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摘要：本文主要对铁路客车蓄电池电解液加注进行研究，论述了技术方案的提出和优选过程，最后，文章对定量（位）加注系统的使用效果进行了分析。经过证明，该设备能够满足铁路客车蓄电池检修工艺要求。
关键词：蓄电池、定量、定位、电解液、碱液、加注
1. 课题提出的必要性
随着铁路客运量的不断增加，运输效率的不断提高，以及列车运行速度的不断加快，对行车安全提出了更高的要求。客车蓄电池是客车车辆运行中非常重要的一个配件，高质量的蓄电池可以保证在没有可靠电源供给的情况下维持车厢供电。现在各型客车具有多种蓄电池，但在检修时均需要人工进行电解液的倾倒及加注，加注量完全靠人眼控制，无法精确达到检修工艺要求的加注量，这样就导致蓄电池在运用过程中不能发挥出应有的最佳性能。且这种方式导致职工劳动强度很大，因为需要用眼睛检测加注量，电解液的挥发性气体严重影响了职工的身体健康。
在初步调查研究客车蓄电池管理、使用现状的基础上，北京铁路局北京车辆段，同黄石金山凿岩机械有限公司联合研制开发了“铁路客车蓄电池电解液定量加注机”，能够快速有效的对蓄电池按照检修工艺要求完全加注或补充加注电解液，从而进一步提高行车安全性，同时减轻工人工作量。
2. 技术方案的提出和优选过程
铁路客车蓄电池电解液自动加注系统的研制，主要涉及到：①机体防腐、防爆，②电解液容器和通道的防腐，③电磁阀密封膜片的防腐、防渗漏，④加注量计量，⑤定位自动停机和自动化控制等关键技术。
实现蓄电池电解液的定量加注，防腐、防爆是首先需要考虑的问题。由于电解液这种介质较为特殊，在盛装、灌装过程中不得混入有色金属离子，各部件均需要耐强碱腐蚀，且工作过程中各动作不能产生火花。经讨论，确定机架主体、外壳、电解液容器、管道均采用304不锈钢材质；全部部件采用防爆配件，如自吸泵、电磁阀、液位传感器等均为防爆产品，包括各配件的电器连接线管，均为防爆连接，由此保证了设备的安全性。
实现电解液的定量加注，第二个问题就是如何定量。为此课题小组翻阅了大量资料，并进行了模拟实验，最终确定一是选用精度达到0.2%的科里奥利质量流量计，这种流量计通过质量换算，可将最终的加注量误差控制在10ml左右，适合于定期检修中的批量加注电解液；二是通过自制的定量加注枪（图4）和定位套，实现定位自停。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当加注液时，将开关手柄提起，顶杆将主阀打开，压力电解液通过主阀流进主阀下腔。在压力电解液作用下，将斜阀打开，使电解液通过电解液枪嘴流进电瓶入口。
在电解液流动过程中，斜阀座后面空腔中的空气被带走。当蓄电池没有加满电解液时，被带走的空气通过气管、气管嘴得到补偿。当蓄电池加满电解液时，气孔被电解液堵死，空气无法补偿，空腔中空气被带走后形成负压，此时膜片向上变形，膜片轴随膜片向上移动。起阻止作用的钢珠滑向中心，轴便下落，失去固定支点的作用，主阀在弹簧的作用下，自动关闭，起自封作用。这样，就可以完美实现加注到设定位置自动停机，这种形式可满足补充电解液的检修需要。在研制过程中，一共经过了六次分解、组装，最终完成系统压力和罐装冲击的平衡，通过分流系统在即将完成时降低压力，以保证电解液不能溅出。
在设计、制作过程中，另外遇到的一个问题就是电磁阀的密封性。在研制过程中，为了保证能在腐蚀性环境下作业，我们电磁阀在设计时选用了不锈钢防爆材质，但是在实际试用过程中电磁阀会发生渗漏每分钟大约5-10滴，虽然渗量很小但是不符合本机的要求，在咨询了国内十几家专业生产厂家后，确定了渗漏点在电磁阀内隔膜片的材质上，由于介质是具有强碱属性，市面上常规使用的聚乙烯与四氟乙烯在经过滴液试验后也会出现一定程度的腐蚀满足不了设备需求。在专业厂家不予协助解决的情况下，我们只有自己寻找材料解决隔膜片的腐蚀问题，其中我们选择了PVC、聚二氟乙烯、FKM、三元乙丙等不同材料进行24小时浸泡试验，三元乙丙在这次试验中表现最好，装机试验连续使用证实达到密封要求。
在研制过程中，课题组充分吸取一线班组提出的意见和建议，为设备安装了工业遥控器，使得蓄电池电解液加注作业可以一人独立完成；为了方便职工防止加注枪和定位套，特别设计了移动集液车，该小车可以放置工业遥控器、加注枪和定位套，下边设有万向轮可以随意移动，这样在加注作业的间隙，职工可以将加注枪等部件安全放置，从而进行检查或其他操作，该集液车还可以收集加注枪枪管滴流的电解液，防止遗洒在地上，具有高度环保的效果。为了防止系统内管道形成碱垢，课题组依据班组的建议设计了纯水箱，在加注电解液前后，分别使用纯水和电解液冲洗管道，既方便又延长了设备的使用寿命。
3. 使用效果
3.1 该机适用于铁路普速客车蓄电池检修中的全部或补充加注电解液作业。经试用，定量加注，定位加注均可达到蓄电池检修要求液量。
3.2 系统能准确地按照检修工艺要求加注电解液，实际使用效果如下：
3.2.1 提高了蓄电池检修的科学性和合格率，保障了行车安全。系统严格按照设定值输出液量，通过减压设计，在接近结束的时候降低压力和流速，可控制误差在20ml左右，提高了检修质量，可延长蓄电池的供电时间和使用寿命。
3.2.2 方便了蓄电池检修工作的管理和操作。系统通过人机交互式的操作界面，可方便快捷的完成工作，降低了职工劳动强度，减少了蓄电池内挥发性气体对人体的伤害。
3.2.3 向液箱加液和自动清洗等功能极大的降低了职工的劳动强度，自动清洗功能可以延长设备的使用寿命，人性化的功能和操作得到了现场职工的一致好评。
4. 结论
铁路客车蓄电池电解液定量加注机经长期论证和技术准备，项目由北京铁路局批准立项，经11个月研制攻关，突破了电解液加注量计量蓄电池加注电解液到位停机、系统防腐防爆、密封件密封性能等关键技术难题，经过8个月现场试用及系统持续优化，证明该设备能够满足铁路客车蓄电池检修工艺要求。现已通过北京铁路局科委组织的技术评审，并获得2016年北京铁路局科技进步二等奖。通过本机的研制和应用，达到了“降低职工劳动强度，提高工作效率，提高检修质量”的效果，得到了现场职工的一致好评，为更好地服务于铁路运输和安全生产创造了条件。
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论文作者:蔡文君,安洪涛
论文发表刊物:《科技中国》2016年10期
论文发表时间:2017/1/5
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