HXD3B型機車VOITH原裝冷卻塔散熱器故障分析及改造方案

陳新建

摘 要：HXD3B型電力機車部分機車冷卻塔采用了分體式芯體散熱器，對分體式芯體散熱器的常見故障進行分析，并給出解決方案。

關鍵詞：HXD3B型機車;分體式芯體;冷卻塔

1 ? ?概述

HXD3B型機車于2009年起開始配屬北京局豐臺機務段，機車上線后運行穩定，但隨著夏季的臨近，該車型冷卻系統開始出現問題，冷卻塔頻繁出現散熱故障，導致多輛機車牽引變壓器油溫過高。經過檢查發現，發生故障的冷卻塔復合冷卻器均為分體式芯體構造[1]，其他型號的冷卻器均無故障。

2 ? ?冷卻塔機構及工作原理

每臺HXD3B型電力機車配備兩臺冷卻塔，冷卻塔用來冷卻主變壓器油和主變流器的純水加乙醇混合液，1號冷卻塔的冷卻功率為350 kW，用來冷卻變壓器和1、3號主變流器，2號冷卻塔的冷卻功率為275 kW，用來冷卻主變壓器和2號主變流器。冷卻塔主要由通風機組和散熱器兩部分組成，通風機位于冷卻塔的上部，下部是由水散熱器和油散熱器兩部分組成的復合式散熱器（上部分水散熱器，下部分為油散熱器）[2]。

冷卻塔的空氣走向：車外大氣、離心沉降過濾器、車頂進氣間、通風機、水散熱器、油散熱器、車體底架、大氣。車外的空氣經由冷卻塔通風機吸入，穿過冷卻塔的水散熱器和油散熱器排向車底大氣空間，以降低散熱器流動介質的溫度[3]。

3 ? ?冷卻塔故障分析

HXD3B機車的冷卻塔按照其組件產地分為3種，即進口原裝整部件（德國VOITH組裝整塔）、部分國產化部件（德國VOITH部分組件，國內組裝）、完全國產化組件。

這3種形式區別之一：德國VOITH組裝整塔和其進口組件的散熱器分為油散熱器和水散熱器，通過69 mm高支架連接組成，即油、水散熱器之間有69 mm間隙隔離，國產化散熱器為油、水一體的復合式冷卻器。

春季末期隨著溫度的升高，空氣中的柳絮等懸浮物會增多，懸浮物會隨著空氣通過機車冷卻塔的通風道。由于VOITH原裝整塔和其進口組件的油、水散熱器之間存在69 mm的間隔，空氣中的楊柳絮在氣體壓力的作用下，透過上層的水散熱器，逐漸聚集在下層的油散熱器表面，并且隨著風壓的衰減，油散熱器表面聚集的柳絮會逐步形成硬化層，從而影響變壓器油的散熱效率。加之清洗不到位，最后導致采用分體式芯體散熱器的機車冷卻塔故障頻發，嚴重影響了機車的正常運行。由于冷卻塔原清掃口過小，給機務段的維護工作帶來了極大的困難，因此，需要對冷卻塔進行改造，以方便清理。

4 ? ?冷卻塔改造方案與維護措施

4.1 ?改造方案

針對德國VOITH組裝整塔和其進口散熱器組件組成的冷卻塔，在冷卻塔的下箱體部位（芯體分離空間的正面）挖開一個檢修孔，方便檢修與清理柳絮等雜物。開孔位置如圖1所示。擴大冷卻塔下箱體原有的清掃孔，在下箱體原來的清理孔處重新開出長條孔，開孔大小與散熱器芯體分離空間縱向面積等大，在開孔處焊接支撐底板，并在支撐底板周邊鑲嵌橡膠密封圈，用防丟失型螺栓將密封蓋與支撐底板相連接。

圖1 ?開孔位置

4.2 ?維護措施

針對配備了分體式芯體散熱器冷卻塔的HXD3B型機車，在夏季來臨之前要加強對冷卻塔功能的檢測，定期通過目測和采用風速測量儀器檢測散熱器出口風速的方式來確定散熱器的工作狀況。打開觀察蓋，如發現油散熱器表面有較多雜物沉積，需及時對散熱器進行清理。

通過目測觀察無法確定油散熱器表面的附著物是否已經影響散熱器的工作時，可用風速測量儀測量出風口的風速。測量時應確保各項操作準確無誤，根據冷卻塔試驗項目要求，分別測量不同位置的風速，記錄數據并與冷卻塔的試驗項目要求進行對比，如測量數據低于冷卻塔正常工作時的最低通風量，則應該對散熱器進行清理。清理時需按照機車的使用說明進行操作，避免損壞芯體。

縮短冷卻塔的檢查周期，定期檢查散熱器表面的雜物附著程度和檢測冷卻塔出風口的風速，發現散熱器效率下降時要及時清理，避免造成冷卻塔散熱器故障，影響機車的正常運行。

5 ? ?結語

配備德國VOITH組裝整塔和其進口散熱器組件組成的冷卻塔的機車，投入使用時因沒有考慮到中國現實的環境，導致柳絮等漂浮物進入散熱器內部并大量沉積，出現了油散熱器堵塞的情況。實行開孔方案并加強檢查清理散熱器后，故障率大幅降低，機車可在正常工況下平穩運行。

[參考文獻]

[1]鄭志剛.HXD3B型機車冷卻塔復合冷卻器空氣翅片分體式芯體故障分析及對策[J].電力機車與城軌車輛，2011（6）：74-76.

[2]中國北車集團大連機車車輛有限公司.HXD3B型電力機車培訓教材（暫行）[M].大連：北車集團大連機車車輛有限公司，2014.

[3]張亞軍.HXD3B型交流傳動電力機車通風冷卻系統[J].電力機車與城軌車輛，2010（2）：10-13.