徐州蓄電池工程車機械間通風系統研究

李韜宇，楊天智，邱 陽

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

1 概述

1.1 氣候條件

徐州屬暖溫帶濕潤-半濕潤季風氣候，具長江—黃河流域過渡性氣候特征。其總體特點是一年四季分明，春季氣溫回升快，多東南風，多晴少雨，常出現春旱；夏季天氣炎熱，降雨集中，多暴雨，易形成洪澇；秋季晴朗少雨，光照多，氣候宜人；冬季多西北風，寒冷而干燥。平均日照時數2 300 h，無霜期200～220 d。多年平均降雨量自豐縣的733.2向東漸增至新沂的864.0 mm，6-9月汛期降雨量占全年的75%～80%；多年平均蒸發量在872.6～949.1 mm。環境溫度在-20℃～45℃，相對濕度65%～95%(見表1)。

表1 徐州氣候條件 單位：mm

1.2 機械間通風系統說明

機械間通風系統的作用是對蓄電池工程車上需要進行通風冷卻的發熱部件進行強迫通風冷卻，以保證其正常工作和運行。機械間通風系統采用車體通風方式，見圖1。機械間通風支路，分冬夏季2種模式，冬季時在側墻百葉窗百葉與過濾網間加保溫棉，以減少車體導熱系數，減少熱量損失。蓄電池工程車上需要進行通風冷卻的主要部件有壓縮機、輔變柜、蓄電池。

圖1 機械間通風系統

因徐州冬季最低環境溫度將達到-20℃，夏季最高環境溫度亦將達到45℃，在此種情況下通風系統支路除了往常包括的壓縮機通風支路、輔變柜通風支路、蓄電池通風支路外，在蓄電池通風支路中還需要增加蓄電池冬季保溫方案，來保證蓄電池的工作溫度[1]。

2 壓縮機通風支路說明

壓縮機通風支路的作用是冷卻壓縮機散熱器。壓縮機散熱風扇從機械間內吸風，經壓縮機散熱器后將熱風排到車外(夏季模式)或機械間內(冬季模式)。壓縮機的通風模式見圖2。

圖2 壓縮機通風支路系統

3 輔變柜通風支路說明

輔助變壓器柜自帶通風機，從機械間進風，排風方式采用冬、夏季轉換的方式，夏季時熱風直接排到車外以利于散熱，冬季時打開位于輔變柜頂風道上的蓋板，使熱風流入機械間起到對機械間保溫的作用。通風模式如圖3所示。

圖3 輔變柜通風支路系統

4 蓄電池通風支路說明

4.1 蓄電池最佳工作溫度介紹

此文以目前軌道工程車中使用最廣泛的鉛酸蓄電池來闡述。鉛酸蓄電池主要結構包括正極、負極、隔板、硫酸電解液、蓄電池槽和蓋。正負極分別焊接成極群，大容量蓄電池中由匯流排引出成極柱。鉛酸蓄電池使用的電解液是一定濃度的硫酸電解液[3]。充放電過程化學反應如下：

圖4 電解液溫度與蓄電池放電容量

可見鉛酸蓄電池運行溫度范圍為10℃～30℃，理想運行溫度為20℃±5℃。

綜上，在溫度高于30℃需要為蓄電池散熱，當溫度低于10℃需要為蓄電池保暖，而徐州的環境溫度在-20℃～45℃，因此在給蓄電池通風散熱之外，還需要為蓄電池增加必要的冬季保暖。以下將介紹蓄電池的散熱和蓄電池的保暖方案。

4.2 蓄電池通風散熱

蓄電池柜通風散熱，從側墻吸入環境冷風，在車頂排風扇的作用下，環境冷風冷卻蓄電池，蓄電池通風支路如圖5所示。蓄電池通風支路可達到以下兩個目的。

圖5 蓄電池通風支路

1)保證機械間內合適的工作溫度。

2)保證機械間內蓄電池充電時釋放的氫含量在安全范圍。

4.3 蓄電池冬季保溫方案

當徐州進入冬季時，環境溫度開始下降，蓄電池的放電容量也隨之下降，為了保證蓄電池的放電容量，需要提高整個機械間的溫度以達到加熱保溫同時提高蓄電池環境溫度。

故先將散熱風機關閉，然后通過司機室的暖風機將熱風輸入蓄電池箱底的風道，將司機室周圍的環境溫度升高，達到提高蓄電池環境溫度的目的，如圖6所示。

圖6 機械間保溫通風支路系統