DF4型内燃机车增压器故障原因分析及解决措施

DF4型内燃机车增压器故障原因分析及解
决措施
第25卷第1期
2005年2月
铁道机车车辆
RAⅡⅣAYIDCOMOTIVE&CAR
v01.25No.1
Feb.20晒
文章编号:1008—7842(2005)01—0065—02
DF4型内燃机车增压器故障原因分析及解决措施
冯振领
(洛阳铁路分局机务分处,河南洛阳471002)
中图分类号:U262.11文献标志码8B
洛阳铁路分局宝丰机务段现配属DF4型内燃机车
83台,分别担当焦枝线关林一襄樊北,漯宝线宝丰一
平顶山东之间全部货运和部分客运列车的牵引任务,
年机车总走行1470多万km.特别是2003年7月实行
"长交路,轮乘制"改革以来,机车运用效率明显提
高,机车月走行公里在140万km以上,为确保洛阳分
局运输生产任务的完成做出了成绩.
由于该段担当的关林一宝丰区段线路坡道大
(6‰),持续坡道长(60km,俗称"上八站,下八
站"),牵引定吨多(3500t),机车老化严重(运用年
限在20年以上的机车占27.7%),随着机车的正常运
用,机车故障率明显增多,大部件破损严重,特别是
增压器故障尤为突出.2003年该段因增压器故障发生
机破20件,占机破总数的43.5%.为此,迅速稳定增
压器质量成为减少机破的首要任务.
1增压器工作原理简介
其工作原理是利用柴油机工作后产生的一定压力,
温度的废气,进入增压器涡轮中继续膨胀做功,带动
同轴的离心式压气机高速旋转,使进气得到压缩,并
通过中冷器冷却,提高气缸进气密度,达到提高柴油
机功率,降低燃油消耗率,提高机车经济效能的目的.
现DF4型机车装用ZN310型涡轮增压器,是在原
45GP802型增压器的基础上改造而成的.但由于其存
在不可克服的"三高"(即高速,高温,高负荷)弊
端,造成增压器故障率高,且运行中无法处理.实践
证明,运行中一台增压器发生故障,机车的整体功率
就很快从额定2100kW下降至800kW左右,下降幅度
达61.9%,在牵引定数3500t的情况下,机车无法正
常运行,这是增压器故障极易导致机破的重要原因.
2故障类型统计
2003年该段共发生增压器故障79件,其中造成机
破2O件,临修59件.故障分类如表1.
表12003年宝丰机务段发生的增压器故障类型统计
冯振领(1968一)男,河南驻马店人,高级工程师(收稿日期:2004—07—22) (2)喷嘴连续使用周期比较
60~针阀最多使用2个检修周期;
90~针阀至少可以使用5个检修周期不发生故障.
(3)平均油耗比较(表3)
表3平均万吨公里油耗■比较
针阀角度DF4客车/l【g(万tkm)-1DF7调车/t(千机小时)-1
按照表3机务段每月完成7000万tkm节油:
(47—45)×7000=14000kg=14t.
每月完成13个调车千机小时节油:
(30.5—29)×13=19.5t
14+19.5=33.5t
上述两项可节约燃油33.5t,经济效益显着.
经过一年来对该针阀偶件装车跟踪,从使用效果
来看,喷油器偶件故障大幅下降,针阀修换率由过去
1O万km7个多下降到现在2.6个左右,每月针阀偶件节支1.4万元,燃油节支9万多元,延长了机油更换
周期,可节约大量的人力,物力,财力.
4结束语
鉴于该针阀在诸多方面良好的优越性,阳泉机务
段从2003年1O月开始在全段客运,调小机车上推广使用,特别是调小机车机油稀释明显好转,喷嘴更换
率大大下降,节支效果十分明显,使用性能十分稳定, 该针阀具有较好的推广性.
铁道机车车辆第25卷
由表1可知,在增压器故障中,尤其以压气机叶
轮破损,转子卡滞和涡轮端叶片故障最为突出,共导
致机破17件,占机破总数的85%;造成临修39件,
占临修总数的66.1%.
3增压器故障原因分析
(1)转子组件改造不彻底
由于存在"三高"现象,造成增压器工作环境相
当恶劣,所以对增压器转子组件的材料,加工工艺都
要求很高.但由于ZN310型增压器是在原45GP802型增压器基础上改造而成的,现增压器在转速,负荷上
均明显提高,而转子组件的材料及加工却与原增压器基本相同,从而出现"小马拉大车"现象,随着运用
周期延长,造成增压器故障率不断升高.压气机端叶
片是整个转子组件最薄弱的环节,疲劳寿命短,因此
最先破损,这也是压气机端叶片破损率高的主要原因.
(2)波纹管衬套破损打坏增压器
大小波纹管衬套发生掉块,破损故障,除与柴油
机的热负荷高有关外,主要与原设计结构有关.原设
计大小波纹管衬套为薄壁(0.8n'lin),固定式结构,且
是焊接在波纹管上的,运用中由于受高温,高压,高
频气体的冲击作用,容易发生材质变形,而波纹管衬
套同心度偏差大,使得气体流通不畅,产生附加分力, 造成焊接处产生原始裂纹,并迅速发展为掉块甚至全部脱落.这些脱落的碎块进人增压器涡轮端,打坏涡轮,导致增压器破损.
(3)受季节变化影响大
根据对宝丰机务段多年来增压器故障统计分析,
每年的夏季是增压器故障的多发期.其主要原因是夏季大气温度高,柴油机气缸的实际进气密度相对较小, 而柴油机功率未变(无季节修正标准),这就导致夏季柴油机总管温度相对较高,则增压器涡轮进口废气温度,能量也较高,造成增压器工作转速较高,超负荷
工作时间,频次较长,因此故障率增多.
(4)增压器未实行寿命管理,超期服役严重
由于没有实行寿命管理,造成增压器部件没有报
废期限.目前增压器转子组件的使用周期大部分已超过4年,而大修单位也只是在转子组件的检测,试验
手段上下功夫,并不全部更新(规程也未要求),这就
造成增压器超期服役现象,直至增压器发生故障. (5)检修工艺,技术资料匮乏
DF4型机车上装用的增压器基本型号为ZN310型, 经过多次技术改造后,目前增压器种类较多,主要有
ZN310E,ZN310LC,310LC一1,ZN310LSG,ZN310G 等型号.而与之相对应的检修工艺和技术资料却非常匮乏,各种数据尺寸和技术标准几乎没有,检修质量也难以保证.
(6)增压器大修质量不高
2003年发生的20件机破中,有11件为大修增压
器质量问题所致,占机破总数的55%.由于增压器质量包保为一个中修期,责任列增压器大修单位,但因机破造成的各种损失却由机务段承担.
4采取措施
(1)更换新型波纹管
改用厚壁(2.0mm),浮动式衬套的波纹管,以增
加波纹管的强度,解决原波纹管衬套变形,裂损故障, 避免打坏增压器涡轮叶片.2003年共打坏增压器故障16件,更换新型波纹管后,此类故障得到了彻底解决.
(2)加强对压气机叶片探伤
除按检修范围要求"双小修互换增压器"外,机
车小修时也将增压器下车,对压气机叶片进行着色探伤检查,发现裂纹立即更换,避免事故扩大.
(3)加大日常检查力度
机车小辅修,中检,普查整修时,加大对大小波
纹管,增压器各部状态的检查,整修力度,发现漏烟
处所必须拆检,同时,打开压气端盖,手动检查增压
器转子是否灵活,叶片可见部分保证无裂纹,提高增压器的运用可靠性.
(4)整定机车功率
机车年度鉴定时,对机车功率进行核定,调整,
并对柴油机燃油压力波和工作情况进行检测,及时处理各类隐患,全面提高机车的热力状态,消除因季节
变化对增压器的影响.
(5)加强质量信息反馈,严把配件质量关
积极向大修厂家反馈,畅通信息渠道,要求厂家
针对大修存在的质量问题进行攻关,提高增压器大修质量.同时,必须购买铁道部定点厂家生产的增压器及其配件,产品"合格证"齐全,保证配件质量可靠. (6)定期更换增压器机油滤芯
严格机油定期化验,增压器滤清器清洗更换,保
证增压器轴承油润良好,防止轴承拉伤或转子卡滞. 5效果及建议
通过采取有针对性技术措施,增压器故障基本得
到了控制,2004年15月份,该段因增压器故障造成机破3件,较去年同期降低62.5%.虽然如此,但与
铁路局围歼机破的目标仍差距较远,为彻底解决增压器存在的质量问题,确保运输安全畅通,特建议: (1)增压器统一实行寿命管理.(2)进一步提高
增压器大修质量.(3)完善各种类型增压器大修工艺.。