动车组牵引变压器油冷却器堵塞分析及其清洁工艺

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与 高 压 风 吹 扫 相 比 ,高 压 水 冲 洗 不 会 造 成 空 气 污 染 ,且清洗效果更好,但高压水冲洗后,必须采用压 缩空气将翅片吹干,否则翅片更易被灰尘堵塞。另 外 , 在 实 施 过 程 中 ,高 压 水 冲 洗 与 高 压 风 吹 扫 一 样 ,存在 几乎相同的缺陷:
一 是 清 理 效 果 不 彻 底 。高 压 水 冲 洗 内 部 翅 片 表 面 效 果 虽 然 比 高 压 风 好 ,但 是 进 入 的水流压力仍然有 限, 也无法彻底清除沉积内部翅片表面的结垢。
2 油冷却器的常用清洁工艺及其缺点
1 . 2 超温故障及堵塞问题分析 动 车 组 在 运 行 中 ,常 常 出 现 牵 引 变 压 器 温 度 继 电
器 报 警 (尤 其 在 夏 天 ),造成临修停车事故,严重影 响 了 车 辆 的 正 常 运 行 。检 查 发 现 ,除冷却油实际温度 高 于 变 压 器 的 保 护 值 外 ,变 压 器 主 体 部 分 和 油 冷 却 器 的冷却循环系统都正常工作。对故障动车油冷却器开 盖 做 进 一 步 检 查 ,发 现 油 冷 却 器 进 风 口 表 面 覆 盖 大 量 柳 絮 、粉 尘 、昆虫尸体等杂物,芯 体 翅 片 的 间 隙 (芯 体 通 道 )被灰尘堵塞,如 图 3 所示。由此判断,动车 组牵引变压器超温报警主要是油冷却器散热不良所 致。
2
高压
吸尘器
高压
水冲
风吹
wenku.baidu.com风吹
图 5 吸尘一吹风一冲水清洁流程
3 清洁工艺的改进措施
3 . 1 采用水基化学清洗剂清洗污垢 目前市面已有铝翅片专用化学清洗剂。这种清洗
剂通常是将表面活性剂和某些无机物溶于水中复配而 成 。其 清 洗机理是: 表面活性剂对铝翅片表面附着 的 污 物 产 生 渗 透 、润 湿 及 乳 化 作 用 ,同 时 ,无机 成 分 可以与某些污垢发生化学反应,生成易溶于水的物质, 然后在清水的冲洗下,污物极易分散或溶于水,并随 水 流 出 。 因 此 ,选用合适的铝 翅 片 清 洗 剂 可 以 极 大 地 提高清洗效果。
为 了 使 用 方 便 ,应 选 用 常 温 化 学 清 洗 剂 ,且清洗 剂 对 铝 翅 片 不 应 产 生 腐 蚀 。使 用 化 学 清 洗 时 ,可用 喷 雾 器 将 清 洗 剂 喷 至 芯 体 翅 片 中 ,然后放置数分钟 即可。 3 . 2 采用次声波增强清洗效果
次声波是指频率1~20 H z 的空气波,一般由大面 积振动膜产生空气次声波。当低频气浪交替拉伸和压 缩 作 用 冲 击 工 件 时 ,可 使 其 表 面 附 着 物 振 动 并 与 基 体 工 件 脱 离 ,以 达 到 清 洗 目 的 。欧美已采用次声波清扫 锅 炉 、航空发动机烟道。
油冷却器被安装在动车车体的底部,冷却空气从 底部吸入,而进气中含有较多的粉尘、禽鸟羽毛,纤 维类杂物,一 旦这些杂物堵塞在冷却器中,会堵塞风 道 ,降低冷却器的通风量,从而使冷却器换热量减小,
影 响 冷 却 器 的 使 用 性 能 。 同 时 ,附 着 在 冷 却 翅 片 表 面 的灰尘还增加了翅片的热阻,使翅片的传热系数大幅 度 地 降 低 ,造 成 油 冷 却 器 的 冷 却 能 力 大 幅 度 下 降 。另 外 ,粉尘中含有大量的金属物质,对铝材产生电化学 腐 蚀 ,长时间会造成油冷却器的隔板穿孔,导致冷却 器泄漏失效。
—是局压水流一样会造成翅片变形和倾H到。 三 是 水 流 污 染 。尽 管 高 压 水 不 会 像 高 压 风 那 样 造 成 灰 尘 向 周 围 环 境 扩 散 ,但 污 水 的 收 集 比 较 困 难 ,污 水 易 于 流 至 地 面 ,污 染 工 作 场 地 。 四是需要防水保护。水流容易滅到风机等电器部 件 内 ,引起电路故障。因此,实施前必须对风机等部 位进行相应的防水保护。 2 . 3 吸尘一吹风一冲水 首 先 手 工 清 理 风 机 过 滤 网 上 、油 冷 却 器 进 风 口 翅 片表面的难以用吸尘器除去的污物;然后用强力吸尘 器 从 进 风 端 吸 除 风 机 过 滤 网 、进 风 盒 的 内 腔 、油冷却 器芯体表面的灰尘、杂 物 ,再从出风口对冷却器表面 进行吸尘;再分别先后进行高压风吹扫和高压水冲洗;
摘 要 :针对动车组牵引变压器油冷却器堵塞造成的超温报警故障,分析油冷却器的结构和工作原理, 介绍当前油冷却器的维护保养所用清洁工艺及其不足,并提出了清洁工艺的改进措施,从而使油冷却器的 清洁维护变得简便、环保、高效。
关键词:动车组;牵引变压器;油冷却器;清洁 中图分类号:U266.2 ; U279 文献标识码: B 文章编号:1672-1187 (2016) 05-0081-04
最后吹干翅片并对翅片整形。其流 程 如 图 5 所示。 该方法同时结合了高压风吹扫和高压水冲洗两
种 方 式 ,并 增 加 了 强 力 吸 尘 ,可以克服单一高压风 吹 扫 造 成 的 环 境 污 染 的 缺 点 ,提 高 清 洁 效 果 。但是 其 过 程 复 杂 ,作 业 受 限 ,工 装 简 陋 ,现车清扫作业 效 率 低 ,并且高压风吹扫和高压水冲洗方式中存在 的 主 要 问 题 (如 操 作 中 易 造 成 散 热 片 翅 片 的 损 伤 , 冷却器芯体翅片表面腐蚀产物和结垢不能彻底清除) 仍没有得到解决。
图4 高压风造成翅片变形和倾倒
2. 2 局压水冲洗 高压水冲洗是油冷却器维护保养的常用方式。其
方 法 是 ,采用高压水枪将清洗水喷射至翅片表面,通 过高速水流的冲击作用,清除翅片表面污物。水压越 高 ,水流的冲击效果越好,但冲击过大会造成翅片变 形 ,通常保持水压不高于2 M Pa。当冲洗出来的水清 澈 ,无灰 尘 ,无纤维状杂物时,可认为清洗干净。最 后 ,采用高压风枪吹干冷却器翅片。
高 压 风 吹 扫 简 单 方 便 ,不 需 要 特 殊 设 备 ,但存在 以下不足:
1 ) 操 作 时 ,由于高压气流的作用,致使大量灰 尘 随 气 流 迅 速 向 周 围 环 境 扩 散 ,空 气 污 染 十 分 严 重 , 不 但 操 作 人 员 难 以 忍 受 ,而 且 造 成 维 修 车 间 空 气 质 量 变 差 ,影响动车其他维护保养工作。
0 引言
国内高速电动车组全部是动力分散式交流传动电 动 车 组 ,在 将 电 能 转 变 为 机 械 能 的 过 程 中 ,其变压器 在 工 作 中 会 产 生 热 损 耗 ,引 起 电 气 元 件 温 度 上 升 。动 车组牵引变压器通常采用油冷却器将工作时产生的热 量 带 走 ,否则温度超出元件所能承受的范围,变压器 将 不 能 正 常 工 作 ,甚 至 可 能 会 使 电 气 元 件 产 生 绝 缘 失 效 、着 火 等 危 险 ,影响 机 车 的 安 全 运 行 。
采 用 自 制 次 声 波 发 生 器 ,在 某 动 车 维 保 所 现 场 对 为 CRH380A (L) 型动车组牵引变压器油冷却器芯体进 行 振 动 ,10 m in 后芯体通道污物基本清除干净。与高 压 风 吹 相 比 ,次 声 波 除 灰 效 果 明 显 ,而且没有造成翅 片 任 何 损 伤 。 因 此 ,次声波不仅可以增强油冷却器的 清 洗 效 果 ,而且轻松地解决了高 压 风 或 高 压 水 造 成 翅 片 损 伤 或 倾 倒 的 难 题 。实 验 还 发 现 ,翅 片 喷 人化学清 洗剂 后 ,在静置清洗过程中配以次声波振动,其清洗 效 果 更 佳 ,大 大 优 于 现 有 的 清 洗 方 法 。
4 ) 由 于 高 压 风 压 力 较 大 (太小无法吹出翅片内 灰 尘 ),在吹灰时,移动风枪过程极易造成翅片变形 和 倾 倒 (见 图 4 ) 。翅 片 变 形 和 倾 倒 面 积 超 4 % 时 , 必须用专用镊子进行整形;翅片变形和倾倒面积超过
厂 82
1 0 % 时 ,必要的情况下须对油冷却器进行下车整形处 理 或 者 更 换 ,极 大 地 增 加 了 维 护 成 本 。翅 片 现 场 修整 作业困难,效率 低 ,而且即使修整也无法恢复变形对 翅片的损伤或破坏。
2 ) 由于高压风从冷却器出风口吹向进风口,随 气流扩散的灰尘首先直接吹至风机内部,如果不对风 机进行相应包裹保护,灰尘可能进入电机及其他电气 部 件 内 部 ,对 风 机 等 部 件 造 成 危 害 。
3 ) 翅 片 之 间 距 离 很 窄 ,即 使气流风压大,但进 人 内 部 的 气 流 相 对 有 限 ,因 此 ,高压风也只 能 吹 出 翅 片 内 表 面 浮 灰 ,不 能 彻 底 清 除 沉 积 在 翅 片 表 面 的 结 垢 和铝表面腐蚀物,从而无法降低翅片的热阻、提高传 热 系 数 。正 因 如 此 ,高 压 风 吹 扫 维 护保养后的 油 冷 却 器短时间内必须重新进行维护。
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臟_ D01:10.16212/j .cnki.l 672-1187.2016.05.022
动车组牵引变压器油冷却器 堵塞分析及其清洁工艺
杨红萍, 高月欣, 毛祖国2 张德忠2 ( 1 .中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山 东 青 岛 266111;
2.武汉材料保护研究所,湖 北 武 汉 4 3 0 0 3 0 ; )
1 牵引变压器油冷却器堵塞分析
1 . 1 油冷却器结构和工作原理 CRH2 和 CRH380A (L ) 型动车组牵引变压器油冷
却 器 为 铝 制 板 式 结 构 ,由 芯 体 、出 风 口 、除 尘 门 、进
风 口 、进出油管等主要部件组成。芯体是板翅式油冷 却 器 的 核 心 部 分 ,由 相邻两隔板间放置翅片形成的通 道迭集和排列而成,如 图 1 所示。翅片是芯体的基本 元 件 ,由薄铝合金带材经冲压或滚轧而成,其特点是 有很长的带光滑壁面的小截面通道,作用是扩大传热 面 积 ,提高传热效率。
在 实 际 工 作 中 ,由 于 空 气 中 各 种 污 染 物 的 影 响 , CRH2 和 CRH380A (L ) 型动车组牵引变压器油冷却器 堵 塞 严 重 ,以 致 系 统 温 度 超 高 ,导致机车超温报警 故障。为了保证牵引变压器所产生的热量能够及时 地 排 散 ,温度维持在允许的范围内,动 车 组 每 运 行 3 万 公 里 需 对 牵 引 变 压 器 油 冷 却 器 进 行 清 扫 检 查 。本 文 结 合 牵 引 变 压 器 油 冷 却 器 的 结 构 和 工 作 原 理 ,分 析 油 冷 却 器 堵 塞 原 因 ,着重介绍当前油冷却器的维 护 保 养 所 用 清 洁 工 艺 ,并针对现有工艺的不足提出 了改进措施。
图 1 油冷却器芯体
牵引变压器油冷却器工作原理见图2 。其冷却过 程包括热介质(油 )吸热过程和通风散热过程。首 先 , 变压器油箱中的油不断吸收变压器工作中的热量,油 温上升;然 后 ,在油泵的作用下,高温油经过阀、油 泵 、波纹管、各种传感器后,进入油冷却器,在油冷 却器芯体中通过外部风机强制通风完成热交换,高温 油 的 大 量 热 量 被 风 吸 收 而 排 散 ,从 而 使 油 得 以 冷 却 ;
图 3 冷却器芯体通道堵塞外观
2. 1 高压风吹扫 首先用软毛刷或其它不损伤油冷却器表面的工具
手 工 清 理 风 机 过 滤 网 、进 风 口 翅 片 表 面 的 污 物 ,如禽 毛 、柳 絮 等 ;然后将风枪从油冷却器出风口侧对准风 道口沿翅片排列方向缓慢移动,用 0.6〜 0.8 M P a 的压 缩空气对每一列风道进行来回吹扫。吹扫时,喷嘴距 离油冷却器表面10~12 cm, 并保持气流方向与翅片 表 面 垂 直 ,防 止 高 压 风 与 翅 片 表 面 倾 斜 相 对 ,以免风 翅片发生扭曲变形。当进风口未见污物以及流出空气 不 再 混 浊 时 ,可 认 为 油 冷 却 器 吹 扫 干 净 ;最后将吹出 的污物从油冷却器的除尘门取出。
最后低温油由管路流回变压器油箱,进行下一轮循环。 因 此 ,油 冷 却 器 的 冷 却效果取决于通过油冷却器的风 量大小。
CRH2 型动车组主变压器油冷却器通风流程为: 轴流式风机从动车车架下侧面吸进外部环境空气,该 冷 却 空 气 先 后 通 过 空 气 过 滤 器 、风 机 组 、进 气 滤 网 , 再 进 人 芯 体 ,在 芯 体 翅 片 表 面 完 成 热 交 换 ,然后热风 从动车车架下另一侧流向外部环境。
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