六軸雙源制電力調車機車通風系統

1 調車機車通風系統

通風冷卻系統是電力機車重要的輔助系統，作用是對機車上需要進行通風冷卻的發熱電氣部件和機械間進行強迫通風冷卻，以保證其正常工作和運行。雙源制調車機車通風系統采用獨立通風方式。

靖神雙源制調車機車上需要進行通風冷卻的主要部件有牽引電機、油水散熱器（牽引變壓器油散熱器和牽引變流器的純水/防凍劑混合液散熱器）、輔助變壓器、壓縮機等。通風系統支路主要包括牽引電機通風支路、冷卻塔通風支路、輔助變壓器柜通風支路、壓縮機通風支路、機械間通風支路、空調通風支路。通風系統示意圖見圖1。

1.1 通風口說明

①牽引電機通風支路進風口設計在車體側墻上、輔助變壓器柜通風支路的進風口設計在車體側墻上的斜面處。牽引電機通風支路進風口處安裝有2個進風口百葉窗，輔助變壓器柜通風支路進風口處安裝有4個進風口百葉窗。百葉窗為慣性過濾器，可以過濾掉空氣中的大部分粉塵、雨、雪等雜物。牽引風機進風口百葉窗結構見圖2，輔助變壓器柜進風口百葉窗結構見圖3。

圖2 牽引風機進風口百葉窗

圖3 輔助變壓器柜進風口百葉窗

②機械間有3個排風口，排風口位置見圖1。機械間排風口設計在車體側墻上的斜面處。百葉窗的通風量與機車壓縮機的工作狀態有關。

圖1 通風系統示意圖

③冷卻塔的進風口設計在車體頂蓋上，與冷卻塔的位置相對應。進風口處安裝有不銹鋼編織網板壓型的過濾網，可以有效防止空氣中的樹葉等物體進入冷卻塔內。冷卻塔過濾網見圖4。

圖4 冷卻塔過濾網

1.2 牽引電機通風支路

牽引電機通風支路的作用是冷卻牽引電機。每臺風機對三臺牽引電機進行強迫通風冷卻，一臺調車機車車共有2個牽引電機通風支路。環境冷風經側墻百葉窗過濾，牽引風機增壓，牽引風道分配后通過軟風道從牽引電機非驅動端的風口進入，冷卻牽引電機后從驅動端的排風口流出。牽引電機通風支路示意圖見圖5。

圖5 牽引電機通風支路

變流器為牽引風機提供變頻、變壓電源。機車控制系統根據牽引電機的溫度、牽引變壓器油冷卻回路油溫和牽引變流器柜水冷卻回路水溫，自動調節通風機的運行頻率，使風量滿足于牽引電機的冷卻要求。

牽引風機主要技術參數見表1。

表1 牽引風機主要技術參數

1.3 冷卻塔通風支路

冷卻塔通風支路的作用是冷卻牽引變流器水/防凍液散熱器和牽引變壓器的油散熱器組成的油水散熱器。在冷卻風機的作用下，冷卻空氣通過車頂進口處的過濾網進入，從冷卻塔的頂部流向底部，經過冷卻液/空氣－油/空氣雙回路熱交換器后，冷卻系統的熱量散發到環境空氣中。一臺調車機車有1個冷卻塔通風支路，冷卻塔通風支路示意圖見圖6。

圖6 冷卻塔通風支路

一臺調車機車有1個冷卻塔，帶有膨脹水箱、副油箱和干燥器。冷卻塔設計為雙循環冷卻系統，牽引變壓器冷卻環路和牽引變流器的冷卻環路是分開的。冷卻塔有系列的管網聯接，并帶有電動風機。整體的油水散熱器由兩個隔開的流體回路組成，一個空氣隔離區貫穿整個散熱器，這種方法可防止泄漏時兩種冷卻劑的接觸。冷卻塔系統示意圖見圖7。

圖7 冷卻塔系統示意圖

變流器為冷卻塔風機提供變頻、變壓電源。機車控制系統根據牽引變壓器油冷卻回路油溫和牽引變流器水冷卻回路水溫，自動調節通風機的運行頻率，使風量滿足于牽引變壓器與牽引變流器的冷卻要求。油泵與水泵保持恒定不變的速度運轉。

冷卻塔風機主要技術參數見表2。

表2 冷卻塔風機主要技術參數

1.4 輔助變壓器柜通風支路

輔助變壓器柜通風支路的作用是冷卻輔助變壓器和機械間，維持機械間正壓。調車機車有1個輔助變壓器柜通風支路，輔助變壓器柜通風支路示意圖見圖8。

圖8 輔助變壓器柜通風支路

輔助變壓器柜體上部裝有1臺離心風機，下部裝有1臺軸流風機，柜體內部裝有2臺輔助變壓器。電氣部件安裝在柜體內部的端子盒中，輔助變壓器柜柜采用雙層通風結構。

輔助變壓器柜通風支路由兩條通風支路組成：機械間通風支路和輔助變壓器通風散熱支路，冷卻原理見圖8。

輔助變壓器通風采用機械間內循環，機械間內空氣（約0.8m/s）由輔變風機吸入，冷卻輔助變壓器后排到機械間。

調車機車正常運行時機械間通風：冷空氣（約1.8m/s）從機車外部通過百葉窗過濾器由輔變柜風機吸入風道，約1.65m/s的空氣經過旋風除塵器過濾后進入機械間，約0.15m/s的空氣經車體底架排灰口排出車外。

輔助變壓器柜風機主要技術參數見表3。

表3 輔助變壓器柜風機主要技術參數

1.5 壓縮機通風支路

壓縮機通風支路的作用是冷卻壓縮機散熱器，一臺調車機車有2個壓縮機通風支路。壓縮機散熱風扇從機械間吸入冷空氣，冷卻壓縮機散熱器后通過壓縮機風道排至車外。壓縮機通風支路示意圖見圖9。

圖9 壓縮機通風支路

1.6 機械間通風支路

機械間通風支路的作用是用來冷卻機械間空氣溫度，并維持機械間正壓，見圖1。機械間正壓可以有效防止車外灰塵、雨雪等雜物進入車內。約1.65m/s的車外冷卻空氣通過輔助變壓器柜進入機械間，吸收機械間熱量后，經機械間排風口和壓縮機散熱排風口排出車外。機械間內保持微正壓約50-150Pa。

1.7 過濾裝置

1.7.1 牽引電機通風支路過濾

牽引通風支路采用進風口百葉窗過濾（慣性過濾器）。百葉窗外形見圖10，內部過濾結構見圖11。

圖10 牽引風機進風口百葉窗

圖11 進風口百葉窗過濾結構

1.7.2 冷卻塔通風支路過濾

冷卻塔通風支路采用半圓形17目不銹鋼絲過濾網，網格為1mm×1mm，見圖12。

圖12 冷卻塔過濾網

1.7.3 機械間通風支路過濾

機械間通風系統采用三級過濾除塵。一級過濾為百葉窗（慣性過濾器），二級過濾為破孔聚氨酯泡沫，三級過濾為旋風除塵器。一級、二級過濾集成在百葉窗過濾器內，過濾器采用鉸鏈結構，朝外部打開后，過濾棉可以直接取出清洗或更換。百葉窗過濾器和旋風除塵器具有自動排灰功能，不需要定期清洗維護。百葉窗過濾器見圖13，旋風除塵器見圖14。

圖13 百葉窗過濾器

圖14 旋風除塵器

2 司機室空調通風系統

司機室空調系統的作用是通過空調系統的運行，使司機室達到合適的溫度,并通過過濾裝置，提高司機室的空氣潔凈度，改善司機室的環境，給司乘人員舒適的人工環境。

空調機組位于調車機車司機室車頂。空調通風支路有兩個獨立的空氣支路：空氣處理支路和壓縮冷凝支路，即通常所說的室內空氣循環和室外空氣循環。空調通風支路示意圖如圖15所示。

圖15 空調通風支路示意圖

2.1 室內空氣循環

空調送風通過送風口送入司機室，用來調節司機室內溫度。為合理組織室內空氣流動，室內送風口采用分布式布置，均勻布置在前窗玻璃與操縱臺之間（正副司機側）以及司機室前端左右側梁處，送風口均可開關。回風口布置在司機室車頂。在空調機組的側面設有一個新風進口，室外新風通過該進風口進入蒸發室。

2.2 室外空氣循環

室外空氣循環的空氣從機組側面進入，首先經過空調冷凝器，吸收冷凝器的熱量，然后進入冷凝室，吸收壓縮機的熱量，再由冷凝風機加壓后，從機組上部排出。

3 主要技術特點

3.1 一拖三牽引通風系統

六軸雙源制調車機車使用了蓄電池作為動力來源之一。為保證調車機車續航能力，蓄電池組需占用大量機械間空間。若牽引通風系統沿用原六軸電力機車為每臺牽引電機配備一臺牽引通風機，將占用大量機械間空間影響機車續航能力。因此，原六軸電力機車使用的一拖一式牽引通風系統已不再適用于該車。為解決此問題，本機車采用了一拖三式牽引通風系統，每臺牽引風機同時為三臺牽引電機提供冷卻風量。這樣可以大大提高機車機械間的空間利用率，在滿足牽引電機冷卻風量的前提下節省大量空間給其他設備。同時，經過仿真優化的風道系統阻力較低，這降低了牽引通風系統的負載，實現了對能源的節約。

3.2 頂置空調系統

原機車空調系統成熟方案為空調機組位于機械間內，通過風道將新鮮空氣送入司機室。本項目為節省機械間空間，將空調機組改為了頂置式，并通過三段風道將新鮮空氣送入司機室。風道過長會使得送風阻力增大，影響送風量。為了解決該問題，空調機組首次引入了無蝸殼后向離心送風機。這種風機靜壓大，噪聲低，能在送風阻力增大的情況下保證司機室的送風量，同時將司機室噪聲維持在原有水準，為司乘人員提供了舒適的工作環境。

4 結論

六軸雙源制電力調車機車通風系統設計合理，能在良好滿足各部件通風冷卻要求與司乘人員舒適度的前提下充分節省機械間空間，提高機車的空間利用率，是一種值得推廣的設計理念。