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东风4型内燃机车水温度高的原因分析及处理方法

东风4型内燃机车水温度高的原因分析及处理方法

【摘 要】df4型内燃机车经常出现水温高故障。在理论上对该型机车水温高问题产生的原因进行了详尽分析，并结合多年的生产工作实践论述了水温高故障的判断和处理方法。

【关键词】df4型；故障；水温高；水循环

强制循环冷却是东风4型内燃机车选用的16V240ZJB型柴油机采用的冷却方式，其冷却系统分为低温循环水系统和高温循环水系统。低温循环水系统主要用于冷却增压空气、机油及静液压油等；高温循环水系统主要用于冷却汽缸盖、汽缸套和增压器等部件。在柴油机工作时，低温水泵将冷却水送入热交换器和中冷器，高温水泵将冷却水送入柴油机和增压器，流出的冷却水分别经过各自的散热器组并借助冷却风扇将带出的热量散入大气，继续回流经高、低温水泵循环使用。外界空气由冷却风扇吸入，以一定的流速横向通过散热器组，带走冷却水中的热量。柴油机油、水管路上的控制阀自动控制冷却风扇的转速，以保证机车正常运行需要的冷却效果。
1.问题的提出
在机车柴油机工作时，当出口冷却水温达到或超过88℃时，某些零件就会处于过热状态，柴油机零件的正常工作间隙因温度的升高被破坏，诱发了机油的变质和烧结，柴油机的润滑条件恶化，不仅会加剧零部件磨损，而且严重时可能造成零件拉缸、卡死等。

为了防止冷却水温过高影响柴油机的工作，东风4型内燃机车上设置了水温保护装置——水温继电器WJ。水温继电器由测量机构和执行机构组成，其构造如图所示。温包、波纹管、弹簧及有关杠杆等构成了测量机构，触头为执行机构。温包插在柴油机冷却系统的循环水中，内部充满容易蒸发的感温液体丙酮，当柴油机冷却水温超过88℃时，由于温包内的丙酮蒸发通过金属毛细管进入波纹管室内，导致波纹管受压，推杆向上推动常开触头闭和，中间继电器2ZJ线圈的得电电路被接通，继发走车电路中的2ZJ常闭触头断开，相应的励磁机励磁接触器LLC和励磁接触器LC线圈的得电电路也断开，柴油机自然卸载，从而保护了柴油机。

df4型机车柴油机冷却系统分为高温和低温循环水系统。高温循环水系统主要用于冷却气缸套、气缸盖、增压器等部件；低温循环水系统主要用于冷却机油、增压空气、静液压油等。柴油机各部件的热量通过冷却循环系统，在冷却间由散热器单节将大部分热量传递给空气，以保证柴油机等各部件得到及时冷却，使其处在最佳工作温度下。然而，运用过程中，特别是在盛夏时节，由于机车本身存在潜在故障以及外界气温较高等客观因素的存在，造成机车油、水温度高的现象，严重影响了机车的正常运用和运输任务的完成。
2.水温度高的原因分析
（1）水循环系统内的水量不足。造成水量不足的原因除水系统发生泄漏外，在向水系统补水、上水时，有可能放气阀没有打开水系统内有气，以至于造成充满水的假象。所以在补、上水时必须打开有关放气阀，便于充水过程中将系统内的空气彻底排出，以免充不满水。如果气体存在于散热器内，导致冷却水不能在散热器内进行有效循环，就会造成水温急速上升。因此 ，运用机车时严格执行水箱水位达到2/3以上。
（2）温度控制阀的感温元件作用不良，造成冷却风扇不转或转动太慢，造成空气流通量较小，空气流速下降，换热效率降低，达不到冷却降温的要求，导致水温升高。
（3）静液压系统工作油量不足，或污染严重；安全阀旁通阀芯被异物垫起，造成阀芯关闭不良，风扇转速慢，空气流速下降，也会导致水温升高。
（4）散热单节太脏。大气中的各式各样污物粘附甚至堵塞冷却单节，如灰尘、油污及季节性的毛絮、货场的煤粉、尘土、农作物收获时的悬浮颗粒等。因此，这也是正常运用机车水温度逐渐升高的关键原因。
（5）散热器的散热片倒伏太多或水腔内表面水垢太厚，影响散热器换热效果，也是水温度高的原因，散热器内腔水垢多，一般发生于加装不合格冷却水，尤其是长期加自来水后该问题更为严重。
（6）冷却水泵故障，水轮活，有异物，造成流量低、压力小、有空气，导致冷却水循环无法正常进行，影响散热效果。
（7）冷却水系统管路的各阀开、闭不当或管路内的异物堵塞，造成冷却水系统循环受阻，影响散热效果。是刚施修后的机车发生水温度高的一个原因。
（8）冷却间百叶窗没有打开或打不开，使冷却散热器的空气无法循环或进气量不足。这在夏季温度高时最易发生，所以天气温度高时打开百叶窗是很有必要的。
3.水温度判断和处理
在机车上若水温继电wj运作后，2zj吸合，机车卸载，操纵台上水温高及卸载红灯亮。应立即将主手柄回“0”位，检查水温表，水温均超过98°c时，为wj、2zj正常作用，否则为误动作。排除水温继电器误动作的前提下进行处理。处理水温高故障的程序应本着由表及里、由外到内、由简单到复杂的原则。柴油机各部件（如、循环水泵等部件）工作状态正常的前提下可进行检查和处理。
（1）当水温高于98°c时，确认高温水箱补水阀在开放位，水箱水位不足时，检查泄漏处所，积极处理，低手柄或惰力运行维持到前方站补水。
（2）水位均正常时，确认静液压油箱油位，不足时补油，如有漏泄积极处理。
全面检查故障机车静液压系统，确保静液压马达、静液压泵及管路质量良好确保正常。
（3）检查故障机车冷却水系统各部位有无漏泄，保证各环节的流通量，这是处理这一故障的基础，也是最难立即见效、工作量严重超常，其中包括部件下车检修和实验。
（4）冷却单节或称散热器的检查和处理方法。
①倒片过多的冷却单节，应对散热片扶正或更换。
②检查冷却间的自动与手动百叶窗是否能打开，如打不开，应进行处理。
③冷却风扇正常旋转是否（可从第二司机室后墙动力间的圆孔玻璃进行观察）。如旋转不正常先用手摸温度控制阀处油管的温度，如该处温度没有明显低于静液压泵进出油管的温度，说明温度控制阀内的滑阀没有堵死阀口，此时可通过阀体内的手动调速螺钉，顺时针转动到极限位置，如 十分钟后，温度控制阀的进、出油管温度有了明显下降，表明该温度控制阀的感温元件损坏。运行途中若将温度控制阀故障调节螺钉人工调节后，如遇柴油机停机，在启动柴油机前，必须把温度控制阀故障调节螺钉逆时针方向拧回，启动完毕后根据需要再调节。温度控制阀故障调节螺钉人工调节过后，回段必须及时报修。
④散热器扁管的外部有大量的污垢堵塞在铜片之间甚至内侧的散热片之间，造成冷却空气通过阻力大，空气流速和散热面积减少，散热量降低，因此，冷却组的各缝隙应用软材料堵塞填实。定期检查散热器的外部状态及定期吹扫，如有污物，可用高压清洗机反向清洗，若污物过多，应拆下散热器单节更换，因为简单的清洗不仅不能清洗出散热片内夹存的污物、毛絮，而且使内存的各异物板结粘贴得更加牢固，所以，将冷却单节拆下清洗十分必要。
⑤手摸散热器的各冷却单节，如发现有的冷却单节很凉，说明冷却单节内有空气，影响了冷却水系统的正常循环。此时如打开散热器上方的放气阀排气，必要时须对水系统进行补水。
（5）检查故障机车水泵是否存在问题。重点是实验冷却水泵的流量、压力、吸水真空度。同时确认故障机车的机油热交换器冷却水管堵焊数量，认真清洗机油交换器冷却水管内的水垢。
4.结束语
水系统是内燃机重要组成部分，通过上述分析及采取相关措施，减少机车水温高造成的故障，对提高机车质量与节约检修成本起到了非常重要的作用，更保证的机车运输的顺利进行。
【参考文献】
[1]杨兆昆.东风4型内燃机车乘务员[m].北京：中国铁道出版社，2002.
[2]杨晓村.内燃机车故障综合处理与分析[m].北京：中国铁道出版社，2001.
[3]王连森.内燃机车检修[m].北京：中国铁道出版社，2001.