摘要：我国是世界上高原海拔最高，分布最广的国家。高原地区因地势高而使其自然气候极为特殊复杂，骤变的气候环境易使装备出现“水土不服”的现象，因此高原环境对装备环境适应性提出了更高要求。开展装备高原环境适应性研究，对于有效实施高原环境下装备质量考核具有重要意义。
关键词：高原气候施工；机械设备；性能；措施；
高原地区因地势高而使其自然气候极为特殊复杂，骤变的气候环境易使装备出现“水土不服”的现象，因此高原环境对装备环境适应性提出了更高要求。
一、高原性气候对机械设备运行的影响
由于青藏高原特有的地理环境和气候条件，对施工机械设备的影响主要体现在动力系统、传动系统、制动系统、液压系统、设备外观、零配件供应和维修维护方面。其中，动力系统受到的影响最大。
1.对动力系统的影响。（1）气缸进气量减少，可燃混合气浓度过大，后燃现象严重，造成燃烧不完全。常可见设备正常使用状况下排气管冒黑烟，发动机动力性能降低。（2）风冷型设备因空气密度降低导致冷却风流链减小，水冷型设备冷却水沸点降低导致散热能力下降,热负压增加。风冷型发动机由于空气密度下降受进气量和冷却风量的双重影响，热负荷升高的情况更加突出。（3）低温天气时启动机启动能力下降，蓄电池性能降低，导致低温冷启动困难。（4）空气滤清器滤清效率下降，进气阻力增大，储尘能力降低，使用寿命比平原地区缩短近一半。（5）燃烧室积炭严重，柴油机早期磨损，可靠性和寿命降低。（6）涡轮增压型柴油机增压器与内燃机匹配不好，废气压气效率降低，增压机出现超速运转，低速喘震(运转不平稳)，延迟介入增压等现象，柴油机扭矩特性变差。
2.对液压和传动系统的影响。在标准负荷下，发动机对液压和传动系统负荷是一个定值，不会因海拔高度的增加而发生变化。由于前面所述，高原对发动机性能的影响，使液压和传动系统与发动机的匹配性发生变化，将发动机特性引向低速大扭矩方向。受发动机性能下降和匹配失准双重影响，设备的牵引能力和行驶速度下降，表现为设备工作无力，动作迟缓，发热量大，油耗增大，排放恶化，造成整机动力性、经济性和生产效率严重下降。
3.高原气候对低温冷启动的影响。气压的下降，导致充气量减少，使压缩终点压力和压缩终点温度降低、发动机着火延迟期延长，造成启动困难。蓄电池蓄能和放电能力下降，也是影响启动性能的重要因素。按照国家标准，蓄电池的标称容量是在30℃气温条件下标定的，当气温低于此数值，每降低1℃，电池容量降低1％一1．5％(缓慢放电时)，在一30℃气温条件下，电池容量仅为30℃容量的40％。在正常情况下，放电50％电量的蓄电池，经过6小时充电可以达额定容量；而在一10℃时，同样放电程度的蓄电池用同样的时间只能充到60％的额定容量，且温度越低充电能力越差。低温下机油粘度增加，机油泵工作能力下降，低温强行冷启动动易造成发动机缸体与活塞刚性磨损，发动机使用寿命缩短。
4.空气滤清的问题。高原作业，大气粉尘含量比低海拔地区大，发动机进气阻力上升，进气量变少，既增加了发动机的进气阻力，使其功率降低；也增加了保养频率和难度(每天必须清洁空气滤清器，占用正常工作时间)，缩短空气滤清器使用寿命。滤清效率降低，也将导致发动机的早期磨损和大修期提前。
5.对橡胶及密封件的影响。在高原，密封件和橡胶管件使用的耐久性、抗破损性远低于低海拨地区，尤其是露天放置的工程机械设备，影响更加突出。主要表现为：密封件的低温老化，强紫外线照射导致橡胶管件易老化，管件易爆裂。
6.对操作人员的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人类在高原上能承受的劳动强度不足低海拨时的60％，相对于低海拨地区，工作人员的工作持续性和工作效率变差。
7.其它影响。低温严寒环境下金属材料和焊接部位易产生冷脆性；强紫外线造成设备涂装过早老化；交通不便，高原地区同型号的设备特别是进口设备保有量少，远离生产厂家和特约经销商，零配件供应困难，大型的维修服务难以及时跟进。
二、高原环境对装备影响及针对性措施
1. 高原环境对动力系统影响及针对性措施。随着海拔高度增加，车辆发动机性能急剧恶化，主要原因是海拔升高后，大气压力下降，空气密度降低，发动机充气量减少，在柴油喷入气缸时，气缸内的温度、压力较低，柴油燃烧所需时间延长，从而导致柴油机工作粗暴，发动机功率下降，燃料消耗量增加；发动机气缸内缺氧，混和气过浓，燃油消耗量进一步增加，排放恶化；低温使机油和柴油黏度增加，蓄电池输出功率下降，发动机启动困难；高原环境干燥多风，空气中含沙尘量大，沙尘颗粒透过滤清器在柴油机运动机件的摩擦表面之间形成磨料，加剧零件磨损，降低发动机使用寿命。对上述高原环境对动力系统的影响，针对性解决措施为：采用功率恢复型增压技术，在一定海拔高度条件下，使发动机功率、经济指标和热负荷指标恢复到原机低海拔标定水平；采用先进的热平衡技术，对冷却系统进行优化配置；采用低温辅助启动措施提高发动机低温环境条件下的启动性能；采用特殊防护措施提高空气滤清器效率；合理选用密封件以及橡胶件，提高密封性能。
2.高原环境对液压系统影响及针对性措施。在高原环境下，液压系统与发动机匹配性变差，液压缸、液压马达的动作随海拔高度增加而变得趋于迟缓；高原气压低，液压油箱内压力不足，加上起动时液压油粘度大，液压油泵吸油性能下降。高原环境沙尘大，沙尘进入液压系统加速各元件的磨损，导致液压系统漏油，特别严重的是它们进入到节流缝隙和小孔，很可能会引起堵塞，从而导致液压系统出现功能障碍，严重影响装备的正常使用。上述高原环境对液压系统的影响，针对性解决措施为：需要综合考虑热平衡、液压油、液压油箱、密封件及液压油管等方面。当液压系统功率大、效率低，液压系统要考虑安装散热器；液压油选用黏温性好的抗磨液压油；液压油箱除考虑散热、防尘等因素，还要考虑吸油能力；选用耐低温、抗老化的密封件，保证液压系统具有良好的密封性。
3.高原环境对电气系统影响及针对性措施。在正常大气条件下，空气是较好的绝缘介质，但在高海拔地区使用时，由于大气压降低，空气密度降低和离子迁移能力变化，空气介电强度显著降低，在电场较强的电机附近易出现电弧、表面放电或电晕放电等现象，从而影响器件的功能和特性，严重时会发生空气间隙击穿，导致设备故障或损伤；高原昼夜温差大，受到热胀冷缩影响，产品密封不易保持，密封材料老化快，容易漏液；昼夜温差大和低温，使得仪表线性原件特性发生线性变化，仪表零点漂移严重，精度下降；高原太阳辐射强，对高分子材料破坏大，能够切断高分子材料的化学键，加速有机材料老化；高原空气干燥，容易产生静电，导致电子产品不能正常工作，甚至烧毁。对上述高原环境对电气系统的影响，针对性解决措施为：设备要有可靠的防击穿和灭弧措施；对电子器件进行筛选，严格选用满足高原环境要求的开关、接插件和电线保护套；采用灌封措施、密封设计和软胶电线、防尘接插件；选用耐低温、防紫外线材料。
4.高原环境对装备材料影响及针对性措施与平原相比，高原日照充足、紫外线辐射强烈，昼夜温差大，会使材料产生老化反应和物理化学反应，使外露橡胶件更易于老化、失效速度加快、绝缘损坏等；油漆易起包、脱落。低温易使暴露在空气中无热源的金属和非金属零部件产生冷脆现象，装备在储存、运输和使用过程中，其结构件易因材料的低温脆性而损坏，影响工作的可靠性。
施工机械设备对高原性气候的适应性研究在国内刚刚起步，根本性的改进措施还在于生产厂家要采取针对性的整机设计方案和使用改进型材料配件。
参考文献
[1]许智.高原环境对保障装备的影响及适应性研究.2017.
[2]张勇灵，高原性气候对施工机械设备的影响及措施浅.2017.
论文作者:余功维
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：高原论文; 发动机论文; 环境论文; 低温论文; 措施论文; 液压油论文; 针对性论文; 《基层建设》2018年第9期论文;