空调发电车散热单节泄漏试验台研制(铁路车辆段柴油发电机QC小组).docx
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1、空调发电车散热单节泄漏试验台研制昆明铁路局昆明车辆段柴油发电机QC小组课题类型:创新型2017年3月前言昆明车辆段是昆明铁路局管辖内唯一的客车车辆段,负责全局准、米轨客车、发电车、路用客车、动车组的定期检修和日常运用维修任务,现配属客车1937辆,其中空调发电车有62辆。空调发电车是一座在钢轨上移动的电站。空调列车是全封闭列车,其空调、照明、采暖、电开水炉、旅客信息系统、安全监控系统等用电设备都依靠发电车的电力运行。发电车的柴油机冷却系统如出现问题,将影响整列空调旅客列车的安全运行。小组概况小组名称柴油发电机QC小组课题类型创新型课题空调发电车散热单节泄漏试验台研制培训时间人均48小时活动时间
2、2016年5月至2017年3月活动制度2至3次/月序号姓名年龄性别学历技术职称组内职务1尹俊杰42勇大专高级技师组长2黄黄42男中技高级技师副组长3赵自亚44男大专首席技师组员4任进生34男大专技师组员5李志祥37男大本工程师组员6陈金庄26男大专中级工组员7张嘉25男大专中级工组员8杨弘的22男大本见习组员9周静37女大本工程师业务指导10葛阳29男大本助工业务指导11楚明52男大专工程师业务指导12李继优26男大专中级工组员历年获奖情况2016年减少空调发电车康明斯柴油机段修质检故障获得局级、省级优秀QC小组称号一、选择课题(一)空调发电车柴油机冷却系统简介空调发电车主要采用了康明斯KTA
3、19型柴油机,冷却系统采用水冷却方式,该系统主要由水泵、水滤清器、节温器、散热单节、膨胀水箱等组成。其工作原理是:水温低于65。C时,节温器关闭,柴油机内循环工作;水温在65。C至85。C间,节温器处于半天状态,内、外循环冷却同时开启;水温超过85C,节温器全开,柴油机外循环工作(见下图)。KTA19沟JI1.系ift流向示5M(-)散热单节简介1 .散热单节结构特点散热单节重量为9.8kg,主要由进、出水口法兰,散热单节框架,进、出水口空心连接铜板,散热片等组成,结构尺寸如下:77575c035散热单节结构尺寸图(单位:mm)2 .散热单节工作原理柴油机冷却水从上端进入散热单节,从下端流出,
4、在冷却风机的作用下,空气与散热单节中的冷却水进行热交换,降低冷却水温,保证柴油机冷却水得到适宜温度。冷空气(二)提出问题中国铁路总公司2015年7月1日正式实施的铁路客车电气装置检修规程(铁总运【2015】29号),对发电车柴油机冷却系统作出规定:“散热器进行04MPa气压试验,保压5min无泄漏。,帙路总公司I)龄修债G住制8弗体述命我作州嫉t做安装申阳制度浦1!往清跖“东铁路客车电气装至络油U1.聘装置,)分“检修柒体目it群和卜曲第展管过检检修规则Wi1.M)叶轮、叶片MttL投”更孰.)热久推穿无MMkX水,1.2.3冷加尿统VHItr 0.4 Mx5”.仅比 5 mn却风也分”*!1
5、浦R各部坐履电机物阐步孰j8的色H.冷却及*HMsstt中DE供道出版社一,,WuvA,fv*M .冷W风机4:爱装坟.T2收CV.史再明利 ,水付博H!t1. Jk力式*冷笈功IB小口 W_即风机遇风博网咬热明史断.通风(电化.缜权时修扑或更舄.,)M.n(U.nftfitf.冷备改先/盼除港血色H1.J道解(三)现状介绍散热单节的最大问题是泄漏,泄漏点主要位于空心铜板与法兰连接处中部(见下图)。我段现有散热单节泄漏试验装置是一个利用风压加压,一次只能对一只散热单节进行试验的简易装置。2016年5月小组成员对段修散热单节泄漏试验进行了统计,情况如下表:序号车号散热单节数量(只)作业人员单只散
6、热单节试验平均时间(分钟)辆均散热单节试验总用时(分钟)I99786342赵自亚、吴j19798242尹俊杰、陈金庄18756399779742任进生、李继优20840499899836黄错、吴珊21756599842036赵自亚、黄镭19684F均39.6两人19.4768.24从统计表我们可以看出,由于该试验装置每次都需进行拆卸、组装,加水、排水等重复工序,以发电车辆均39.6只散热单节计算,完成一辆发电车的散热单节试验两人需用时768.24分钟(12.80小时),工作效率极其低下,已经严重影响空调发电车段修任务的完成。中国铁路总公司铁路客车电气装置检修规程(铁总运【2015】29号)发布
7、后,由于段修发电车检修周期较短,加之人手紧张,为保证顺利完成段发电车检修任务,散热单节主要是委外进行试验检修。委外试验检修支出费用为IOO元/只,以发电车每月辆均2.5辆计算,每月仅委外就需要39.6X1.OOX2.5=9900元。为保证检修质量,段技术科要求对委外检修返回的散热单节按30%比例进行试验抽查,也就是每辆发电车最少还需投入两人花费768.2430%230.47分钟(3.84小时)进行散热单节的试验抽查。发电车中循环冷却水是保证柴油机正常运转的必要条件之一。我们对2016年1至5月发电车柴油机循环冷却水系统故障进行了统计,如下表所示:序号冷却系统故障部位件数(件)故障百分比1234
8、累计冷却系统故障水管路故障冷却塔框架13%故障5%柴油机部分故障24%散热单节故障58%从发电车柴油机循环冷却水系统统计表及饼图可以看出,循环冷却水系统故障主要为散热单节故障。我们对上述散热单节故障进行了统计,如下表所示:序号散热单节故障部位件数(件)故障百分比1散热单节泄漏故障2876%2散热单节散热片故障616%3散热单节螺栓松动故障25%4散热单节框架破损故障13%累计37100%散热单节故障从散热单节故障统计表及饼图可以看出,散热单节故障主要为泄漏故障,只要解决散热单节的泄漏问题,就可以有效防止冷却水泄漏,从而提高柴油机运行平稳性,减少发电车运用故障。解决散热单节的泄漏试验装置,可以有
9、效满足铁路客车电气装置检修规程(铁总运【2015】29号)中的相关要求和检修工艺标准,同时有效控制散热单节的泄漏问题。经过以上分析,我们发现:无论从提高试验散热单节工作效率,还是控制委外检修试验费用支出、降低生产成本,以及满足检修段修发电车的时间要求,研制散热单节泄漏试验装置已迫在眉睫。为确保课题具有创新性,小组将该课题向路局科学技术委员会申报科研立项,并进行科技查新,未找到相应结果。经分析讨论,小组决定研制一套具有推广价值的散热单节泄漏试验装置,并将“空调发电车散热单节泄漏试验台研制”作为本次Qe活动的课题。二、设定目标目标值:将空调发电车散热单节辆均试验时间从12.8小时/辆降至4小时/辆
10、。辆均发电车散热单节试验时间三、提出方案并确定最佳方案(一)方案的提出由于目前市场上尚无此类型试验装置,我QC小组采用头脑风暴法,针对如何研制散热单节泄漏试验装置提出几套方案,用亲和图归纳如下:整车泄漏试验装置采用加压装置加压制作各管道口封堵利用现车结构,投资少有高空作业,安全性差多人操作制作简单,成本少水压试,泄点不易观察j散然单节泄漏试验装置宿冷却塔泄漏试眨装置采用加压装置加压制作冷却塔试验装置需加满水,试验完成后需排水散热单节安装困难,安全性差两人操作制作困难,成本高水压试验,泄漏点不易观察通过亲和图我们得到了三套方案:(二)最佳方案确定为确定最佳方案,小组从效率、安全、人员、成本、技术
11、可靠性、可行性等方面进行了比对,并对方案进行评估,制作了对比评估表:一效高车完,极全次成率车式Jr整漏81现车作业,存多,需制作大量堵塞,每次试验需加、排 水,水资源浪费巨大,在多处需要6至7水压加压装泄漏点无法确加压前需排尽空气,高空作名人 置管路定,操控性差。且无法保证各水管道5万兀15业,安全性差能否承受04MPa的压力,如出现泄漏点, 整体无法实现加压及 血H2冷却塔泄漏试 验装E每次可 完成全 车V3*高处作业,安需要3至4 全性略人差水压加压装 置、管路及 冷却塔设备过大,帚*进 行管理。每次试验福 泄漏点较难确排放水,水资源浪费 定,操控性较大。试验过程中如做 差。热单节出现泄漏
12、点,整体加压及保压将难 以实现。10万元方案2得分3331331方案1得分5131散热单需要确3节泄漏定试验试验台数量作安好必转操控性好,采1人可以升降装置及用风试水的原 完成控制管路理,泄漏点反 映直观。方案3得分155评分方法针对方案同一项点进行打分,分别为5分、3分、1分。散热单节拆装方便,可实现自动加压及保压。一次加水可连续2.5万元操作,直到试验全部 完成。55(总分35)序号方案试验效安全率性操作人员专用设备可靠性可行性投资成rI得分通过分析可以看出:整车泄漏试验装置效率高,但安全性、可靠性、可行性差,并需要大量作业人员且实现困难;冷却塔泄漏试验装置效率高,但安全性、可靠性、可行性
13、略差,操控性不好且投资大;而散热单节泄漏试验台投资少,安全性、可靠性、可行性、操控性好,只需确定试验数量即可。因此,最终确定了散热单节泄漏试验台这一最佳方案。(三)最佳方案细分优化1.散热单节总体结构优化选择根据散热单节泄漏试验台整体设计思路,QC小组将其分为水池、散热单节安装台、升降装置,控制阀及管道等四部分。散热单节泄漏懒为了使研发过程更加高效、合理、科学,针对散热单节泄漏试验台试验数量的问题,小组成员集思广益,制定了一次试验3只、6只、9只三种方案,并对几种方案进行了评估对比。序号方案优点缺点综合评价是否采用1散热单节泄漏试验台(3只)1.试验装置移动方便。2 .制作费用低.研制难度低。
14、3 .散热单节易安装。1.试验效率低。2.费工费时。差不采用2散热单节泄漏试验台(6只)1.制作费用适中。2 .制作难度适中。3 .试验效率较高.1 .移动困难。2 .散热单节安装不方便。好采用3散热单节泄漏试验台(9只)1.试验效率非常高。2.省工省时。1.试验装置无法移动。2 .散热单节安装非常困难。3 .制作费用较高,难度较大。差不采用针对试验台密封性、焊接性、强度的问题,小组成员上网查询和市场调研各种制作材料。经过调查,发现制作材料主要有铸铁、45号钢、铝合金、不锈钢四种,并对几种材料进行了统计分析:序号材料名称优点缺点综合评价是否采用1铸铁价格低,具有高强度和硬度,韧性、耐磨性好。重
15、量重,抗腐蚀性和氧化差,精度差,密封性差,不易焊接。差不采用245号钢结构性能好,具有高强度和较好的切削加工性,耐冲击,经热处理后具有一定的韧性、塑性和耐磨性。较重,表面硬度低,抗腐蚀性和氧化较差。良不采用3铝合金价格低重量轻,散热效果好,强度高。易变形,易氧化,抗腐蚀性较差,密封性差,导热性高,焊接工艺要求高。良不采用4不锈钢重量轻,耐腐蚀性好,耐氧化,耐高温、耐低温,具有高强度、硬度,高耐磨性,可塑性好。价格偏高。好采用2 .散热单节安装台优化选择为提高散热单节安装效率,小组成员集思广益,对散热器安装定位方式进行了分析对比:序号材料名称优点缺点综合评价是否采用1传统螺栓固定式固定方式简单,
16、设计简单,制作成本低。试验效率低,固定散热单节费工费时,操作困难。差不采用2手动压具固定式散热器安装效率高,固定相对方便,操作简单。需自主设计。好采用3整体自动固定式整体同步自动固定,效率极高。制作成本极高,因散热单节安装面有高有低,实现整体固定研制难度较大。差不采用3 .水池优化选择经过充分调查研究,小组成员对散热单节试漏水池提出了固定式和可移动式两种方案,并对两种方案进行了分析对比:序号方案名称优点缺点综合评价是否采用1固定式水池设备管理方便。安装需要场地,需要专门布置风水管道,排水沟等,散热器安装不方便,操作困难,整体制作成本较高。良不采用2移动式水池工作场地灵活,不需要专门布置风水管道
17、,排水沟等,散热器安装方便,操作方便,研制成本低。移动时需用叉车。好采用4 .升降装置优化选择为了实现最佳方案的升降设计要求,小组成员进行了上网查询和市场调研,找到了螺旋式手动升降、电动升降、气缸升降三种升降控制方式,并对三种方式进行了分析对比:序号方案名称优点缺点综合评价是否采用123螺升动式降手旋制作成本低,研制难度低,安全性好。试验效率低,操作困难,费工费力。差不采用电动升降操控性好,省时省力,试验效率制作成本非常高,安全性差,研制困难。良不采用气缸升降操控性好,省时省力,试验效率高,安全性好,研制难度适中。气缸定位困难。好采用在确定了气缸控制升降后,小组成员针对气缸马上进行了上网查询和
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