浅谈风沙地区铁路东风8 型内燃机车空气滤清系统的改造

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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2020.02 （下）1 问题提出
嘉策铁路为甘肃省酒钢集团公司企业自备铁路，该铁路起于酒钢厂区嘉兴站，止于中蒙边境口岸策克站，全长约460公里，其中甘肃境内114公里，内蒙古境内346公里。

嘉策铁路地处内陆半干旱—干旱荒漠区，穿越的内蒙古额济纳旗地区，气候干燥，具有干旱少雨、蒸发量大等气候特点，为强风、沙尘频发区，年平均≥8级以上大风日数44天，大风长伴随沙尘暴。

全线沙害线路约150km，运营环境恶劣（图1）。

内燃机车空气滤清系统是柴油机的重要保护装置，作用是给柴油机提供滤清后的清洁空气。

嘉策铁路全线采用内燃
机车牵引，东风8型内燃机车运用过程中，由于沿线沙尘大、原车空气滤清系统存在局限，沙尘或其他杂质极易进入柴油机内，污染、堵塞机车柴油机活塞、活塞环和气缸套等部件，造成拉缸或活塞、活塞环、气缸套等磨损过限，活塞环弹力消失、折断或开口未错开，使燃气传入曲轴箱，造成柴油机故障。

一旦出现类似故障，维修需要耗费大量的人力、物力，增加检修工作量，提高生产成本，影响正常运输的生产秩序。

2 东风8型内燃机车原车空气滤清系统存在的局限
针对嘉策铁路风沙大的气候特点，东风8原车空气滤清系统主要存在以下局限：2.1 滤清效率低，滤清效果差
东风8原车空气滤清系统由惯性式空气滤清器、金属板网滤清器组两级过滤系统组成，柴油机工作时，空气经惯性式空气滤清器粗滤、金属板网滤清器组细滤，最后，经增压器进入柴油机燃烧室。

这种空气滤清系统对沙尘的过滤效果差，适用于无沙尘或沙尘小的地区。

嘉策铁路沿线风沙大，沙尘细如面粉，原车空气滤清系统无法有效过滤沙尘，极易导致沙尘进入柴油机燃烧室。

2.2 进风口金属过滤网面积小，异常情况进风量不足
东风8原有空气滤清系统中，车体外侧的进风口金属过滤网面积小，嘉策铁路严重风沙天气，当沙尘大或过滤网吸
浅谈风沙地区铁路
东风8型内燃机车空气滤清系统的改造
艾战勇
（中铁一局集团新运工程有限公司，陕西 咸阳 712000）
摘要：本文针对嘉策铁路风沙大的气候特点，对东风8型内燃机车原车空气滤清系统存在的局限进行了分析，提出了改造方案，改造后投入运用的机车空气滤清系统质量稳定。

关键词：风沙地区；东风8；空气滤清；改造
中图分类号：U215.1 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）02（下）-0199-02
附树叶、杂草、塑料袋等异物后，有效进风面积减小，进气阻力增大，将导致燃烧不充分，排气温度升高，出现排气管裸露处发红、柴油机冒黑烟、功率下降等问题，造成柴油机零部件热负荷过大，影响燃烧室零部件和增压器的使用寿命和可靠性。

3 对东风8型内燃机车原车空气滤清系统进行改造3.1 改造方案
通过拆除原车所有空气滤清系统，加装新的空气滤清系统，实现四级空气滤清作用，即车体外空气→车体外进风口金属过滤网→惯性式空气滤清器→圆筒形纸质滤清器→油滤钢板网滤清器组，最后，经增压器进入柴油机燃烧室，满足进气量、进气阻力、空气滤清效率等要求，改造方案为：3.1.1 拆除原车所有空气滤清系统
主要包括：拆除东风8机车原车2个空气滤清系统上箱
体，切割原车的2个空气滤清系统下箱体，拆除原车2个增压器进气道，切割移位原车2个车体通风机，焊接封堵原车6个进风口。

3.1.2 加工待安装空气滤清系统
主要包括加工4个空气滤清系统上箱体（以下简称“空滤上箱体”）、12个空气滤清系统下箱体（以下简称“空滤下箱体”）、12个车体外进风口金属过滤网，2个增压器“人”字型进气道，16组油滤钢板网滤清器。

3.1.3 安装新的空气滤清系统
主要程序为：各项准备工作→全车测量定位→待安装空滤箱体、进风道注水试验→安装增压器“人”字型进气道→切割车体进风口→焊接空滤下箱体安装座→安装空滤下箱体→焊接空滤上箱体安装座→安装空滤上箱体→安装空滤下箱体至上箱体帆布罩→安装空滤上箱体至增压器帆布罩→静态检查验收→动态检查验收。

3.2 主要改造项目
3.2.1 加装空滤上箱体，增加油滤钢板网
改造过程中，加工空滤上箱体
4个，每1个空滤上箱体对应3个空滤下箱体，在每个空滤上箱体进风口上部加装油滤钢板网，由筛网目数极小的数片金属纱网组成，充分侵油后安装，当空气经过时，通过油膜吸附沙尘，起到空气滤清的效果，避免因前级滤清系统失效而发生问题。

图1 嘉策铁路风沙
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研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新
中国设备工程 2020.02 (下
)
图2 
上箱体内安装的油滤金属板网
图3 上箱体
3.2.2 加装空滤下箱体，增加两级过滤系统
改造过程中，加工空滤下箱体12个，安装在动力室，每侧安装6个，每个空滤系统下箱体内安装1个惯性式空气滤清器和3个圆筒形纸质空气滤清器滤芯，增加两级过滤，起最主要的过滤作用，极大地提升了过滤效果。

（1）加装惯性式空气滤清器。

惯性式空气滤清器为尼龙注塑件，安装在空滤下箱体内下部，每个箱体安装1个，每个惯性式空气滤清器上面有54个旋风筒，当外界空气进入旋风筒后，由于叶片的作用，使空气产生旋转，干净空气由中间经空气滤清系统腔道通过，而灰尘等质量大的杂质在离心力作用下，碰撞旋风筒壁面进入排气腔，从而达到滤清空气的作用，沙尘的过滤效率达到75%及以上。

（2）加装圆筒形纸质滤清器。

为了提升过滤效率，保证过滤效果，通过比较方形纸质空气滤清器滤芯、圆筒形纸质空气滤清器滤芯和袋式空气滤清器滤芯，最终确定改造为圆筒形纸质空气滤清器滤芯，主要原因为：一是方形纸质空气滤清器滤芯安装到位后，主要通过滤芯下部螺栓，将滤芯顶压在空滤下箱体上部的安装座上，利用滤芯上部的密封条起密封作用，机车运行中因振动等原因可能出现滤芯松脱、密封不严等情况，形成漏空缝隙，沙尘伴随空气从漏空缝隙进入柴油机燃烧室，造成柴油机故障。

而圆筒形纸质空气滤清器滤芯，通过螺纹直接安装在空滤下箱体上部的安装座上，能很好地解决这一问题。

二是虽然布袋式空气滤清器滤芯过滤效果好，但由于嘉策铁路风沙大，需要频繁更换滤芯，经专业技术人员测算，布袋式空气滤清器滤芯成本是圆筒形纸质空气滤清器滤芯的5～6倍，最终确定改造成圆筒形纸质空气滤清器滤芯。

圆筒形纸质空气滤清器滤芯，具有滤清效率高、成本低、寿命长、重量轻等特点，安装在空滤下箱体的上部，每个箱体安装3个滤芯，空气经惯性式空气滤清器粗滤后，经过圆筒形纸质空气滤清器滤芯细滤，将空气中的沙尘进行过滤，这是空气滤清系统中最细、最主要的过滤器，沙尘的过滤效率达到97%及以上，极大地提升了过滤效果。

3.2.3 车体外进风口金属过滤网改造
针对原有进风口金属过滤网面积小，异常情况进风量不足的问题，在车体上切割进风口，安装进风口金属过滤
网组12个，与车体内空滤下箱体中惯性式空气滤清器组一一对应。

与原车相比，一是进风口金属过滤网面积大幅增加，即使在个别进风口堵塞的情况下，也能保证有效进
风面积；二是为了提升过滤效果，每个进风口金属过滤网组由3片筛网目数不同的金属网组成，能过滤大部分异物，
提高了过滤效率。

图6 加工金属过滤网 图7 在切割好的 进风口安装金属过滤网
3.2.4 补强帆布罩两端的密封性
改造后的空滤上箱体和增压器之间、空滤上下箱体之间，使用帆布罩柔性连接在一起，以便机车振动时仍能正常工作，避免出现裂损。

由于嘉策铁路风沙大，严重风沙天气，柴油机高速运转时帆布罩承受的空气吸力增大，容易在帆布罩两端出现缝隙，因此，帆布罩安装到位并使用金属卡子固定后，再使用绝缘防火电工胶带，对帆布罩两端裸露部位进行二次缠绑，对密封性再次进行补强，确保帆布罩作用良好。

4 取得的效果
通过开展以上空气滤清系统改造工作，对柴油机所需空气实现了四级过滤，空气滤清器总成的过滤效率达到99.5%及以上，满足了柴油机工作需求。

面对嘉策铁路风沙大的气候特点，2018年改造后投入使用的东风8型内燃机车，未发生空气滤清系统失效导致的柴油机拉缸或活塞、活塞环、气缸套等磨损过限故障，实践中效果显著，保证了运输生产的稳定。

参考文献：
[1]杨兆昆,王岳松,李小光.铁路机务岗培统编教材 东风8B 型内燃机车乘务员[M].北京:中国铁道出版社,2002.
[2]中华人民共和国铁道部.内燃机车用空气滤清器[M].北京:中国铁道出版社,2013.
[3]辛忠德.近三十八年额济纳旗风速年际变化特征分析[J].内蒙古科技与经济,2019(17):50-52.
图4 下箱体内安装的 图5 安装完毕的 两级过滤系统 上箱体、下箱体。