GK1D型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)換型改造案例分析

梁濱

摘 要：文章針對GK1D型液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車原12V180ZJC型柴油機(jī)因停產(chǎn)造成“配件缺貨、停修時(shí)間不確定”問題，介紹了將其換型為G12V190ZLJ型柴油機(jī)的改造案例，并對案例進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：GK1D；內(nèi)燃機(jī)車；柴油機(jī)；換型

引言

我單位GK1D型內(nèi)燃機(jī)車原裝12V180ZJC型柴油機(jī)于80年代由中國與奧地利國合作開發(fā)。約10余年前，國家布署GK1D型機(jī)車生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)為制造鐵路動(dòng)車，原產(chǎn)機(jī)車及配套柴油機(jī)停產(chǎn)，相關(guān)用戶漸處“柴油機(jī)配件缺貨、修復(fù)時(shí)間不確定、維修難”局面。為扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面，我單位確定了機(jī)車改造方案，將12V180ZJC型柴油機(jī)替換為G12V190ZLJ型，并于2012年委托青島四方鐵路機(jī)電設(shè)備工程有限公司實(shí)施了一臺機(jī)車改造。換裝的新柴油機(jī)配件貨源充足、價(jià)格合理，達(dá)到了改造目的。

1 制定換型改造方案

改造方案著重考慮“新?lián)Q柴油機(jī)有廠家生產(chǎn)，未來10年或更長時(shí)間不淘汰，配件供應(yīng)有保障”等，并能滿足我單位鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需求。

1.1 考慮我單位鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需求

我單位機(jī)車以廠內(nèi)鐵路調(diào)車作業(yè)為主、牽引運(yùn)輸為輔，每個(gè)月數(shù)次向當(dāng)?shù)刎涍\(yùn)車站運(yùn)送新造鐵路貨車。按我單位慣例和鐵路部門要求，每列車至少送50輛新造鐵路貨車，不能分鉤牽引。故要求機(jī)車至少能一次牽引50輛新造貨車在我單位鐵路專用線行駛。

1.2 考慮柴油機(jī)及其機(jī)房情況

改造前后，柴油機(jī)機(jī)房尺寸均不可變，故要求新柴油機(jī)能在機(jī)房內(nèi)放置，并留有一定檢修空間。為確保對機(jī)車速度性能影響不大，要求新柴油機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速600r/min。且新柴油機(jī)應(yīng)選擇專業(yè)廠家仍在生產(chǎn)的產(chǎn)品，配件供應(yīng)貨源充足、售價(jià)合理。

2 方案分析

本次改造含“柴油機(jī)總成及其輔件換新，調(diào)速系統(tǒng)改造，進(jìn)排氣管道位置與走向改變，冷卻水管道改動(dòng)，基座重新定位、制作，柴油機(jī)停機(jī)裝置改造”等內(nèi)容，詳情分析如下。

2.1 柴油機(jī)選擇與對比

原12V180ZJC型柴油機(jī)在我單位機(jī)車的裝機(jī)功率為1000KW，即其在機(jī)車上最大功率為1000KW。這是因機(jī)車制造時(shí)考慮了平時(shí)運(yùn)行環(huán)境條件較差，為延長柴油機(jī)使用壽命、減少修理，廠家就沒有用足1324KW，有意使其功率留有余地。既然1000KW功率能滿足我單位鐵路運(yùn)輸需求，則本次改造就沒強(qiáng)求新柴油機(jī)標(biāo)定功率接近1324KW，而只要求近1000KW。為方案切實(shí)可行，我們派專業(yè)人員到機(jī)車修理廠、柴油機(jī)制造廠調(diào)研，到機(jī)車用戶走訪。然后，進(jìn)一步論證對比，最后選定G12V190ZLJ型柴油機(jī)為新?lián)Q機(jī)型。表1為換型前后兩種型號柴油機(jī)對比。

2.2 柴油機(jī)機(jī)房空間尺寸驗(yàn)證

人工簡測柴油機(jī)機(jī)房內(nèi)腔尺寸（長×寬×高；mm）為3080×1900×（2370+400），而G12V190ZLJ型柴油機(jī)外形尺寸為2670×1588×2366。顯然，柴油機(jī)機(jī)房內(nèi)腔尺寸空間能夠滿足新柴油機(jī)安裝要求。

2.3 機(jī)車牽引性能驗(yàn)證

原12V180ZJC型柴油機(jī)裝機(jī)功率1000KW，機(jī)車在我單位的坡長500M左右、最大坡度9‰的鐵道線路上，以10Km/h左右速度行駛時(shí)，每次能牽引70輛高邊貨車，約70×23=1610t（注：空載列車，以鐵路高邊貨車來計(jì)重，每輛凈重23t）。

新G12V190ZLJ型柴油機(jī)標(biāo)定功率900KW，裝機(jī)功率同為900KW。比較測算，換新柴油機(jī)后，機(jī)車每次能牽引63輛高邊貨車通過上述我單位鐵路專用線的最大坡度路段，遠(yuǎn)超50輛車的牽引需求。

2.4 液力傳動(dòng)箱與柴油機(jī)匹配性驗(yàn)證

GK1D型內(nèi)燃機(jī)車為液力傳動(dòng)型機(jī)車，其柴油機(jī)與從動(dòng)機(jī)械（注：液力傳動(dòng)箱）的合理匹配尤為重要。通常其匹配性有3個(gè)基本要求：其一，從動(dòng)機(jī)械所需求功率，應(yīng)在柴油機(jī)允許工作范圍之內(nèi)，不受其他條件限制。其二，充分利用柴油機(jī)功率，即在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下使從動(dòng)機(jī)械盡可能全部利用柴油機(jī)的標(biāo)定功率。其三，在允許工作范圍之內(nèi)，柴油機(jī)有較好經(jīng)濟(jì)性。

GK1D型機(jī)車用SF4010-2A型液力傳動(dòng)箱，傳動(dòng)箱主傳動(dòng)變矩器吸收功率為880KW，輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，它通常與額定轉(zhuǎn)速為1500-1800r/min、功率為500-993KW的柴油機(jī)配套使用。而新柴油機(jī)標(biāo)定功率900KW，持續(xù)功率800KW，標(biāo)定轉(zhuǎn)速1500r/min?？梢姡珿12V190ZLJ型柴油機(jī)與此型傳動(dòng)箱能較好地匹配。

3 方案實(shí)施

3.1 柴油機(jī)換型改造

要求將機(jī)車原柴油機(jī)及其輔件、相關(guān)管線拆解，換裝G12V190ZLJ型新柴油機(jī)總成（注：含增壓器、調(diào)速器等）。

3.2 轉(zhuǎn)速操控系統(tǒng)配套改造

原12V180ZJC型柴油機(jī)采用單體式高壓油泵，裝用電子調(diào)速器。換裝G12V190ZLJ型柴油機(jī)后，采用整體式高壓油泵，裝用機(jī)械調(diào)速器，并采用RT-3H型柴油機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速方式。其調(diào)速原理：機(jī)車司控器將16檔編碼信號傳遞至PLC機(jī)，經(jīng)PLC機(jī)處理并輸出24V信號，再經(jīng)功率放大塊轉(zhuǎn)換成110V信號，然后供給RT-3H調(diào)速驅(qū)動(dòng)器。這時(shí)，調(diào)速驅(qū)動(dòng)器就能控制步進(jìn)電機(jī)，讓步進(jìn)電機(jī)隨著司控器的調(diào)速指令而轉(zhuǎn)動(dòng)，而步進(jìn)電機(jī)還可將電脈沖信號變換成角位移，即步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)扇形齒輪擺角，再通過拉桿來調(diào)節(jié)高壓油泵動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)的燃油油門的開度調(diào)節(jié)，達(dá)到調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速目的。

3.3 柴油機(jī)停機(jī)裝置配套改造

改造前，柴油機(jī)停機(jī)指令是經(jīng)由PLC機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給柴油機(jī)。改造后，已將“停機(jī)按扭”與相應(yīng)電空閥相連，然后靠電空閥、拉桿來操控風(fēng)缸動(dòng)作，最終到調(diào)速器的停止拉桿，進(jìn)而切斷高壓油泵向各缸的供油，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)停機(jī)的目的。

3.4 柴油機(jī)基座改造

改造過程中，柴油機(jī)中心找正與定位環(huán)節(jié)是易被人為忽視的環(huán)節(jié)，事先應(yīng)正確找準(zhǔn)柴油機(jī)支座中心線。否則，易造成柴油機(jī)共振頻率加大，異響加劇。

3.5 相關(guān)輔件移位改造

改造還涉及到柴油機(jī)機(jī)房頂部的煙筒移位、柴油機(jī)進(jìn)氣與排氣管道及接口改造、輔助系統(tǒng)相關(guān)管線或接口的配套改造等諸多環(huán)節(jié)。這部分主要采取現(xiàn)場配管、邊測量、邊改造的方式進(jìn)行，行之有效，不易出現(xiàn)返工。

4 結(jié)束語

此機(jī)車完成柴油機(jī)換型改造已運(yùn)用2年多，所換柴油機(jī)及其調(diào)速操控系統(tǒng)在運(yùn)用中表現(xiàn)出“性能穩(wěn)定，故障率低”特點(diǎn)，且沒發(fā)生過因配件供應(yīng)影響柴油機(jī)維修情況。機(jī)車牽引能力也能滿足鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需求，達(dá)到了改造預(yù)期目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張世芳，徐惠康.內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)[M].北京：中國鐵道出版社，1983.