電力機車通風系統測量實踐研究

于江濤

【摘 要】 作為電力機車的重要組成部分，機車通風系統主要負責對機車上有強迫冷卻需要的電氣設備進行冷卻，從而保證電氣設備的運行正常。由于電力機車上的一些強電設備，如牽引電動機、主變流器、牽引變壓器等在工作時的電壓和電流都較大，因此要保證這些關鍵電氣設備的運行正常，就必須控制其工作溫度在允許范圍以內。本文通過對傳統電力機車通風系統的概述以及實踐一種新型機車通風系統測試裝置進行論述。

【關鍵詞】 機車通風系統 測量實踐研究

隨著科學技術的快速發展，各類新技術、新材料、新設備也開始廣泛地在機車系統中應用，為機車運行的正常、可靠提供重要的保障。機車通風系統作為保證機車電氣設備工作溫度在允許范圍以內的重要系統，其運行效率直接影響到機車的正常運行。而這些主要電氣設備在正常運行中，往往會產生極大的電壓與電流，隨之其工作溫度也會快速升高，進而影響到這些電氣設備的正常運行。因此，在現有電力機車通風系統實際應用情況的基礎之上，設計一種新型的機車通風系統測試裝置，使電氣設備得到有效的通風冷卻，是非常有必要的。

1.機車通風系統概述

現代電力機車輔助濾波柜通風系統采用車體通風方式，利用輔助濾波柜風機在進風口側產生負壓（一般機車內負壓約為100～200Pa），使機車外空氣通過側墻過濾器和百葉窗吸入車內，然后被吸入輔助濾波柜，再由輔助濾波柜風機加壓流向輔助濾波柜內的電抗器表面使電抗器冷卻。

目前電力機車輔助濾波柜在機車上實際通風狀態有下面一些問題：

一、它是通過輔助濾波柜單獨試驗后所獲得的風機流量數據（一般約為1.5m3/s左右）和風機壓力數據（一般約為1000Pa左右）。二、由于冷卻風從進風進入到達輔助濾波柜經過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產生的阻力也不一樣，所以最終流向輔助濾波柜的冷卻風的流量和風壓與理論計算也就存在很大的誤差。三、受結構限制，一但各部件安裝完畢，就不可能再檢測輔助濾波柜的冷卻風的流量和風壓了。綜上所述輔助濾波柜得不到足夠的冷卻風的流量和風壓，最終導致電抗器發熱過高影響牽引電抗器的絕緣性能，造成電抗器燒損產生機破，給機車運行造成重大經濟損失。或者由于冷卻風的流量和風壓參數設計過高，造成生產成本過高，產生不必要的浪費。

2.新型機車通風系統設計實踐

2.1 設計目的。本設計涉及一種模擬機車輔助濾波柜通風流量、壓力測試系統，它是測試鐵路電力機車各種輔助濾波柜在機車上實際通風狀態的系統。本設計的目的是針對上述問題，在輔助濾波柜投入使用前就對最終流向輔助濾波柜的冷卻風的流量和風壓進行模擬測試，使輔助濾波柜通風系統的設計和制造成本處于最佳壯態，保證輔助濾波柜內的電抗器安全運行。

2.2 設計方案。本設計的模擬機車輔助濾波柜通風流量、壓力測試系統，包括：

（1）進風口； （2）百葉窗； （3）進風管道； （4）進風口測量風道； （5）輔助濾波柜風機； （6）輔助濾波柜風機安裝； （7）風室； （8）調節風門；

其中：百葉窗安裝在進風口上，通過法蘭與進風管道聯接，進風管道與進風口測量風道聯接，進風口測量風道安裝在輔助濾波柜風機上，輔助濾波柜風機安裝在輔助濾波柜座上，風室與輔助濾波柜連接。風室是為了滿足不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜的測量需要而設置的。

2.3 設計實踐。進風口測量風道（或調節風門）是將風速測量儀分別插入9個測量孔內（或在出風口面積上均勻布置9個測量點）記錄下9個數據再根據公式算出平均風速=（V*S）；其中，通風總面積為：S 最后計算風量：Q=S*V；將壓力測量儀分別接至進風口測量風道（或調節風門）的6個測量噴嘴上再算出平均壓力P。

調節風門是一個多孔板，通過調節孔的數量的多少來達到風量和壓力的調節。

輔助濾波柜風機是為此通風系統測試裝置提供風源而設置的，它使機車外空氣經過輔助濾波柜風機加壓，通過輔助濾波柜流向電抗器，使電抗器冷卻。

風室是為了滿足不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜的測量需要而設置的。

2.4 效果評估。本項設計旨在整個設計系統能夠對電力機車的電氣設備在運行過程中的工況進行測量，從而為其提供合理、有效的通風冷卻效果。經試驗實踐表明：輔助濾波柜內的電抗器可以得到足夠的冷卻風的流量和壓力，延長電抗器的使用壽命減少生產成本，產生更好的經濟效益。

2.5 設計創新點探討。（1）它是通過模擬機車輔助濾波柜實際安裝方式安裝測試所獲得的流量數據和壓力數據真實無誤差。（2）由于冷卻風從進風進入到達輔助濾波柜經過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產生的阻力也不一樣，該系統可以測量出每個部件的流量和壓力損失。（3）它不但可以檢測不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜而且還不受結構限制，一旦各部件安裝完畢，還可以增加和減少部件來檢測輔助濾波柜的冷卻風的流量和風壓了。綜上所述輔助濾波柜可以得到足夠的冷卻風的流量和壓力，延長輔助濾波柜內電抗器的使用壽命減少生產成本，產生更好的經濟效益。

3.結語

本設計是測試鐵路電力機車各種輔助濾波柜在機車上實際通風狀態的系統。包括進風口、百葉窗、進風管道、進風口測量風道、輔助濾波柜、輔助濾波柜風機、風室、出風口測量風道。特征是：一、該通風流量、壓力測試系統的各部件是比照機車實際尺寸和安裝方式安裝連接的，測試所獲得的流量數據和壓力數據真實無誤差。二、由于冷卻風從進風進入到達輔助濾波柜經過了五個部件，每個部件的大小及形狀各不相同，所產生的阻力也不一樣，該系統可以測量出每個部件的流量和壓力損失。三、它不但可以檢測不同型號、不同尺寸的輔助濾波柜而且還不受結構限制，一旦各部件安裝完畢，還可以增加和減少部件來檢測輔助濾波柜的冷卻風的流量和風壓了。綜上所述輔助濾波柜可以得到足夠的冷卻風的流量和壓力，延長電抗器的使用壽命減少生產成本，產生更好的經濟效益。