某型号机车高温环境冷却能力校验

某型号机车高温环境冷却能力校验

王逸初 苏健

中车大连柴油机有限公司， 辽宁 大连 116022

摘要：本文通过对某型号机车加装数据采集系统并在西亚某地进行机车自负载及线上运行采集数据，分析并校验该型号机车高温环境冷却能力。

关键词：西亚；机车；冷却；校验

1前言

我公司共出口西亚某地4台某型号内燃机车，前期2台机车于2017年交付，目前处于运营状态，后2台机车于2019年3月到段，已交付1台。现场服务组反映在当地夏季5月至9月期间，柴油机出现滑油温度高、滑油末端压力低等问题，给柴油机留下了一定的事故隐患。为掌握在当地高温天气机车及柴油机的详细运用信息和使用情况，并在出现问题时能够及时记录相关参数，为后续机车及柴油机的设计提供数据支持，确保后续机车在伊朗更加稳定可靠地运用，对其中一台机车加装数据采集系统，对油、水及进排气的温度、压力等运用数据进行采集、汇总并校核机车在高温环境中辅助系统冷却能力能否达到设计要求。

2试验时间与地点

时间：2019.8.3～2019.8.12

地点：西亚某地

3试验设备

试验设备主要包括转速传感器、温度传感器、压力传感器、嵌入式一体化工控机及柴油机数据采集单元。

4.试验准备

试验计划采集数据明细表如表1所示：

表
1高温试验采集数据明细

试验准备工作主要包括管路改造、调试采集系统与布置采集仪3个方面：

4.1.管路改造

将柴油机及辅助系统需要加装传感器的管路拆下，钻孔后焊接相应的传感器座。

4.2布置采集仪

根据机车条件及线束长度，确定将采集仪布置于机车传动间走台位置，该处平台布置采集仪大小比较合适且航空插头插拔空间足够，在插头全部插好后用扎带绕采集仪固定于平台，防止机车运行震动导致采集仪晃动。

4.3 3号机车预试验

为确保正式试验能够顺利进行，我们计划在正式试验前进行一次预试验。

当地海拔1600米，当时环境气温42℃，自负载做20分钟后，机油温度达到92℃，机油温度高报警。

由于在自负载过程中用点温枪测得的各测点温度要低于微机显示温度约7-8℃，温差过大，且柴油机各测点机油压力均在正常范围，试验人员提出微机显示温度要比实际温度偏高，建议标定各传感器实际阻值来确认实际温度。

第二日一早，经过试验人员将机车辅助系统上的Pt1000传感器与采集系统采用的Pt100传感器配合点温枪以及现场的几种温度计进行粗略标定后，确认两种传感器与温度计测得的数值存在偏差，Pt100传感器误差较Pt1000更明显，但是不能确认哪一个传感器误差较大。由于暂时无法准确标定两个传感器，先将两传感器恢复到机车上，暂按降低4℃进行高温试验，后续将两传感器带回厂内进行标定，相关试验数据在得到标定结果后进行修正。

5试验内容

5.1 3号机车高温试验自负载部分

5.1.1试验过程

3号机车高温试验自负载起机40分钟后，机油温度达到85度，一分钟没有波动，但是此时电阻制动盒出现故障，强制卸载，将4号车电阻制动盒更换至3号机车后，修改机车功率至2100kw后进行第三次自负载试验，试验进行20分钟后电阻制动盒又出现故障机车卸载，由于缺少电阻制动盒，机车无法再进行长时间自负载试验，高温试验自负载部分结束。

5.1.2自负载试验小结

由于当地气温较高，长时间自负载试验易造成机车电气部件损坏，在有限的时间里并未采集到的有价值的数据。

5.2机车上线运行高温试验

5.2.1机车运行线路情况

机车主要运行路线单程400公里，机车长大坡道运行千分之十，最长的坡道满负荷运行时间在45分钟左右。

5.2.2上线运行试验小结

03号机车于8月4日晚离段上线运行，8月8日回段，发现工控仪发生死机现象，重新调试后再次上线运行采集数据，8月12日回段，数据完整采集并储存在工控仪中。分析数据后发现，司机操作机车手柄回落至0位时，滑油末端压力最低达到1.12公斤，柴油机设计有“滑油末端压力低停机”的保护机制，该机制下当柴油机末端压力低至0.8-1公斤时机油压力开关动作使柴油机停机，滑油末端压力过低，机车在实际运行中存在突然在线路上停车的风险。

6标定传感器与系统误差

6.1标定温度传感器

由于驻地条件有限，每个传感器标定手握温度与沸水温度两个值，传感器标称精度为UTEC46-202CLASS2，误差在±1.4℃。根据当地海拔，水的沸点为95.1℃，手握温度用温度计测得为33.5℃，依据粗略标定结果，所有传感器在标称精度范围内，并没有大幅度偏离真值现象。

6.2标定系统误差

由于在采集系统工作时，在测点传感器处直接测量电阻温度较工控仪显示温度偏低，且传感器至采集仪电缆较长，所以对传感器至采集仪电缆进行电阻测量确定系统误差。根据Pt100分度表，1.1欧姆电阻产生的温升为1.1/0.385=2.85℃，由于采集仪保留到整数位,系统整体偏高约3℃。

7整理试验数据

在确认传感器精度及系统误差后，对采集仪采集的数据进行修正与整理。可得出较为准确的试验数据，结合进气温度数值，可找到机车在最恶劣的环境下运行的数据。

8试验结论

从相关对比试验数据可以看出，在标定转速下柴油机各处机油压力能够达到要求，但是由于低温水散热效率不够，低温水进机温度有时会超过70℃，在手柄突然回到0位时存在柴油机末端机油压力降低到略高于1公斤的情况，柴油机末端压力设置0.8bar时自动停机，如此低的末端压力存在停机隐患。依据此结论，后续机车辅助系统设计需要提高冷却系统散热并提高冷却系统的可靠性，避免因冷却系统失效造成柴油机停机甚至碾瓦等重大故障，提高机车整体可靠性，为公司开拓西亚铁路市场贡献力量。

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