新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗設計

高建華 舒麟

傳統發電集裝箱的主要用途是作為地面應急電站和備用電源，其結構往往并不嚴格受制于集裝箱角件限界。鐵路運輸發電集裝箱內置柴油發電機組，柴油燃燒和發電機組散熱均需要大量冷空氣；因此，進氣百葉窗設計必不可少。因為鐵路運輸發電集裝箱需要頻繁起吊和移動，所以其結構須嚴格按照集裝箱角件限界來設計；此外，受人工成本上漲的影響，鐵路運輸發電集裝箱無人值守模式逐步推廣應用，從而對進氣百葉窗防雨水、防風沙、防鼠等方面提出更高要求。傳統進氣百葉窗一般為上下結構的百葉窗條形式，存在進氣面積小、防雨效果差和結構超出集裝箱角件限界等問題。為此，本文設計利用回旋進風離心力排除雨水的進氣百葉窗，設置二次過濾多孔板以防塵、防鼠，并采用新型內嵌式安裝方式，避免其超出集裝箱角件限界。

1 新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗結構及功能

1.1 進氣百葉窗結構

新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗（見圖1）由左邊框、右邊框、上邊框、下邊框、左護板、右護板、內百葉窗條、外百葉窗條、上部多孔板以及側部多孔板等組成：左邊框、右邊框、上邊框和下邊框合圍形成封閉的百葉窗框，其中左邊框、右邊框和上邊框均設有出風口；左右護板分別焊接在百葉窗框外立面兩側，內百葉窗條和外百葉窗條沿前后方向豎直均布焊接在百葉窗框上；上部多孔板和側部多孔板采用鉚螺母布置在上邊框和左右邊框出風口處。

1.2 進氣百葉窗防雨、防塵原理

由圖2可見，新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗進氣通道的進氣口即內百葉窗條與外百葉窗條的間隙，混雜雨水、沙塵的空氣經間隙處回旋進入百葉窗框內部。在此過程中，由于離心力的作用，空氣中大部分雨水、沙塵沉淀下來而無法進入百葉窗框內部，僅少量雨水、沙塵進入百葉窗框內部后碰撞到下邊框豎直面（即雨水、沙塵沉淀面），然后順著雨水、沙塵沉淀面經圓弧型導流腔向下通過外百葉窗條下端的排水孔排出。此時，進氣通道內空氣中的雨水、沙塵含量進一步降低，不過，其進入發電集裝箱內部還須經過上部或側部的進氣口。當空氣從上部進氣口進入時，在重力作用下，雨水、沙塵順著雨水、沙塵沉淀面向下經過導流腔從左右側護板下部的排水孔排出；當空氣從兩側進氣口進入時，須經過一段較長的距離，同樣由于重力的作用，雨水、沙塵向下經過導流腔最終從左右側護板下部的排水孔排出。側部多孔板是空氣中雨水、沙塵的最后一道防線，其開孔直徑不大于5mm，可有效過濾雨水、沙塵并防鼠，且經校核計算的開孔率（不低于65%）能有效保證進氣量。多孔板采用鉚螺母安裝，便于拆卸和維護。

2 新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗安裝方式

進氣百葉窗安裝在發電集裝箱的側墻，1臺柴油發電機組對應安裝2扇進氣百葉窗。傳統進氣百葉窗采取由外向內推入的安裝方式，導致百葉窗框以及安裝螺栓易超出發電集裝箱側墻外側，從而造成進氣百葉窗超出集裝箱角件限界。新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗采用內嵌式安裝方式（見圖3）。

（1）設置百葉窗安裝立柱和加強筋。立柱為異型件，其外立面與發電集裝箱側墻外立面一致。百葉窗安裝面向內縮入，加強筋可增加結構剛度，保證立柱不變形。

（2）安裝前在密封膠條上涂密封膠，然后通過螺栓螺母墊圈將百葉窗框與立柱連接。螺栓為周圈布置，間隔約185mm。密封膠條可有效防止雨水進入。安裝螺栓不會超出發電集裝箱側墻外立面，滿足限界要求。

3 新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗進氣面積校核計算

發電集裝箱的柴油發電機組布置在箱內，其在工作時需要消耗氧氣，并產生一定的熱量；因此，要確保發電集裝箱正常工作，須滿足一定進氣要求。為此，需要對發電集裝箱進氣百葉窗進氣面積進行校核計算，以便在滿足柴油發電機組工作需要的同時，將其工作時產生的熱量排到箱外，避免因箱內溫度升高而影響其額定功率的發揮。

每臺柴油發電機組對應安裝2扇進氣百葉窗，據此對進氣百葉窗的進氣面積進行校核計算，具體過程如下。

（1）柴油發電機散熱器截面積 散熱器直徑為660mm，則散熱器截面積為

（2）百葉窗外表面進氣口面積 2根百葉窗條的最小間距為29mm，高度為1420mm，總共8個間隙，則百葉窗外表面進氣口面積為

（3）百葉窗內表面進氣口面積 內側面開口高度為1200mm，寬度為154mm，上部開口長度為1260mm，寬度為100mm，內表面覆蓋多孔網（通過效率取65%），則百葉窗內表面進氣口面積為

（4）百葉窗有效進氣口面積 百葉窗有效進氣口面積為

根據計算結果，新型鐵路運輸發電集裝箱進氣百葉窗滿足有效進氣口面積（0.64428m2）大于柴油發電機散熱器截面積1.8倍（1.8×S1=0.6155028m2）的設計要求。