干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 风沙地区内燃机车空气滤清系统

Arid

	风沙地区内燃机车空气滤清系统
	张发; 吉荣廷; 杨慧; 张红光; 张兰所; 萨殊君; 钱家强; 陈俊水; 贾建新
完成单位	呼和浩特铁路局科研所
登记(发布)日期	2006
中文摘要	①课题来源与背景地处北部边疆的内蒙古几千公里的铁路运营线,常年遭受风沙的侵害。近年来,虽然国家下大力气治理沙漠恢复植被,大部地区沙尘天气明显减少,但沙尘暴还时常发生,特别是集二线、乌吉线、包兰线,年降雨量少,气候干燥,沙尘天气频繁发生。当沙尘暴来临时,漫天沙尘遮天蔽日,能见度不足2米,人们辨不清方向无法行路。机车司机看不到前方路面的状况和信号,无法运行甚至全线停运。我局配属的多数为东风4型内燃机车,集二线、乌吉线主要车型是东风4B型内燃机车,原机车空气滤清器滤清能力有限,存在过滤面积小,密封性能差,空气流短路旁通等问题,过滤精度达不到铁道部行业标准TB/T2723-1996的要求。沙尘绝大多数直接吸到发动机内部,加速了机车零部件的磨损。在我局使用内燃机车的之初,由于风沙的侵害,造成内燃机车的机破临修甚多。例如,1988年1474号机车运行至德日斯图车站遇到沙尘暴袭击发生机破,该机车出厂后仅走行了6万公里。经解体检查发现,柴油机进气道稳压箱内四壁贴了一层5毫米多厚的细沙,进气道、钢板网滤芯到处都是沙尘,发动机缸套、活塞全部拉伤报废,直接经济损失7万元之多。在这以后的十几年中,我门对机车空气滤清进行了坚持不懈地探索研究,采取了堵漏的办法,加装无纺布三级空气滤清,四级滤清等措施,取到了很好的效果。机车再没有因为沙尘暴而发生机破、临修。这样做机车缸套、活塞等主要零部件在风沙季节也只能维持运行8万公里,每年路局为此项投资700～1000万元的整备费,投入的人力物力是相当大的。因此,研究设计一种新型的、效率更高的空气滤清装置势在必行。根据铁道部2003J 033科技研究开发计划,针对风沙地区特点,对内燃机车在风沙地区滤清系统进行系统地研究实验。 ②技术原理及性能指标技术原理： (1)东风4B型内燃机车旋风筒+钢板网空气滤清器风沙地区使用存在的问题旋风筒滤清器在实际使用中滤清效率很低,主要现象表现为;旋风筒滤清器下侧有几个小沙袋,乘务人员应定期用手捏沙袋把沙子排出。但是,由于它的分离效率低,分离出的沙粒有限,沉积在底部的沙粒很少,在中检时我们检查都证实了这一点。因此,乘务人员基本上不去排沙。那么沙尘到哪去了呢？只有一种解释,直接通过旋风筒滤清器进入下一级滤清器。钢板网第二级滤清器其过滤原理是靠钢板网浸油后用油吸附沙子颗粒达到滤清效果的,其效率随使用时间的延长而下降。当机油吸附满沙粒后,钢板网滤清器就失去了它的作用,大量的沙粒直接通过钢板网进入到发动机内部,对发动机造成危害。尤其是遇到沙尘暴时,毫无疑问,它的滤清效率降为0。即使前面加上一层无纺布滤材,由于系统密封性差和滤材本身的滤清精度不高,也不能起到根本性的作用,所以说这种结构不适易于北方风沙地区的应用。 (2)纸质空气滤清器存在的缺陷纸质空气滤清材料的滤清效率和容沙量明显优于钢板网,但是由于设计缺陷,在安装过程中,主要靠操作者的责任性来保证安装精度,实际使用中,由于构架变形,加上视野条件差,极易造成空气滤芯安装不到位,密封圈起不到密封作用,形成短路旁通,造成空气滤清系统失效。 (3)涡旋管空气离心分离器+圆筒式纸质新型空气滤清系统的设计在滤清元件材料选定之后,我们设计了风沙地区内燃机车空气滤清系统,结构特点如下： 1)把原来的旋风筒滤清器拆掉,将原进风口堵上。把原来进风口下侧的4个百叶窗换成4组涡旋管空气离心分离器,每组由126个国际先进的涡旋管组成的离心空气分离器,4组总共由504个独立的涡旋管组成。下侧设有集尘箱,集尘箱排沙门设在车外,乘务人员定期打开排沙门,沉积的沙尘会自动排到车体外面,既不污染车内环境,减轻乘务人员的工作量,又提高了涡旋管分离器的分离效率。涡旋管前面设有V型滤网,以遮挡来自环境中的树叶、草木等絮状物。最前端还设计了一层很薄的复合纤维滤材,用于沙尘暴来临时,阻挡大部分的悬浮物。用螺钉固定在涡旋管空气离心分离器上面,根据需要可以随意拆装。涡旋管分离器特殊的结构,过滤效率高,对AC粗灰的过滤效率在92﹪以上,AC细灰的分离效率在85﹪以上 2)第二级滤清器采用纸质滤清材料,制成折叠式圆筒滤清器,和滤清器壳体采用罗纹加密封圈连接方式,保证了连接处的绝对密封,杜绝了连接处短路的可能性。每台机车采用18个Ф175×780的滤芯,过滤面积提高到原来的3倍,过滤精度进一步提高,空气流通阻力降低至原来的1/9,容尘量增大3倍,使用周期延长,过滤效果可靠。该滤芯具有过滤效果好,密封性能好,安全可靠,安装时只需将其拧紧即可,操作方便。 3)滤清器壳体和机车全部为焊接连接,保证密封可靠性能。吸气壳和滤清器壳体法兰之间采用密封胶条和海绵填料密封,吸气壳原来的各种口都采用钢板焊接堵死,保证进气道的严密性。性能指标：空气滤清系统,设计了4个涡旋管式空气滤器(504个涡旋管),每个涡旋管滤清器最大通气量3640m3/h;额定流量下进气口至清洁空气出口压降检测结果为0.79KPa;原始滤清效率检测结果为76.1﹪;共有18只折叠圆筒式空气滤清器,每只最大通气量808m3/h;额定流量下,初始压降检测结果为0.33KPa;原始滤清效率检测结果为97.2﹪;符合铁道部技术标准要求。 ③技术的创造性与先进性滤清器结构方案的设计,滤清形式的确立,滤清器滤芯的研究,是本项目的难点。这种高效涡旋管空气离心分离器的结构设计和应用,是国内首次研究并应用到机车上的,它的清灰方式也是首创。滤芯密封联接方式是新颖、先进的。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性该技术已达到成熟应用阶段,提高了内燃机车滤清系统的过滤精度、纳污量和使用的安全性。保证高精度、小流阻、长寿命以达到最佳滤清效果。引进新技术、新材料,同时控制源头从地面滤清着手,从根本上解决西部风沙地区对内燃机车长期以来的困扰。 ⑤应用情况 2003年11月12日,在赛汗塔拉机务段7163号机车进行了第一台加装改造以来,经过这一阶段的实际运用考核,使用效果良好,达到了预期的目的。现在截止目前,路局已投资1300多万元,在全局310多台东风4B、东风4C和东风8B内燃机车上推广应用。由于该成果的应用,有效地保护了机车免遭受风沙的侵害,减少了机车的机破、临修等故障,节约了燃油、机油,保证了机车功率有效发挥,效益显著。呼铁局一年可节约1500多万元的费用。同时,也给我局企业带来了年产值200万元的长期效益。
中文关键词	内燃机车 ; 空气滤清
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	U262
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001477242
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/241999
推荐引用方式 GB/T 7714	张发,吉荣廷,杨慧,等. 风沙地区内燃机车空气滤清系统[Z]. 应用技术,2006.