HXD3B型机车VOITH原装冷却塔散热器故障分析及改造方案

陈新建

摘 要：HXD3B型电力机车部分机车冷却塔采用了分体式芯体散热器，对分体式芯体散热器的常见故障进行分析，并给出解决方案。

关键词：HXD3B型机车;分体式芯体;冷却塔

1    概述

HXD3B型机车于2009年起开始配属北京局丰台机务段，机车上线后运行稳定，但随着夏季的临近，该车型冷却系统开始出现问题，冷却塔频繁出现散热故障，导致多辆机车牵引变压器油温过高。经过检查发现，发生故障的冷却塔复合冷却器均为分体式芯体构造[1]，其他型号的冷却器均无故障。

2    冷却塔机构及工作原理

每台HXD3B型电力机车配备两台冷却塔，冷却塔用来冷却主变压器油和主变流器的纯水加乙醇混合液，1号冷却塔的冷却功率为350 kW，用来冷却变压器和1、3号主变流器，2号冷却塔的冷却功率为275 kW，用来冷却主变压器和2号主变流器。冷却塔主要由通风机组和散热器两部分组成，通风机位于冷却塔的上部，下部是由水散热器和油散热器两部分组成的复合式散热器（上部分水散热器，下部分为油散热器）[2]。

冷却塔的空气走向：车外大气、离心沉降过滤器、车顶进气间、通风机、水散热器、油散热器、车体底架、大气。车外的空气经由冷却塔通风机吸入，穿过冷却塔的水散热器和油散热器排向车底大气空间，以降低散热器流动介质的温度[3]。

3    冷却塔故障分析

HXD3B机车的冷却塔按照其组件产地分为3种，即进口原装整部件（德国VOITH组装整塔）、部分国产化部件（德国VOITH部分组件，国内组装）、完全国产化组件。

这3种形式区别之一：德国VOITH组装整塔和其进口组件的散热器分为油散热器和水散热器，通过69 mm高支架连接组成，即油、水散热器之间有69 mm间隙隔离，国产化散热器为油、水一体的复合式冷却器。

春季末期随着温度的升高，空气中的柳絮等悬浮物会增多，悬浮物会随着空气通过机车冷却塔的通风道。由于VOITH原装整塔和其進口组件的油、水散热器之间存在69 mm的间隔，空气中的杨柳絮在气体压力的作用下，透过上层的水散热器，逐渐聚集在下层的油散热器表面，并且随着风压的衰减，油散热器表面聚集的柳絮会逐步形成硬化层，从而影响变压器油的散热效率。加之清洗不到位，最后导致采用分体式芯体散热器的机车冷却塔故障频发，严重影响了机车的正常运行。由于冷却塔原清扫口过小，给机务段的维护工作带来了极大的困难，因此，需要对冷却塔进行改造，以方便清理。

4    冷却塔改造方案与维护措施

4.1  改造方案

针对德国VOITH组装整塔和其进口散热器组件组成的冷却塔，在冷却塔的下箱体部位（芯体分离空间的正面）挖开一个检修孔，方便检修与清理柳絮等杂物。开孔位置如图1所示。扩大冷却塔下箱体原有的清扫孔，在下箱体原来的清理孔处重新开出长条孔，开孔大小与散热器芯体分离空间纵向面积等大，在开孔处焊接支撑底板，并在支撑底板周边镶嵌橡胶密封圈，用防丢失型螺栓将密封盖与支撑底板相连接。

图1  开孔位置

4.2  维护措施

针对配备了分体式芯体散热器冷却塔的HXD3B型机车，在夏季来临之前要加强对冷却塔功能的检测，定期通过目测和采用风速测量仪器检测散热器出口风速的方式来确定散热器的工作状况。打开观察盖，如发现油散热器表面有较多杂物沉积，需及时对散热器进行清理。

通过目测观察无法确定油散热器表面的附着物是否已经影响散热器的工作时，可用风速测量仪测量出风口的风速。测量时应确保各项操作准确无误，根据冷却塔试验项目要求，分别测量不同位置的风速，记录数据并与冷却塔的试验项目要求进行对比，如测量数据低于冷却塔正常工作时的最低通风量，则应该对散热器进行清理。清理时需按照机车的使用说明进行操作，避免损坏芯体。

缩短冷却塔的检查周期，定期检查散热器表面的杂物附着程度和检测冷却塔出风口的风速，发现散热器效率下降时要及时清理，避免造成冷却塔散热器故障，影响机车的正常运行。

5    结语

配备德国VOITH组装整塔和其进口散热器组件组成的冷却塔的机车，投入使用时因没有考虑到中国现实的环境，导致柳絮等漂浮物进入散热器内部并大量沉积，出现了油散热器堵塞的情况。实行开孔方案并加强检查清理散热器后，故障率大幅降低，机车可在正常工况下平稳运行。

[参考文献]

[1]郑志刚.HXD3B型机车冷却塔复合冷却器空气翅片分体式芯体故障分析及对策[J].电力机车与城轨车辆，2011（6）：74-76.

[2]中国北车集团大连机车车辆有限公司.HXD3B型电力机车培训教材（暂行）[M].大连：北车集团大连机车车辆有限公司，2014.

[3]张亚军.HXD3B型交流传动电力机车通风冷却系统[J].电力机车与城轨车辆，2010（2）：10-13.