱單節間如果有雜物（灰塵、楊絮、柳絮等）或散熱片倒伏太多，會影響空氣進入的流通截面積 。

冷卻水泵流量不足

DF10D型調車內燃機車的高溫冷卻水泵在柴油機額定轉速下的流量應大于或等于105m3/h，出口水壓力應大于或等于 0.35Mpa，當水泵流量小時，單位時間內帶走柴油機（氣缸套、氣缸蓋和增壓器等）的熱量少，柴油機與水接觸的部件溫度會越來越高，導致水溫會越來越高。

水系統內空氣多

如果水管路系統的法蘭或接頭處安裝不良，在柴油機運轉時，水腔不斷吸入空氣，空氣又不能及時排出，空氣占用了水的容積，使循環過程中水的流量減少，不足以帶走柴油機的相關熱量，導致水溫越來越高。

柴油機燃燒不良

DF10D型調車內燃機車柴油機為12V240ZJD型柴油機，最大運用功率為2210kW，有12個氣缸，如果各缸之間溫度差值過大（大于80℃），有部分氣缸冷卻水帶走的熱量與燃燒產生之間的熱量不能達到平衡，水溫會越來越高。引起燃燒不良的因素主要有噴油器霧化不良，噴油量過大，噴油提前角不合適，氣門間隙調整不當、增壓器效率低等。

冷卻風扇開始運轉時刻晚

目前，國產內燃機車大多采用靜液壓系統對冷卻水進行冷卻。冷卻水從高溫冷卻水泵吸入后，依次進入進水總管、氣缸套水腔、氣缸蓋（增壓器）、出水總管、散熱器、逆止閥，在水管和靜液壓管路之間裝有溫度控制閥。當水溫達到74℃，溫度控制閥動作，靜液壓油進入靜液壓馬達，靜液壓馬達旋轉，帶動冷卻風扇旋轉，利用空氣對水進行冷卻。如果溫度控制閥的動作值高，冷卻風扇開始運轉的時機晚，由空氣帶走的熱量與水中的熱量不能達到平衡，水溫就會不斷上升。

散熱器單節數量不夠

為保證DF10D型調車內燃機車柴油機有較高的熱效率，設計時將水溫最高允許溫度設定為88℃，由于機車空間的限制，散熱器單節數量較少。該型機車如只用作編組站等地調車，因持續滿負載運行時間短，高溫冷卻水系統的冷卻能力能滿足使用要求。龍煤礦業集團股份有限公司雙鴨山分公司配屬的該型機車主要承擔運煤任務，牽引噸位重，線路坡度大，滿負荷運行時持續時間長，原設計的散熱器的高溫（水溫）散熱效果滿足不了運用要求，但低溫（油溫）散熱能力還有一定富余，油溫能穩定在80℃左右。

預防或處理措施

要預防水溫高，首先要保證柴油機在正常工作狀態。冷卻系統的冷卻能力是根據柴油機在正常工作狀態下設計的，如果柴油機燃燒狀態不良，則很難使冷卻水溫度控制在要求的范圍內。柴油機的各部件如噴油泵、噴油器、增壓器、冷卻水泵等應經專門試驗，狀態應良好，各項特性參數符合相關規定要求。柴油機總成試驗時，應調整好，使各缸之間的參數差值在規范要求的范圍內，如通過更換噴油器或增減噴油泵調整墊片厚度，使12V240ZJD型柴油機在最大運用功率時，各缸排氣支管內的溫度差應不大于80℃，同時應使每個缸的排氣溫度不高于510℃，排氣總管溫度不應高于600℃。

使用去離子水或軟化水

如果使用未經處理的自來水，則在水系統中會不斷地產生水垢，水垢堆積在散熱器的水腔內壁，影響散熱。

保證靜液壓油系統的清潔度

靜液壓油中有機械雜質或管路、靜液壓泵、靜液壓馬達、靜液壓油箱中有機械雜質，容易造成靜液壓泵、靜液壓馬達、溫度控制閥、安全閥中的運動件拉傷，從而使靜液壓馬達轉速低，引起風扇轉速低。

如果已發生水溫高故障，可采取以下措施

首先觀察冷卻風扇旋轉是否正常（如有便攜式轉速測量裝置測量風扇轉速則更好）、頂百頁窗的百頁片是否全開，否則，將溫度控制閥頂死，讓靜液壓油在柴油機啟機時即進入靜液壓馬達，靜液壓馬達旋轉帶動冷卻風扇旋轉，如機車運用時正常，則水溫高的原因在靜液壓系統內。可采取更換安全閥或靜液壓泵進行處理。

如果高溫冷卻風扇旋轉正常，其轉速與低溫冷卻風扇相差很小（30r/min以內），則故障原因不在靜液壓系統（靜液壓泵、靜液壓馬達、安全閥、溫度控制閥和冷卻風扇）內。外觀檢查散熱器散熱單節是否有散熱片大量倒伏現象，散熱片間是否有楊絮等雜物；檢查左右百頁窗的百頁片是否處于全開狀態；用手動將高溫水系統的放氣閥打開，看是否有較多的空氣排出，或在高溫水管路中裝一臨時性壓力檢測裝置，測量水壓力，如壓力大幅波動，則可能有空氣，應檢查水管的各連接法蘭、接頭處；同時看壓力值是否滿足要求，如壓力偏低，則應更換高溫冷卻水泵。如按上述方法還未查出原因，考慮更換部分散熱單節的方法。

如果采用上述相對容易的方法還是處理不好，則將高溫水系統的散熱器單節數量增加（對于DF10D型調車機車，散熱器單節由10節增加到12節），提高冷卻能力；低溫水系統的散熱器單節減少2節（由28節減為26節）。將連接散熱器單節的集流管沿擋板處切開，同時將低溫側的冷卻器構架（集流管）切開（與原擋板處錯一個連接散熱器單節的位置），將原擋板焊接在此處，將切開的集流管處焊好，經水壓試驗不漏才合格。

結束語

內燃機車水溫高的故障原因較多，只要處理方法得當，解決起來也不難。雙鴨山分公司的DF10D型機車在散熱器進行了改造后，高溫水溫度高的故障徹底解決了。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.078