蓄電池工程車(chē)機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)分析

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摘要:徐州地區(qū)一年四季分明，環(huán)境溫度在－20℃～45℃，相對(duì)濕度65%～95%，極端條件下有旱澇、暴雨、冰雹、大風(fēng)、寒潮、霧害、雷電、沙塵暴等氣象災(zāi)害發(fā)生，是較為典型的暖溫帶濕潤(rùn)－半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，此地區(qū)的蓄電池工程車(chē)機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮夏冬兩季的不同狀況，最低溫度為－20℃，蓄電池在此環(huán)境下容量將大大降低，需要考慮提高其環(huán)境溫度。介紹了徐州蓄電池工程車(chē)的機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和蓄電池機(jī)械間通風(fēng)支路。

關(guān)鍵詞:蓄電池工程車(chē);蓄電池機(jī)械間通風(fēng)支路;蓄電池冬季保溫

1概述

1．1氣候條件

徐州屬暖溫帶濕潤(rùn)－半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，具長(zhǎng)江—黃河流域過(guò)渡性氣候特征。其總體特點(diǎn)是一年四季分明，春季氣溫回升快，多東南風(fēng)，多晴少雨，常出現(xiàn)春旱;夏季天氣炎熱，降雨集中，多暴雨，易形成洪澇;秋季晴朗少雨，光照多，氣候宜人;冬季多西北風(fēng)，寒冷而干燥。平均日照時(shí)數(shù)2300h，無(wú)霜期200～220d。多年平均降雨量自豐縣的733．2向東漸增至新沂的864．0mm，6－9月汛期降雨量占全年的75%～80%;多年平均蒸發(fā)量在872．6～949．1mm。環(huán)境溫度在－20℃～45℃，相對(duì)濕度65%～95%(見(jiàn)表1)。

1.2機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)說(shuō)明

機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)的作用是對(duì)蓄電池工程車(chē)上需要進(jìn)行通風(fēng)冷卻的發(fā)熱部件進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，以保證其正常工作和運(yùn)行。機(jī)械間通風(fēng)系統(tǒng)采用車(chē)體通風(fēng)方式，見(jiàn)圖1。機(jī)械間通風(fēng)支路，分冬夏季2種模式，冬季時(shí)在側(cè)墻百葉窗百葉與過(guò)濾網(wǎng)間加保溫棉，以減少車(chē)體導(dǎo)熱系數(shù)，減少熱量損失。蓄電池工程車(chē)上需要進(jìn)行通風(fēng)冷卻的主要部件有壓縮機(jī)、輔變柜、蓄電池。因徐州冬季最低環(huán)境溫度將達(dá)到－20℃，夏季最高環(huán)境溫度亦將達(dá)到45℃，在此種情況下通風(fēng)系統(tǒng)支路除了往常包括的壓縮機(jī)通風(fēng)支路、輔變柜通風(fēng)支路、蓄電池通風(fēng)支路外，在蓄電池通風(fēng)支路中還需要增加蓄電池冬季保溫方案，來(lái)保證蓄電池的工作溫度［1］。

2壓縮機(jī)通風(fēng)支路說(shuō)明

壓縮機(jī)通風(fēng)支路的作用是冷卻壓縮機(jī)散熱器。壓縮機(jī)散熱風(fēng)扇從機(jī)械間內(nèi)吸風(fēng)，經(jīng)壓縮機(jī)散熱器后將熱風(fēng)排到車(chē)外(夏季模式)或機(jī)械間內(nèi)(冬季模式)。壓縮機(jī)的通風(fēng)模式見(jiàn)圖2。

3輔變柜通風(fēng)支路說(shuō)明

輔助變壓器柜自帶通風(fēng)機(jī)，從機(jī)械間進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)方式采用冬、夏季轉(zhuǎn)換的方式，夏季時(shí)熱風(fēng)直接排到車(chē)外以利于散熱，冬季時(shí)打開(kāi)位于輔變柜頂風(fēng)道上的蓋板，使熱風(fēng)流入機(jī)械間起到對(duì)機(jī)械間保溫的作用。通風(fēng)模式如圖3所示。

4蓄電池通風(fēng)支路說(shuō)明

4．1蓄電池最佳工作溫度介紹

此文以目前軌道工程車(chē)中使用最廣泛的鉛酸蓄電池來(lái)闡述。鉛酸蓄電池主要結(jié)構(gòu)包括正極、負(fù)極、隔板、硫酸電解液、蓄電池槽和蓋。正負(fù)極分別焊接成極群，大容量蓄電池中由匯流排引出成極柱。鉛酸蓄電池使用的電解液是一定濃度的硫酸電解液［3］。充放電過(guò)程化學(xué)反應(yīng)如下:可見(jiàn)鉛酸蓄電池運(yùn)行溫度范圍為10℃～30℃，理想運(yùn)行溫度為20℃±5℃。綜上，在溫度高于30℃需要為蓄電池散熱，當(dāng)溫度低于10℃需要為蓄電池保暖，而徐州的環(huán)境溫度在－20℃～45℃，因此在給蓄電池通風(fēng)散熱之外，還需要為蓄電池增加必要的冬季保暖。以下將介紹蓄電池的散熱和蓄電池的保暖方案。

4．2蓄電池通風(fēng)散熱

蓄電池柜通風(fēng)散熱，從側(cè)墻吸入環(huán)境冷風(fēng)，在車(chē)頂排風(fēng)扇的作用下，環(huán)境冷風(fēng)冷卻蓄電池，蓄電池通風(fēng)支路如圖5所示。蓄電池通風(fēng)支路可達(dá)到以下兩個(gè)目的。1)保證機(jī)械間內(nèi)合適的工作溫度。2)保證機(jī)械間內(nèi)蓄電池充電時(shí)釋放的氫含量在安全范圍。

4．3蓄電池冬季保溫方案

當(dāng)徐州進(jìn)入冬季時(shí)，環(huán)境溫度開(kāi)始下降，蓄電池的放電容量也隨之下降，為了保證蓄電池的放電容量，需要提高整個(gè)機(jī)械間的溫度以達(dá)到加熱保溫同時(shí)提高蓄電池環(huán)境溫度。故先將散熱風(fēng)機(jī)關(guān)閉，然后通過(guò)司機(jī)室的暖風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)輸入蓄電池箱底的風(fēng)道，將司機(jī)室周?chē)沫h(huán)境溫度升高，達(dá)到提高蓄電池環(huán)境溫度的目的，如圖6所示。

參考文獻(xiàn):

［1］鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(修訂版)［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，1991．

［2］王者恭．鉛蓄電池的運(yùn)行和維護(hù)［M］．北京:水利電力出版社，1985．

［3］盧國(guó)琦．鉛蓄電池的原理與制造［M］．北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1988．

作者：李韜宇 楊天智 邱陽(yáng) 單位：中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司