斯里蘭卡動車組柴油機冷卻風扇轉速故障探究

1 引言

在“一帶一路”戰略下，中國高鐵走出去的步伐越來越快，出口動車組越來越多。中國已為斯里蘭卡制造多批內燃動車組，這些列車已成為斯里蘭卡火車線上的主力軍。目前國內內燃機車、內燃動車的冷卻風扇主要由電機驅動，因斯里蘭卡為熱帶雨林氣候，其高溫高濕、多雨多鹽的環境對電機運行極其不利。因此，斯里蘭卡動車組采用了新的輔助驅動系統(柴油機通過偶合器傳動箱同時驅動冷卻風扇和通風機)，此系統具有作用可靠、調節方便、結構緊湊且簡單、驅動效率高、成本較低等優點。

內燃動車組由柴油機作為動力，采用機械液力傳動來驅動冷卻風扇動作對柴油機外循環的冷卻液進行冷卻，從而使柴油機在適宜溫度下工作。當冷卻風扇轉速無法達到要求轉速時，會直接影響柴油機工作溫度，進而導致卸載停機。

2 冷卻風扇系統介紹

2.1 基本介紹

斯里蘭卡內燃動車組是按照斯里蘭卡鐵路公司要求專門設計的一款交-直電傳動內燃動車組。動車組由動車和拖車編組而成。柴油機冷卻系統分高、低溫兩個系統，機油散熱包含在高溫系統中。在動車動力室內設有獨立的冷卻裝置單元，其中主要包括散熱器、冷卻風扇裝置。散熱器為雙流道散熱器，在冷卻裝置上采用V型安裝布置。

冷卻風扇裝置由風扇座、風扇及構架等組成，其型號為SJF-15C型，額定轉速為1560r/min。其安裝座位于V型冷卻塔上方，冷卻風扇位于車頂百葉窗下方，如圖1所示。當冷卻風扇高速運轉時，頂部百葉窗的扇葉全部打開，冷卻空氣由列車兩側墻的瓦楞式濾清窗及濾網進入冷卻室，對V型散熱器冷卻后由車頂百葉窗排出，形成冷卻流。當冷卻風扇惰轉時，車頂扇葉全部落下關閉，以防止雨水等進入車內。

2.2 動力來源

冷卻風扇的動力來自于柴油機，采用機械液力傳動的方式使冷卻風扇運轉。柴油機啟動后，其轉軸通過萬向軸與偶合器傳動箱連接。偶合器傳動箱內通過一對螺旋錐齒輪將動力傳遞給偶合器循環腔內的泵輪。在偶合器循環腔內由循環流動的偶合器油作為介質(惰轉時由空氣作為介質)，使泵輪帶動渦輪轉動，渦輪再通過萬向軸與冷卻風扇轉軸相連。

2.3 動作控制

冷卻風扇高速運轉的啟停由PLC控制，柴油機冷卻水分為中冷和高冷兩部分，并將溫度信號傳遞給PLC。當中冷水溫度超過55℃或高溫水溫度超過92℃時，PLC輸出使風扇偶合器電磁閥得電。車輛總風給偶合器傳動箱提供0.85MPa～1.0MPa的氣壓，使其內部作用閥動作，由齒輪泵給偶合器循環腔內充油，從而使冷卻風扇高速運轉(設計要求當柴油機轉速為1800r/min時，冷卻風扇轉速應不低于1560r/min)。當高溫水溫度低于85℃并且中冷水溫度小于48℃持續5s時，PLC輸出使電磁閥失電，偶合器循環腔內介質轉為空氣，冷卻風扇進行惰轉。

抽取某醫院在接收的患有2型糖尿病的晚期非小細胞肺癌的患者，共136例，且所選的所有患者均符合國際通用的糖尿病和非小細胞肺癌的診斷標準，將這些患者平均且隨機的分為兩組，即對照組和試驗組，每組68例。其中，試驗組患者包括男性病患34例，女性患者 34 例，年齡38～74 歲，平均(54.8±12.4)歲；對照組包括男性患者33例，女性患者35例，年齡39～76歲，平均(55.3±13.1)歲。對兩組的一般資料統計學處理，結果發現差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

3 故障排查方法及解決措施

在實際運行過程中，可能有很多因素導致冷卻風扇轉速故障，以下故障排查方法及解決措施是基于先易后難、先外后內、快速定位的原則進行列舉介紹的。

動車的PLC控制系統設置通信模塊，通過RS485總線貫穿全列，實現列車級控制及數據交換功能。每個動車配置事件記錄器ERM，通過RS485總線與PLC控制器的通信模塊連接，實現數據的存儲，人機界面顯示屏TIS通過PLC控制器自帶的Q-BUS總線與PLC控制器通信，實現列車數據的顯示以及列車功能的控制。柴油機通過PLC控制器的CANopen模塊實現與PLC的通信。

因冷卻風扇的動力來自于柴油機，當冷卻風扇轉速故障時，應首先要查看柴油機的輸出轉速是否滿足要求。柴油機的轉速可通過司機室PLC牽引界面查看，可下載時間記錄器ERM數據查看，也可通過轉速測試儀在柴油機輸出軸處進行實際測試。如柴油機轉速無法達到要求，則須對柴油機進行重點排查。

3.1 柴油機轉速

乾隆帝每次游賞西湖十景時都要作詩，先后題詩60多首。“蘇堤春曉”是乾隆帝題詩最多的景觀之一，蘇堤上架有六橋，堤旁遍植柳樹和桃樹，形成“花柳六橋皆入畫”的美景?;“花港觀魚”最突出的景觀意象是荷與魚，詩有“花家山下流花港，花著魚身魚嘬花”之句?;“雙峰插云”的景觀意象是雙峰和云，“一雙長劍倚天垂，云作衭襓片片披”?;“三潭印月”的標志性景觀為湖中三塔，景觀意象以賞月和水上園林著稱，所謂“湛凈空潭印滿輪，分明三塔是三身”?;“平湖秋月”所在地是觀賞西湖水域全景的最佳地點之一，尤其是皓月當空之際，“春蟾漪影惠風柔”?。這些詩作及其反映的意境，也已成為西湖十景的文化元素。

3.2 風扇偶合器電磁閥

當中高冷水達到一定溫度時，PLC會輸出使電磁閥得電。應查看PLC輸出后電磁閥是否得電動作，如不動作須斷電查PLC輸出至電磁閥之間的線路及電磁閥本身質量問題，相關線路原理圖如圖2所示。

3.3 管路及風壓

當作用閥動作后，由齒輪泵從偶合器傳送箱底部將偶合器油充入偶合器循環腔內。當偶合器傳送箱內油量不足，可能會導致偶合器循環腔內無法充滿油或充油緩慢，進而影響冷卻風扇轉速。偶合器傳送箱內油量可通過油尺查看，設計要求其油位在兩個限位孔之間，如油量不足或油量過多則須加油或排油。同時須排查偶合器油散熱器無堵塞情況。

3.4 偶合器油位

電磁閥得電動作后，車輛總風給偶合器傳動箱提供0.85MPa～1.0MPa的氣壓。車輛總風風壓可通過司機室風壓表查看，須確保管路通過電磁閥與總風連接正確無漏氣。必要時在電磁閥輸出口或偶合器傳動箱進氣口接入三通管路，用風壓表監測，確認電磁閥動作后提供給偶合器傳動箱的風壓滿足要求，相關氣路原理圖如圖3所示。

3.5 冷卻風扇及百葉窗

(6)使用油壓表接入偶合器油進入循環腔的管路測試口處進行監測，發現冷態油壓為0.18MPa，油壓較低，異常；

住院醫師培訓的重點是各種臨床技能，但是CP教學法有其自身的局限性，特別是對于心血管外科，臨床上只有3種疾病可以實施CP，很多復雜的疾病尚無法建立CP，執行CP的疾病個體之間也存在一定的變異性。對于這些還未建立起標準路徑的心血管外科疾病，只能采取其他教學模式。因此，CP教學法不能作為單獨的住院醫師培養手段，必須和其他教學方法相結合，才能收到更好的教學效果。

3.6 偶合器傳動箱

以上幾點排查后，如還存在冷卻風扇轉速故障，則須考慮偶合器傳動箱內部故障。偶合器傳動箱作為傳動的核心部件，其性能與質量直接影響傳動效率，進而導致冷卻風扇轉速故障，影響柴油機正常運行。偶合器傳動箱的工作原理類似于變扭器，當泵輪軸帶動泵輪旋轉時，泵輪中的傳動油一方面隨泵輪旋轉，其速度成為牽連速度，另一方面在離心力的作用下，由泵輪入口流向泵輪出口，其速度成為相對速度。液流的絕對速度為牽連速度與相對速度的合成。此時，泵輪將柴油機輸入的機械能轉換為傳動油的動能與勢能。以絕對速度從泵輪流出的傳動油，立即沖向泵輪出口對面的渦輪進口，在渦輪內與渦輪葉片相互作用，使渦輪獲得一定的扭矩和轉速。此時，流動的傳動油在泵輪中獲得的動能和勢能，在渦輪中又被轉化為渦輪的機械能輸出。從渦輪流出的傳動油重新進入泵輪，如此循環流動，保證偶合器傳動箱正常工作。

與冷卻風扇運轉相關的部件有作用閥、齒輪泵及濾清器組成、安全閥、螺旋錐齒輪、泵輪、渦輪、循環腔等。對偶合器傳動箱的排查依舊須按照先易后難、先外后內的原則。

(4)柴油機停機后，自然冷卻約半小時后通過偶合器傳送箱油尺查看油位在兩個限位孔之間，正常；

Cheerful，for forest action form’d under thelaw divine，

當車輛總風給偶合器傳動箱提供0.85MPa～1.0MPa的氣壓后，作用閥內彈簧在風壓作用下會向下動作壓縮，從而使偶合器油快速持續充入循環腔內。當作用閥卡滯、與閥體間隙過大、彈簧預緊力不適及本身質量缺陷時，會導致作用閥無法完全打開、泄漏偶合器油、提前泄壓、無法動作等，從而影響循環腔內充油量及充油速度，進而影響冷卻風扇轉速。作用閥的排查可先打開作用閥蓋上的檢查孔，用10公斤左右的力向下壓作用閥，確認其動作正常無明顯卡滯。必要時可將供氣管拆除后打開作用閥蓋進一步排查作用閥彈簧預緊力及與閥體間隙。

3.6.2 齒輪泵及濾清器組成

齒輪泵通過延管與濾清器連接，濾清器位于偶合器傳動箱底部，偶合器油通過濾清器過濾后，由齒輪泵泵入循環腔內。當濾網組成堵塞或齒輪泵泵油量不足時，會導致齒輪泵泵油障礙，進而導致循環腔內充油不足，可先打開濾清器查看濾網組成是否存在堵塞現象，并進行清洗。油壓可將油壓表接入偶合器油進入循環腔的管路測試口處進行監測，設計要求冷態油壓為0.3MPa～0.32MPa。如油壓較低，則須排查濾清器組成是否存在臟堵、安全閥是否提前釋放油壓、齒輪泵本身是否存在質量問題等。

3.6.3 循環腔

當以上兩點排查均無問題時，須考慮偶合器循環腔內部油路問題，偶合器以整體鑄造為主制造，循環腔內涉及油路較多，且走向較為復雜。當進油或回油油路存在缺陷漏油時會直接導致循環腔的充油速度甚至導致循環腔內無法充滿油，進而導致冷卻風扇轉速故障。此排查須將渦輪與冷卻風扇轉軸相連的萬向軸拆解，同時拆解偶合器周圍的干涉部件，進而打開偶合器上腔進行排查。

4 示例及總結分析

4.1 示例

4.1.1 故障現象出口斯里蘭卡動車組2-D1-1列冷卻風扇轉速達不到設計要求。設計要求當柴油機轉速為1800 r/min時，冷卻風扇應在2.5min內達到額定轉速1560r/min。現車進行水阻試驗時，發現當柴油機轉速為1800 r/min時，冷卻風扇轉速在2.5min后未達到額定轉速，維持在1360r/min左右。

4.1.2 故障排查

(1)在司機室屏查看及使用轉速計測量確認柴油機轉速為1800r/min，正常；

(4)橋梁樁基樁底高程與樁長。第20號墩樁底標高-28.473 m、第21號樁底標高-28.223 m、22號墩樁底標高-27.978 m，樁長全是34 m，樁徑全是1.5 m。樁尖全部位于卵石層。

(2)現車當中冷水溫度超過55℃時，查看風扇偶合器電磁閥得電，正常；

(3)通過司機室風壓表查看總風風壓為0.9MPa，符合標準要求。車輛斷電，確認電磁閥失電后，在電磁閥輸出口接入三通管路，使用風壓表監測，車輛重新上電，使電磁閥動作后，風壓表顯示風壓為0.89 MPa，正常；

3.6.1 作用閥及彈簧預緊力

(5)柴油機停機后，手動撥動偶合器傳動箱渦輪與冷卻風扇轉軸連接的萬向軸，可正常轉動，無明顯卡滯；

當冷卻風扇工作環境阻尼增大時，也可能會導致轉速達不到要求。可在柴油機停機后，用手撥動偶合器傳動箱渦輪與冷卻風扇轉軸連接的萬向軸，確認其可穩定轉動無明顯卡滯，有必要時可進一步測量冷卻風扇扇葉夾角。頂百葉窗安裝在冷卻裝置排風口處，當冷卻風扇高速運轉后，須確認車頂百葉窗扇葉全部豎直打開，防止個別扇葉卡滯導致排風受阻進而導致轉速故障。

社會主義核心價值觀是人們精神思想的標桿，是行為發展的“引路人”和文明社會的基礎，是我國維護社會關系穩固和我國繁榮昌盛的關鍵因素〔1〕。社會主義核心價值觀從多個方面體現出社會主義的本質和核心，闡述了社會主義核心價值觀的中心思想是社會主義中最重要、最基礎的內容。

(7)組織偶合器傳動箱廠家對偶合器內部進行排查，打開濾清器查看濾網組成，發現有明顯較多雜質附著于濾網上，異常。

4.1.3 故障定位及處理驗證

2.2.1 黃體功能不足:月經的周期縮短,或周期正常,但卵泡期有所延長,黃體期縮短,致不孕或早孕流產率增高。

經以上排查，定位故障原因為濾網組成堵塞導致齒輪泵泵油障礙，進而導致循環腔內充油不足。現車對濾網組成進行清洗，清洗后重新進行試驗，冷卻風扇在約1min時達到了額定轉速并保持。

4.2 總結分析

冷卻風扇工作正常與否直接影響柴油機組能否正常運行，通過以上排查方法和解決措施可快速定位并解決冷卻風扇轉速故障，保障動車組平穩可靠運行。

這種書桌除了護眼以外，最大的功效就是能自動調整孩子寫作業的時間。當在手機軟件上“作業”那一欄中填上所需要完成的作業后，機器便會自動設置時間。聽到這兒你一定覺得：“不就是設置個時間嗎，怎么會成了最大的功效呢？”因為如果時間一到，座椅就會把你彈到床上。在這期間，它會給你講一個個小故事，休息時間一到，它會提醒你繼續回去寫作業。嘿嘿，怎么樣，很方便吧！

茄子瓜絹螟主要啃食茄子的葉肉，導致茄子的產量迅速下滑，使得茄子的品質有所下降。幼齡幼蟲在葉背啃食葉肉，呈灰白斑。3齡后吐絲將葉或嫩梢綴合，居其中取食，使葉片穿孔或缺刻，嚴重僅留葉脈。幼蟲常蛀入瓜內，影響產量和質量。

偶合器傳動箱作為傳動的核心部件，裝車后如須更換返工量極大。為保證其運行可靠性，要加強偶合器傳動箱整個裝車前的生產過程質量，實施相應的質量控制與改進措施，特別要加強在試驗臺上的試驗過程監控等手段。在施工過程中建議采用SPC--統計過程控制，對各個階段進行控制，從而達到改進與保證質量的目的。在傳動箱組裝過程中，各零部件均要清洗干凈方可進行組裝。組裝完成后，在地面試驗臺上完成盡可能多的試驗項目和試驗內容，包括但不限于驗證傳動箱轉動元件運轉的平穩性、可靠性，要對試驗過程進行詳細策劃并制定相關作業規程。

其中將冷卻風扇作為負載進行地面配套試驗時建議至少包含如下試驗確認：(1)當輸入軸轉速為600r/min，檢查壓蓋工藝孔(潤滑最高點處)有無工作油輸出；(2)傳動箱各部位有無漏油現象，觀察潤滑油中有無過量泡沫，供油壓力為100kPa-300kPa；(3)作用于偶合器作用閥處的高壓風壓力值為0.8～1.0MPa；(4)運轉是否良好，運轉過程中有無異音；(5)須進行累計不少于3小時的磨合試驗，磨合試驗后，輸入轉速為1800r/min時，偶合器不充油輸出轉速不應大于510r/min，在偶合器充油情況下，測量偶合器輸出轉速應在2min內可大于1560r/min。

同時須提高冷卻風扇裝置的保養質量，須定期更換針其核心部件偶合器的潤滑油和濾清器，對冷卻風扇的管路等附件要加強保養，提高偶合器的齒輪泵、作用閥等部件的質量，保證其可靠使用到檢修輪檢周期。

現有動車組對冷卻風扇轉速未進行監控，當柴油機因溫度過高導致停機時無法快速定位或排除冷卻風扇轉速因素，可增加速度傳感器對冷卻風扇轉速進行檢測，同時將轉速信息傳遞給司機室監控屏進行實時查看。在柴油機超溫停機邏輯中增加對故障時刻冷卻風扇轉速的判斷，達到快速定位并解決故障的目標。同樣，可對車輛總風給偶合器傳動箱的風壓，偶合器傳動箱內油壓、油位通過增加傳感器等措施進行實時監控，便于排查處理。

[1]張玉友.DF7C型內燃機車冷卻風扇故障的判斷和解決措施[J].軌道交通裝備與技術.2013.01(1).

[2]劉偉.出口斯里蘭卡內燃動車組偶合器傳動箱的質量控制[J].內燃機車.2012.01(1).

[3]高洪鎮，等.一種內燃動車冷卻系統設計[J].鐵路技術創新.2014.04(4).

[4]李兵.出口斯里蘭卡內燃動車輔助驅動系統[J].內燃機與動力裝置.2009.02(1).

[5]周詩林.出口斯里蘭卡內燃動車組電氣系統[J].內燃機與配件.2020.21.036.