DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車水冷卻系統(tǒng)的故障與處理

付麗強(qiáng)

（潞安集團(tuán)鐵路運(yùn)營(yíng)公司機(jī)務(wù)段檢修車間， 山西 長(zhǎng)治 046031）

引言

潞安集團(tuán)鐵路運(yùn)營(yíng)公司裝備的DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車用于煤料的運(yùn)輸作業(yè)，在近5 年作業(yè)過程中，常出現(xiàn)高溫冷卻系統(tǒng)水溫高卸載故障，特別在夏季時(shí)節(jié)，故障率更是居高不下，經(jīng)常需要停機(jī)檢修從而影響了運(yùn)輸效率。作者常期工作在DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車故障維修的一線，結(jié)合DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車水冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)水冷卻系統(tǒng)的故障與處理進(jìn)行了分析研究。

1 機(jī)車?yán)鋮s水系統(tǒng)的基本組成

DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車水冷卻系統(tǒng)分高溫冷卻、低溫冷卻。高溫冷卻主要是對(duì)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)氣缸套、氣缸蓋及增壓器進(jìn)行冷卻作業(yè)；低溫冷卻主要是對(duì)冷卻機(jī)油和增壓空氣進(jìn)行冷卻。高溫冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為閉式冷卻水系統(tǒng)，機(jī)車部分高溫水系統(tǒng)與柴油機(jī)內(nèi)部高溫冷卻水系統(tǒng)組成完整的循環(huán)水系統(tǒng)低溫冷卻水系統(tǒng)為開式循環(huán)水系統(tǒng)，它與柴油機(jī)的空氣冷卻器、油水熱交換器的水系統(tǒng)組成統(tǒng)一的另一循環(huán)水系統(tǒng)[1-2]。DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車的高、低溫冷卻水系統(tǒng)和預(yù)熱水系統(tǒng)的循環(huán)流向，見圖1 所示。

DF4D 型機(jī)車柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)，主要由高、低溫水泵，冷卻風(fēng)扇，高、低溫散熱器，雙球膠管，高、低溫膨脹水箱，逆止閥，排氣塞門，各種截止閥和各管件等零部件所組成。

1.1 高溫冷卻水系統(tǒng)主回路循環(huán)

在12V240ZJD 型柴油機(jī)起動(dòng)后，由套裝在曲軸減振器輪轂上的泵主動(dòng)齒輪直接驅(qū)動(dòng)高、低溫冷卻水系統(tǒng)的水泵以2 570 r/min 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作。高溫冷卻水系統(tǒng)的冷卻功能，主要由冷卻裝置的10 個(gè)強(qiáng)化型管片式水- 空氣散熱器單節(jié)和冷卻風(fēng)扇配合來實(shí)現(xiàn)。按機(jī)車功率等級(jí)比例設(shè)計(jì)計(jì)算，用9 節(jié)散熱器已能滿足冷卻需要，選用10 節(jié)，主要取決于水流程和結(jié)構(gòu)的布置需要。DF4D 型機(jī)車柴油機(jī)的標(biāo)稱功率為2 941 kW，DF4D 的高溫散熱器為12 節(jié)。

DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車的高溫冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)允許最高水溫98℃，采用加壓封閉式循環(huán)，使高溫水系統(tǒng)與大氣環(huán)境進(jìn)行隔離。

圖1 冷卻水系統(tǒng)原理圖

1.2 低溫冷卻水系統(tǒng)主回路循環(huán)

在機(jī)車柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，低溫水泵也進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，將冷卻水泵入柴油機(jī)低溫主水管路，流進(jìn)空氣冷卻器，對(duì)增壓空氣實(shí)施冷卻。升溫后的冷卻水從空氣冷卻器流出進(jìn)入油水熱交換器，對(duì)機(jī)油進(jìn)行冷卻。冷卻裝置通過靜液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的大量冷卻空氣，流經(jīng)強(qiáng)化散熱器進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，將散熱器所需散失的熱量帶走。冷卻后的低溫冷卻水經(jīng)主管路流回。首先流經(jīng)靜液壓油冷卻器，對(duì)靜流壓工作油進(jìn)行冷卻，而后流進(jìn)低溫水泵3。再由水泵3 把冷卻水泵入柴油機(jī)空氣冷卻器和機(jī)油冷卻器，這樣周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)冷卻[3]。

在高、低溫膨脹水箱之間，裝有一根連通管，在管上裝有一個(gè)調(diào)節(jié)截止閥29，機(jī)車在線路上運(yùn)行時(shí)，若有一個(gè)水系統(tǒng)的水位太低，可將補(bǔ)水截止閥31、32 關(guān)閉，然后開啟調(diào)節(jié)截止閥29，從水容量多的水箱中調(diào)節(jié)部分水給水容量少的水箱，水位調(diào)節(jié)到位后，應(yīng)立即關(guān)閉調(diào)節(jié)截止閥29，隨后，立即將兩補(bǔ)水截止閥31、32 打開，使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)靜液壓系統(tǒng)的工作油的溫度，要求不得超過70℃，否則靜液壓泵和馬達(dá)的柱塞連桿組和配流盤等運(yùn)動(dòng)件易出故障。設(shè)置靜液壓油冷卻器11，這是總結(jié)慣性故障和試驗(yàn)實(shí)踐的產(chǎn)物。增設(shè)該部件后，靜液壓泵和馬達(dá)有關(guān)柱塞連桿組和配流盤的故障，基本消除，可靠性顯著提高。DF4D 型機(jī)車低溫水系統(tǒng)中，共有32 節(jié)脹結(jié)式強(qiáng)化型散熱器，可見，低溫水系統(tǒng)冷卻裝置的冷卻能力，具有較大余量。

1.3 上、排水循環(huán)回路

為了方便用戶對(duì)機(jī)車柴油機(jī)水系統(tǒng)的上排水或更換不合格冷卻水，在水系統(tǒng)中設(shè)置了上排水回路。在該回路的管路上裝有2 個(gè)Φ25 截止閥5，兩閥與高溫及低溫的回水主管路相連。該回路有兩個(gè)上、排水接口，接口的連接器布置在車體主車架的左右兩側(cè)。在東北、西北嚴(yán)寒地區(qū)，也可將兩上水閥及其上水管接頭，布置在機(jī)車動(dòng)力室內(nèi)柴油機(jī)自由端兩水泵的前面的兩則，以免凍結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生。當(dāng)需向兩水系統(tǒng)上水時(shí)，將左或右側(cè)的管端連接器與地面加水管路的連接器相連，隨之打開兩個(gè)φ25 截止閥5 或打開兩者之一。開啟地面的水泵電機(jī)組，將符合水質(zhì)要求的冷卻水輸人。在加水的同時(shí)，應(yīng)打開所有的排氣塞門和溢水管、截止閥，以便把管系中存在的隨著注水的同時(shí)將氣體排向大氣[4]。當(dāng)高、低溫膨脹水箱的水上升到水位表上刻線位置，并從溢水管中排出大量水時(shí)，首先應(yīng)關(guān)閉2 個(gè)截止閥5，隨后關(guān)閉截止閥30，最后再關(guān)閉地面輸水的水泵電機(jī)組。松開連接器，在上、排水管的連接器上，上緊密封螺母。在排除水系統(tǒng)中不合格冷卻水時(shí)，除開啟排氣塞門、截止閥5、截止閥30 外，同時(shí)應(yīng)開啟排水塞門34、35。水放凈后，需上水時(shí)，首先應(yīng)將排水閥34、35 關(guān)閉。在正常運(yùn)用中，排水閥34、35 和溢水截止閥30 始終處于關(guān)閉狀態(tài)。

2 冷卻系統(tǒng)的故障與處理

2.1 膨脹水箱水位發(fā)生變化

1）水位上升這種現(xiàn)象若是發(fā)生在運(yùn)行期間，在沒有中途加水的情況下，水位會(huì)不斷上升，甚至通過溢水管往外溢水，主要原因是水系統(tǒng)中竄進(jìn)了燃?xì)猓f明某氣缸套或氣缸蓋出現(xiàn)了穿透裂紋，燃?xì)馔ㄟ^裂紋進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)（燃?xì)鈮毫Ω哂诶鋮s水壓力）。可通過逐缸停止噴油泵供油的方法進(jìn)行檢，看水箱是否繼續(xù)漲水，必要時(shí)可打開示功閥，觀察是否噴水，如果高溫水系統(tǒng)檢查不出問題，還可通過檢查中冷器等低溫水通道部件進(jìn)一步查找。

2）水位下降冷卻水系統(tǒng)在工作時(shí)，由于壓力升高，工藝上允許某些部件有滴漏，比如水泵允許滴漏，但每分鐘不大于60 滴[5]，這樣不至于使水位下降明顯。但如果是短時(shí)間內(nèi)水位下降快，就說明冷卻水系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量的漏泄，多數(shù)原因是密封圈老化，冷卻水系統(tǒng)管道損壞造成漏泄。

2.2 冷卻水溫過高或升溫過快

柴油機(jī)冷卻水溫上升過快的原因有：柴油機(jī)負(fù)荷上升幅度過快、過大；水泵故障（軸或齒輪故障），水系統(tǒng)缺水；散熱器臟污，散熱器片與銅管大量脫焊，散熱片倒片等，使冷卻散熱效果差；散熱管內(nèi)通道不暢，有混沙、雜物堵塞；靜液壓泵或靜液壓馬達(dá)故障；靜液壓油管裂漏或安全閥卡在泄油位；感溫元件失效，溫度控制閥處在泄油位；百葉窗開關(guān)油缸作用不良，百葉窗開度偏小；大風(fēng)扇故障。

由于故障原因較多，運(yùn)行過程中一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)地判斷并積極排除。如果運(yùn)行中水溫高燈亮，柴油機(jī)卸載現(xiàn)象、原因及處理方法如下。現(xiàn)象：運(yùn)行中突然水溫高燈亮，卸載燈亮，柴油機(jī)加不上載。原因分析：水溫繼電器誤動(dòng)作，冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)低，冷卻水系統(tǒng)管路中有空氣、靜液壓系統(tǒng)管路漏油或油缸油位低。處理方法：檢查操縱臺(tái)上水溫表的顯示（DF4D 型內(nèi)燃機(jī)車水溫超過98℃卸載）若水溫不高，為水溫繼電器誤動(dòng)作，應(yīng)急可短接2ZJ 上301 與302 號(hào)線，或?qū)⑺疁乩^電器接線拔下。主手柄回“l(fā)”位，2ZJ 解鎖柴油機(jī)重新加載，檢查冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)，若轉(zhuǎn)數(shù)低，順時(shí)針擰動(dòng)溫度控制閥調(diào)整螺釘，增加風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)。膨脹水箱水位上下竄動(dòng)，為冷卻水系統(tǒng)有氣，打開排氣閥放氣。如果靜液壓系統(tǒng)漏油應(yīng)及時(shí)處理漏油處所，油缸缺油及時(shí)補(bǔ)油，沒有備用油，可用油底殼油代替。

2.3 甩車檢驗(yàn)的注意事項(xiàng)

甩車時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)氣缸內(nèi)油、水積聚量，如大量噴水，則應(yīng)進(jìn)行細(xì)致檢查，以防發(fā)生水錘破壞。柴油機(jī)停機(jī)較長(zhǎng)再起動(dòng)時(shí)，應(yīng)重新甩車檢查。允許水泵泄水腔管接頭在額定功率下每分鐘漏水5 滴，若滴水太多，需檢查水封。