内燃机车总体及走行部的检查与维护 冷却水系统 7.冷却水系统.doc

和谐5型内燃机车HXN5 和谐5型内燃机车 4 辅助系统HX 4 辅助系统 PAGE 24 PAGE 11 58 4 .4机车冷却水系统 内燃机车工作过程中，柴油机等许多零部件强烈受热，需要强迫冷却，为此设置了冷却水系统。其主要功能是：冷却那些与燃气直接接触的零部件、柴油机机油及柴油机的增压空气，使柴油机的各零部件、柴油机机油及增压空气均保持在一定温度范围内，保证柴油机正常工作。冷却系统及其部件安装在柴油机间和冷却室的各个区域内。冷却水还对空气压缩机及压缩后的空气进行冷却，并通过燃油加热系统对燃油进行加热。 4.4.1 冷却水系统组成 HXN5型内燃机车的冷却水系统采用加压冷却方式，它由柴油机冷却水系统以及机车冷却水系统组成。柴油机冷却系统见本书第三章，机车冷却水系统主要由散热器、膨胀水箱、润滑油冷却器、流向控制阀、燃油加热器以及相应的管路、阀门等组成。 4.4.2 冷却水系统的冷却模式及循环回路 在HXN5型内燃机车中，为了优化机车的排放、功率以及燃油效率，对冷却系统回路加装了流向控制阀，以控制冷却水系统的冷却模式。冷却模式分为：排放模式、热机模式。排放模式（模式1）——冷却水系统为优化排放而对中冷器提供最大冷却能力。热机模式（模式2）——冷却水系统为优化功率和燃油效率而对柴油机提供最大冷却能力。根据冷却水的几个设置点温度、空气歧管温度及柴油机滑油温度，机车冷却控制系统将冷却系统转换到排放模式或者热机模式下运行。设置点温度的设置确保可最大程度保护柴油机，同时使模式间的循环操作最小化。 （1）排放模式及循环回路 为了达到柴油机排放标准，需要机车精确监测和控制歧管空气温度，因此在排放模式（模式1），从散热器出来的最低温度的冷却水被输往安装于柴油机前部的中冷器以调节进气歧管空气温度（MAT）。当需要提高柴油机功率时，因为涡轮增压器压缩了更多的空气，歧管空气温度升高。从燃油效率方面来考虑，这是有益的，但对排放不利。因此，冷却系统必须降低歧管空气温度以保证符合排放标准。当柴油机惰转时，较低的歧管空气温度并不是最佳工况。较高的歧管空气温度将保证较高的燃油效率。在惰转或低档位工况条件下，水温有助于提高歧管空气温度，取得更高的燃油效率。 综上所述，对机车及环境来说，歧管空气温度有不同的整定值。机车惰转时高歧管空气温度最佳。当机车加载时，低歧管空气温度将降低排放，改变燃烧特性以达到功率最优化。 在排放模式（模式1）中冷却水系统的工作回路如图4-19所示。一台单级离心式水泵由柴油机曲轴通过齿轮直接驱动。柴油机冷却水泵出来的冷却水进入柴油机，经过对柴油机冷却后一部分水直接回到水泵前再次进入柴油机循环，另一部分冷却水则进入主散热器，从散热器主芯子出来的冷却水进入子散热器1。经过子散热器1进一步冷却后，一部分水通过管路、流向选择阀进入燃油加热器以及润滑油热交换器，然后进入水泵；一部分水进入子散热器2，得到进一步冷却的冷却水用来冷却流过两台柴油机中冷器的增压空气，降低流过中冷器的空气（也称为柴油机燃烧空气或进气空气）温度，从而达到降低柴油机排放和增强涡轮增压器的喘振极限。冷却水从中冷器出来后与润滑油热交换器方向的管路会合进入水泵。 在空气滤清器箱上方装有两个膨胀水箱，膨胀水箱提供散热器的排气、冷却水的膨胀和柴油机冷却系统的补水。当柴油机停机时，散热器中的水将排回水箱。 两台90kW交流电动机驱动的冷却风扇给散热器提供冷却。流经散热器的对流空气，必要时可通过微机自动控制安装在散热器上部的百叶窗进行调节。柴油机水温由安装在柴油机进水管路中的水温传感器传送，并通过改变两台冷却风扇的转速和百叶窗的开关来控制。柴油机进水温度（EWIT）传感器也用于监测机车在隧道中运行和其它异常高温环境下运行的水温。如果柴油机水温太高，达到110℃，柴油机将降功率。如果水温继续上升，达到115.6℃，则柴油机将怠速运行。 图4-19 排放模式及循环回路 （2）热机模式及循环回路 热机控制模式（模式2）将最低温度冷却水（从子冷却器2出来的水）输送至润滑油冷却器，以防止柴油机过热。在这种模式中最低温度的水快速冷却柴油机润滑油，随着油温度越低，柴油机部件冷却越快。 在热机模式（模式2）的工作回路如图4-20所示，只是从子散热器1出来的冷却水通过流向选择阀进入了柴油机中冷器，而从子散热器2出来的最低温度冷却水通过流向选择阀进入了燃油加热器以及润滑油热交换器，从而达到对润滑油的强劲冷却，达到保护热机模式下的柴油机安全运行。 图4-20 热机模式及循环回路 4.4.3 冷却系统的保护措施 为了能防止柴油机在极端的运行范围或非正常运行条件下的损坏，特别针对冷却系统设置了以下保护措施。 (1)低水压保护措施 柴油机管理系统软件（EMS）利用水压信息（由柴油机进水压力传感器EWIP 提