新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗設(shè)計

高建華 舒麟

傳統(tǒng)發(fā)電集裝箱的主要用途是作為地面應(yīng)急電站和備用電源，其結(jié)構(gòu)往往并不嚴(yán)格受制于集裝箱角件限界。鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱內(nèi)置柴油發(fā)電機(jī)組，柴油燃燒和發(fā)電機(jī)組散熱均需要大量冷空氣；因此，進(jìn)氣百葉窗設(shè)計必不可少。因?yàn)殍F路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱需要頻繁起吊和移動，所以其結(jié)構(gòu)須嚴(yán)格按照集裝箱角件限界來設(shè)計；此外，受人工成本上漲的影響，鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱無人值守模式逐步推廣應(yīng)用，從而對進(jìn)氣百葉窗防雨水、防風(fēng)沙、防鼠等方面提出更高要求。傳統(tǒng)進(jìn)氣百葉窗一般為上下結(jié)構(gòu)的百葉窗條形式，存在進(jìn)氣面積小、防雨效果差和結(jié)構(gòu)超出集裝箱角件限界等問題。為此，本文設(shè)計利用回旋進(jìn)風(fēng)離心力排除雨水的進(jìn)氣百葉窗，設(shè)置二次過濾多孔板以防塵、防鼠，并采用新型內(nèi)嵌式安裝方式，避免其超出集裝箱角件限界。

1 新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗結(jié)構(gòu)及功能

1.1 進(jìn)氣百葉窗結(jié)構(gòu)

新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗（見圖1）由左邊框、右邊框、上邊框、下邊框、左護(hù)板、右護(hù)板、內(nèi)百葉窗條、外百葉窗條、上部多孔板以及側(cè)部多孔板等組成：左邊框、右邊框、上邊框和下邊框合圍形成封閉的百葉窗框，其中左邊框、右邊框和上邊框均設(shè)有出風(fēng)口；左右護(hù)板分別焊接在百葉窗框外立面兩側(cè)，內(nèi)百葉窗條和外百葉窗條沿前后方向豎直均布焊接在百葉窗框上；上部多孔板和側(cè)部多孔板采用鉚螺母布置在上邊框和左右邊框出風(fēng)口處。

1.2 進(jìn)氣百葉窗防雨、防塵原理

由圖2可見，新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗進(jìn)氣通道的進(jìn)氣口即內(nèi)百葉窗條與外百葉窗條的間隙，混雜雨水、沙塵的空氣經(jīng)間隙處回旋進(jìn)入百葉窗框內(nèi)部。在此過程中，由于離心力的作用，空氣中大部分雨水、沙塵沉淀下來而無法進(jìn)入百葉窗框內(nèi)部，僅少量雨水、沙塵進(jìn)入百葉窗框內(nèi)部后碰撞到下邊框豎直面（即雨水、沙塵沉淀面），然后順著雨水、沙塵沉淀面經(jīng)圓弧型導(dǎo)流腔向下通過外百葉窗條下端的排水孔排出。此時，進(jìn)氣通道內(nèi)空氣中的雨水、沙塵含量進(jìn)一步降低，不過，其進(jìn)入發(fā)電集裝箱內(nèi)部還須經(jīng)過上部或側(cè)部的進(jìn)氣口。當(dāng)空氣從上部進(jìn)氣口進(jìn)入時，在重力作用下，雨水、沙塵順著雨水、沙塵沉淀面向下經(jīng)過導(dǎo)流腔從左右側(cè)護(hù)板下部的排水孔排出；當(dāng)空氣從兩側(cè)進(jìn)氣口進(jìn)入時，須經(jīng)過一段較長的距離，同樣由于重力的作用，雨水、沙塵向下經(jīng)過導(dǎo)流腔最終從左右側(cè)護(hù)板下部的排水孔排出。側(cè)部多孔板是空氣中雨水、沙塵的最后一道防線，其開孔直徑不大于5mm，可有效過濾雨水、沙塵并防鼠，且經(jīng)校核計算的開孔率（不低于65%）能有效保證進(jìn)氣量。多孔板采用鉚螺母安裝，便于拆卸和維護(hù)。

2 新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗安裝方式

進(jìn)氣百葉窗安裝在發(fā)電集裝箱的側(cè)墻，1臺柴油發(fā)電機(jī)組對應(yīng)安裝2扇進(jìn)氣百葉窗。傳統(tǒng)進(jìn)氣百葉窗采取由外向內(nèi)推入的安裝方式，導(dǎo)致百葉窗框以及安裝螺栓易超出發(fā)電集裝箱側(cè)墻外側(cè)，從而造成進(jìn)氣百葉窗超出集裝箱角件限界。新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗采用內(nèi)嵌式安裝方式（見圖3）。

（1）設(shè)置百葉窗安裝立柱和加強(qiáng)筋。立柱為異型件，其外立面與發(fā)電集裝箱側(cè)墻外立面一致。百葉窗安裝面向內(nèi)縮入，加強(qiáng)筋可增加結(jié)構(gòu)剛度，保證立柱不變形。

（2）安裝前在密封膠條上涂密封膠，然后通過螺栓螺母墊圈將百葉窗框與立柱連接。螺栓為周圈布置，間隔約185mm。密封膠條可有效防止雨水進(jìn)入。安裝螺栓不會超出發(fā)電集裝箱側(cè)墻外立面，滿足限界要求。

3 新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗進(jìn)氣面積校核計算

發(fā)電集裝箱的柴油發(fā)電機(jī)組布置在箱內(nèi)，其在工作時需要消耗氧氣，并產(chǎn)生一定的熱量；因此，要確保發(fā)電集裝箱正常工作，須滿足一定進(jìn)氣要求。為此，需要對發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗進(jìn)氣面積進(jìn)行校核計算，以便在滿足柴油發(fā)電機(jī)組工作需要的同時，將其工作時產(chǎn)生的熱量排到箱外，避免因箱內(nèi)溫度升高而影響其額定功率的發(fā)揮。

每臺柴油發(fā)電機(jī)組對應(yīng)安裝2扇進(jìn)氣百葉窗，據(jù)此對進(jìn)氣百葉窗的進(jìn)氣面積進(jìn)行校核計算，具體過程如下。

（1）柴油發(fā)電機(jī)散熱器截面積 散熱器直徑為660mm，則散熱器截面積為

（2）百葉窗外表面進(jìn)氣口面積 2根百葉窗條的最小間距為29mm，高度為1420mm，總共8個間隙，則百葉窗外表面進(jìn)氣口面積為

（3）百葉窗內(nèi)表面進(jìn)氣口面積 內(nèi)側(cè)面開口高度為1200mm，寬度為154mm，上部開口長度為1260mm，寬度為100mm，內(nèi)表面覆蓋多孔網(wǎng)（通過效率取65%），則百葉窗內(nèi)表面進(jìn)氣口面積為

（4）百葉窗有效進(jìn)氣口面積 百葉窗有效進(jìn)氣口面積為

根據(jù)計算結(jié)果，新型鐵路運(yùn)輸發(fā)電集裝箱進(jìn)氣百葉窗滿足有效進(jìn)氣口面積（0.64428m2）大于柴油發(fā)電機(jī)散熱器截面積1.8倍（1.8×S1=0.6155028m2）的設(shè)計要求。