軌道車輛用冷卻塔技術應用探討

任曉剛

（中車洛陽機車有限公司，河南 洛陽 471000）

1 冷卻塔冷卻系統以及未來發展趨勢

現階段，當軌道車輛處于運行狀態的時候，均是引進了冷卻塔冷卻系統，利用該項系統對軌道車輛牽引用電氣部件的冷卻介質進行強迫冷風，其中包含牽引變流器和牽引變壓器等，促使電氣元器件處于良好運行狀態。在本文中，主要是將交流傳動客運機車為主，進行舉例，其中，電力機車有著八軸車，一共是兩節，在每一節內均設置了一臺冷卻塔冷卻系統，如果任何一臺冷卻系統發生故障隱患后，另外一項冷卻系統能夠繼續運行，進而從一定程度上確保冷卻塔冷卻系統有著良好的性能，使穩定性以及安全性全面增強。

1.1 冷卻塔結構組成以及特征表現

當前階段，冷卻塔是由多項結構相互組合形成的，分別表現為金屬骨架、水泵以及膨脹水箱等多方面，不過，該項冷卻塔有著結構復雜以及集成效果高的優勢。

1.2 對于冷卻塔冷卻系統基本運行要點的論述

在冷卻塔冷卻系統運行期間，相關運行要點表現為多方面，比如，對主變流器以及主變壓器中的熱量進行全面傳輸，將其運輸到冷卻介質中。熱交換器和管網相互組合到一起形成了封閉性的在冷卻環路，基于冷卻風機輔助作用下開展風冷操作，確保熱量被逐漸揮發到外部空氣中。

1.3 冷卻塔未來發展趨勢探討

（1）呈現出多樣性特征。當客車機車處于運行狀態的過程中，相關人員放置了列車供電柜，然后處于車內實施循環散熱工作，不過，從實際應用現狀來看，該種類型的散熱方式也有著諸多的缺陷性，比如，機械間中空氣溫度處于極高的狀態，冷卻效果處于較低的狀態，并且對于列車供電柜電器元件來講，包含了諸多的熱量，里面存在的熱量在機械間內得到了直接的散發，進而使機械負荷量逐漸增加。

圖1 冷卻塔冷卻系統基本運行原理

（2）具備一定的可靠性。在動力集中機車組運行期間，主要是以一節動力車＋一節控制車＋N節拖車編組方式為主，其中，一節動力車主要是四軸車，車身整體不長，機械空間不大，面積小，只能夠將一臺冷卻塔通風系統放于其中。假如冷卻塔通風系統處于運行狀態時受不良因素影響存在著嚴峻的隱患，那么，機車組牽引就會出現不良封鎖問題。經過有關探討得出，冷卻塔系統部件發生故障的概率非常高，所以相關人員務必多加注意，結合實際情況實施工作，比如，采取冗余設計主冷風機以及水泵的方法，從而增強冷卻系統的穩定性以及安全性。

2 新型冷卻塔通風系統的類型

結合冷卻塔實際發展趨勢來看，對新型冷卻塔進行合理設計，在符合基本要求的基礎上操作軌道車輛冷卻系統。

2.1 分流式冷卻循環系統的應用

（1）分流式冷卻循環系統應用情況和基本要點。首先，相關人員合理劃分主流器柜冷卻環路，將其分成多方面，分別是冷卻支路以及冷卻液，在水散熱器設備內逐漸滲出，借助水泵的優勢同時根據相關比例進行，分別流到主變流柜和冷卻設備內，當柜體內中有冷卻液流動時，將會使柜內電器部件各項熱量得到全面揮發，在水散熱器位置匯合到一起，在冷卻風機的作用下散發冷卻液內的各項熱量，使其全部流入車外，完全冷卻后的冷卻液逐漸進入列車供電柜以及冷卻設備內，慢慢成為環路。當冷卻塔內包含的風量趨于穩定性以及冷卻塔流量穩定的基礎上，循環系統自身也會保持良好的平衡，這樣，就能夠確保主變流柜以及列車電柜等全面的揮散熱量。

（2）分流式實施方法的應用。在本文中，以冷卻支路分流式方式為主展開詳細論述。當前階段，要想在一定范圍中使冷卻液逐漸進入兩條支路內，就要在冷卻液流量處于一定狀態的情況下，保持兩項支路流體阻力一致，全面控制主變化流柜的冷卻程度以及列車供電柜冷卻液流量等。

2.2 雙風機雙水泵結構冷卻塔

（1）雙風機雙水泵結構冷卻塔特征表現。目前，雙風機雙水泵結構冷卻塔是由水泵、水復合器以及吸濕器等多種類型的部件相互組合形成，通過和單風機單水泵結構冷卻塔相互比較分析看出，此種類型的冷卻塔結構形式有著極高的復雜性，而且集成度極高，風機和水泵控制有著諸多難度。

（2）采取的方式有：①在冷卻塔內設置風機，加強風機的控制力度，當風機運行期間，風量處于不斷增長的狀態，冷卻塔的散熱效果也逐漸體現了出來。一臺風機發生故障隱患后，另一臺風機可以繼續正常運行，而風量逐漸減少以后，冷卻塔散熱效果隨之提高。而且牽引系統性能極佳，可以全面增強系統的穩定性以及安全性。②將一個隔板設置到兩臺風機之間進行密封，使其成為兩個獨立性的通風支路。需要明確認識到的是，相關人員設置隔板是為了防止兩項風機氣體相互混合到一起，產生不良的串流問題，降低噪音形成，當一臺風機故障發生故障隱患后，可以防止另一臺風機的空氣從另一側泄漏出去。③將兩項水泵設置到冷卻塔內，將水路系統結合起來，而且冷卻塔運行期間，包含的了兩個水泵，第一種水泵負責工作，另外一臺則是實施相關設計工作，采取單獨控制方式對兩臺水泵電路進行合理控制，借助規范性的控制設備交替運行兩臺水泵，對于相關的交替周期來講，需要依照冷卻塔實際運行情況進行設置，隔天運行是最佳的一種模式，有利于確保交替周期的合理性。④將單向閥安裝于兩項水泵連接管道內，以免冷卻液處于兩臺水泵之間不斷進行循環。

3 軌道車輛用冷卻塔技術應用效果體現

3.1 分流式冷卻塔通風系統產生的效果

（1）在軌道車輛運行期間，將水冷應用到供電柜中有著極大的作用，除了能夠提高供熱水平外，同時還能夠降低成本。（2）在應用分流式冷卻循環系統期間，需要集主變流柜以及列車供電柜、冷卻設備等相互結合到一起，將其產生的熱量傳輸到散熱器內，確保熱量被全面揮發出去，提升集成效果。在列車供電柜容量沒有發生變化的現狀下，有利于減少柜臺尺寸，確保機械件設備得到規范性設置，為工作開展提供便利。（3）列車供電柜臺自身形成的熱量。當前階段，借助水循環系統流經水散熱器，確保熱量被全面揮發出來，從而減少機械的荷載力。再加上該項系統產生的優勢極高，因此，在動車組以及動力車等項目中受到了普遍應用，所以冷卻系統未來發展趨勢極佳。

3.2 雙風機雙水泵結構冷卻塔冷卻系統效果

（1）冷卻塔部件出現故障的概率非常高，針對此種現象，可以采取軟件進行合理計算，當部件故障率沒有發生改變的情況下，應用雙風機雙水泵在方案以后，冷卻塔出現冷卻故障的概率逐漸下降。當一臺風機出現故障問題后，另外的風機可以正常運行，風量縮減少，冷卻塔散熱能力有效體現，從而在一定程度上增強了冷卻系統的穩定性以及可靠性。（2）做好雙水泵的冗余設計工作。當水泵出現隱患后，另外一臺水泵處于運行狀態，促使冷卻系統可靠性得到了全面提高。

從以上論述來看，在軌道車輛中雙風機雙水泵結構冷卻塔冷卻系統得到了全面且廣泛的應用，而且產生的冷卻系統效果均是非常高的，未來發展趨勢良好。

4 結語

現階段，本文主要分析了布置空間緊張、電氣設備車內循環風冷效率不高，單套冷卻系統的可靠性有待提升等，綜合性探究以及考慮了在軌道車輛設備布置、冷卻系統性能和可靠性等方面，對新型冷卻塔進行了規范性設計，經過相關驗證和實踐，表明了兩項冷卻塔的適用性極高，可以為后期設計軌道車輛冷卻塔方案提供一定的依據，促使軌道車輛得到穩定且安全的發展。