刘大为
中车大连机车车辆有限公司检修分厂 辽宁大连 116021
摘要：经济社会的进步促进了交通运输行业的发展，但同时也对其提出了更高要求。自第一条电气化铁路问世至今，我国始终致力于发展以电力牵引为主、以内燃牵引为辅的电力机车行业，并获得了一定成果，在提高运输速度和效率、运载和过载能力、稳定安全性能和整体经济效益方面发挥了优越性。但在实践中，电力机车机械间通风过滤系统仍存在技术短板。本文基于相关实践经验，对通风过滤系统现存问题进行分析，并提出优化和改进措施。
关键词：电力机车；机械间；通风过滤系统分析；优化改进
引言：
随着电力机车行业的不断发展，我国电力机车的种类逐渐丰富、性能逐渐提高。目前，电力机车按传动形式分为个别传动、组合传动，按电流制分为直流、交流。实践经验表明，电力机车运行的稳定性主要取决于内部电气部件的散热性能。机车内部空间有限且设备功率普遍较大，一旦产生大量热量不能及时散发，将造成电气线路绝缘失效、火灾等后果。仿真技术的应用，有利于模拟发热、散热情况，及优化传感器布置的合理性、有效降低研发成本。
1 交流传动电力机车通风系统优势
实践经验表明，由于电力机车内部空间有限、大功率电气设备密集，辅助滤波柜等设备在运行中会产生大量的热，散热问题是影响电力机车运行安全性、稳定性、高效性的主要因素之一，而散热性能也在一定程度上决定了电力机车的先进性。随着我国科学技术的发展，交流传动技术的产生推动了机车通风方式的变革，经过时间探索逐渐出现了独立通风方式、车顶夹层通风方式等新型电力机车及动力车通风方式。
与直流传动机车相比，交流传动机车通风系统主要具备以下优势：第一，通风冷却部件较少、系统较简单。在传统的直流传动机车中，电动机、冷却器、电抗器、电阻柜、硅整流机组等部件都需要进行通风冷却，且通风要求较为苛刻、复杂；但在交流传动机车中，一般只有牵引电动机和主冷却器（主变流器水散热器和主变压器油散热器的合成）需要进行通风冷却，这极大地简化了通风系统的工作和设计。第二，交流传动机车通风系统对冷却空气的含水量、清洁度要求较低。直流牵引电机的换向器对空气中灰尘颗粒等较为敏感，因此一旦冷却空气中含尘量过高或灰尘颗粒过大，可能造成牵引电机无法正常工作，进而影响整个传动机车的正常运行；另外，直流牵引电机严禁水滴进入，对冷却空气的要求较为苛刻。但交流传动牵引电机不仅允许含水滴空气进入，且对于清洁度也相对宽松。第三，在交流传动机车变流器的冷却时，以水冷系统代替直流传动机车的风冷系统，避免冷却空气中的水滴、灰尘与变流器元件直接接触，有利于降低对变流器元件的影响、增加整流器件的可靠性和稳定性。
2 交流传动电力机车通风系统运作模式及弊端
在实践中，不同的交流传动电力机车通风系统运作模式不尽相同。
以辅助滤波柜通风系统为例，其采用车体通风方式进行冷却，首先利用辅助滤波柜产生空气负压（进风口车内负压一般为100～200Pa），将车外空气通过车体侧墙过滤器和百叶窗吸入辅助滤波柜；然后，通过空气加压，将冷却空气引向电抗器表面进行冷却。
但这种模式存在一定弊端。首先，由于风机流量数据（约为 1.5m3/s）和风机压力数据（约为 1000Pa 左右）是通过辅助滤波柜单独试验得出的，存在一定假设和前提，但在实践中，冷却风进入车内后，将经过5个不同部件，且形状、大小各异，将产生不同阻力，进而造成实际风机流量和压力数据不同于理论计算，这些误差可能降低冷却效果。其次，受机车设计所限，针对冷却风流量和压力的检测和试验只能在部件未完成安装时进行，一旦安装完毕，将无法在实际操作中进行调整。上述两点可能造成实际操作中冷却风的压力和流量不足，导致散热不及时、绝缘性能降低、电抗器烧损等后果。如何在保证冷却风流量及风压的前提下优化设计参数、降低生产成本还需要进一步研究。
3 交流传动电力机车通风散热方式
3.1 8K机车车体通风方式
在实践中，8K电力机车主要采用集中惯性滤清器通风方式，这种方式可以使空气清洁度达到90%。具体而言，首先，关闭机车走廊门形成完全封闭的机械室；其次，运行机车上的通风机，将机械室内部空气抽出，形成负压力环境，此时车外空气将从侧墙后部左右两侧的百叶窗进入到惯性滤清器；接着，惯性滤清器开始工作，利用空气与灰尘和水等颗粒质量不同、惯性不同的特点进行分离，灰尘和水由于质量大将直接冲向端头集尘槽后排出车外，而空气经过135°的急转弯后流向各个需要通风的设备进行通风冷却。惯性滤清器是 8K 机车通风系统的重要部分，通过通风截面先变小再扩大的过程，通向集尘槽的截面狭小，有利于加速灰尘、水和空气的分离，而大风柜里风道扩大，气流阻力减小，进而提高过滤清洁度，降低对设备和部件的损害、优化冷却效果。
3.2 6K 机车独立风道通风方式
在实践中，6K电力机车一般采用独立风道通风方式，将整个机车待冷却设备分为4个独立的通风系统，分别为牵引电动机、牵引变压器、制动电阻和主整流柜。独立风道通风方式主要具有以下特点：第一，具有独立风道。第二，采用动力惯性滤清器。由于动力机车经常运行于黄土高原等多灰尘、多风沙、多雨水等不利环境下，为了保证电气设备运行可靠性，需要为电气设备创造清洁的车体风道内部及风道外部工作环境，所以采用动力惯性滤清器是必然选择。第三，进柜前有长的风道保证冷却风的清洁度满足需求。第四，适当放风使车体内部具有正气压。设置排风机有利于解决惯性滤清器的通风损失和空间占有问题。
4 结语
综上所述，交流传动电力机车的产生和发展，有利于降低通风过滤系统在散热中面临的阻碍，进而保证电力机车的正常运行。为了进一步提高通风系统的性能、发挥电力机车的功能，相关机构及人员应当从设计、使用、维修、优化等各个阶段促进电力机车通风系统的发展，同时尽量降低投入成本、提高经济效益，促进电力机车和铁路运输行业的发展。
参考文献：
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