摘要：本文详细的阐述了内燃调机废气改造的方案，以及其解决方案，以供参考。
关键词：燃气；废气；改造
一、事件经过
在 江苏今创车辆有限公司制造的内燃调机使用过程中，发现内燃调机废气管道堵塞，影响废气排出，从而使得发动机进气量不足，机车无法正常提速。同时，在内燃调机运行时，因废气管道堵塞，废气从其他密封不严的地方泄露，如图1
图1 辅助室废气泄露点
二、设备问题分析
如下图2所示，内燃调机的正常走向是在消音器后，经过车架箱梁通道将废气排出。当车架箱梁通道这段某部分堵塞时，废气只能通过车架箱梁通道其他部分将废气排走，最终导致废气进入辅助室。
三、导致的后果
因为原设计的车架箱梁通道没有隔热措施（比如参考其他部位排气管道采用钢管排气并在外部增加石棉隔热层），所以车架箱梁通道的废气将燃油箱液位变送器、机械间地板线束、标志灯线缆高温烘烤导致其受损，如图3。同时，因为废气排放不畅，导致柴油机运转不畅，从而吸气也相应减少，内燃调机在运转过程中提速时，会出现动力不足的现象，转速在手动档2、3、4档时低于1500r/min，无法达到最高转速（内燃调机最高转速2300r/min）。
图3 标志灯线缆受到热气烘烤
四、解决方案
因为内燃调机的车架箱梁通道属于车体本身，无法拆除进行检查具体废气堵塞的位置，因此只能重新设计废气排放的管道，将废气有效地排放出去才能保证柴油机正常工作，保证内燃调机动力正常。为了彻底解决内燃调机的废气排放问题，尽快进行废气整改，让内燃调机尽快地投入生产，现在初定整改方案：设计一个新的废气排放口，让柴油机工作中产生的废气经过消音器后顺利地排放大气，从而保证内燃调机柴油机工作正常、动力充足。
1、方案提出。
通过分析内燃调机的结构，结合机车上设备的分布，现在提出以下几个解决方案。
方案一：上排式，直接在最近的地方排放废气。在内燃调机消音器的上方设置排放废气的管道，如图4。
图4 方案一：直接从消音器附近向上排气
方案详解：原先设计为废气从柴油机出来，经过内燃调机的消音器直接进入地板，从而通过车体箱梁排气。目前的方案取消进入地板的设计，将排气管道设计为从消音器出来后在消音器上方直接出来。
方案二：下排式，废气在机车底部排放。在原先设计的基础上，废气经过消音器进入地板但不进入箱梁，重新设计一条管道，从机车底部排放废气。如图5所示，废气能够从消音器出来，通过新设计的管道排放在机车底部。
图5 方案二：向下排放式
方案三：上排式，在原先设计的基础上，废气经过消音器后不进入地板的箱梁，而是向上引入管道进入机械间的顶部，再引一条长的管道到冷却风扇，最后排放出来，如图6。如此，废气出来后应该冷却风扇的排风作用，废气可以快速消散。
图6 方案三：机车顶部布置长管道排气
方案四：上排式，废气管道设计在司机室顶部，废气可以在更高的位置排放。如图7所示，将废气管道的排放在方案一的基础上修改一下，废气管道从机车顶部出来后向司机室方向延伸，再沿着内壁布置管道，将排气口设置在司机室顶部。
图7 方案四：靠近司机室内壁向上排
方案五：上排式，废气经过机械间内部再向上排放。在原先设计的基础上，废气经过消音器后不进入地板的箱梁，而是横向引管道在机械间内部布置，经过空气滤芯顶部（不走消音器与空气滤芯之间是因为空间不够，无法通过），再横向经过柴油机顶部，穿过车顶，最后向冷却风扇那边布置管道，如图X所示。因此，废气能够在冷却风扇附近快速排放。
图8 方案五：机械间布管，在冷却风扇附近排放
2、方案的优缺点
（1）方案一的优点：设计简单，易于改造、成本低，废气排放最快速、通畅。
方案一设计需用到的管道最短，因此相应的改造成本最低。同时，废气管道伸出机车顶部的部分较少，不需要额外再增加石棉保护层保护管道。另外，废气管道最短，方便日后检查，减少堵塞的可能性。
方案一的缺点：废气排放口距离司机室距离太近，废气很容易进入司机室影响司机的健康。同时，废气口设置靠近司机室还会影响司机瞭望，司机无法有效地判断前方的线路情况，存在很大的风险。
（2）方案二的优点：废气排放口远离司机室，可以有效地避免影响司机瞭望和司机健康。
方案二的缺点：废气排放口靠近机械间，改造难度大，废气很容易进入机械间，引起烟雾报警。该情况属于误报，无法有效地处理。如果取消烟雾报警功能，一旦机械间真的出现火情，司机将无法快速发现。同时，废气排放口设置靠近内燃调机的油箱与蓄电池，因为排放口温度较高，该设置方案存在极大的安全隐患，很可能导致机车出现爆炸等安全事故。因此，此方案不可行。
（3）方案三的优点：废气排放口设置在冷却风扇的附近，废气能在柴油机运行过程中被冷却风扇的风吹走，快速地稀释周边的烟雾浓度，对于司机的健康有一定益处。
方案三的缺点：废气管道设置在冷却风扇附近，需要一段长约5米的管道，改造的难度大。设置该管道同时需要用石棉保护层（需定期更换，1年更换一次）进行保护，防止管道锈蚀。如此，该方案所需的成本较高。另外，过长的管道需要额外的固定装置防止管道从机车顶部脱落引起安全事故。
（4）方案四的优点：废气管道设置在机械间顶部，总体设计所需管道较短，改造的难度小，成本低。同时，管道也容易定期维护，容易检查是否通畅。
方案四的缺点：废气排放口设置在司机室顶部，距离司机室较其他方案而言最近，很容易进入司机室。同时，该方案需要特别考虑限界问题，坚决不能超过限界。另外，废气排放口靠近空调附近，热气排放对于空调的散热有影响，从而影响机车车载空调的性能。
（5）方案五的优点：排放口设置在冷却风扇附近，有利于废气的快速排放，同时远离机械间，不会引发烟雾报警。废气排放口远离司机室达5米，对司机室的影响极小。
方案五的缺点：废气排放管道从消音器出来后在机械间内部布置，管道拐弯较多，改造难度相对较大，同时也不方便检修是否通畅。不过因为管道总体较大，所有方案均不太可能导致堵塞。
总结
结合以上5个方案进行优缺点的分析，考虑到机车安全、人员健康、运行安全、改造难易度等多个方面，最后确定方案五才是最优方案。因此，为保证内燃调机的废气有效排放，为保证内燃调机柴油机的正常运转，采取方案五进行改造。
另外，经过对机车空调原理上分析：机车的车载空调工作时属于内部通风，不会从机车顶部吸入新风，从而不用担心废气会通过车载空调进入司机室。但经过实际检查，机车车载空调内部制冷时的空气循环密封不太好，容易从机车顶部空调的风扇散热处吸入一定废气，导致废气最终进入司机室。该情况的应对方式为：在空调制冷的腔室与空调风扇散热处用密封胶条密封，保证腔室的密封性，从而机车产生的废气不会进入司机室对司机产生影响。
论文作者:罗新苗
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：废气论文; 方案论文; 管道论文; 司机论文; 消音器论文; 机车论文; 风扇论文; 《基层建设》2017年第23期论文;