基于試驗(yàn)的動(dòng)車組集塵風(fēng)箱過(guò)濾器性能研究

李景濤 徐翠強(qiáng) 李來(lái)彬 薄凱文 蘇義

摘 要：為避免高寒防風(fēng)沙動(dòng)車組在線路運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)沙、柳絮對(duì)用風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生不良影響，本文采用試驗(yàn)的方法對(duì)集塵風(fēng)箱直通旋流管式過(guò)濾器和機(jī)械式過(guò)濾器過(guò)濾效果進(jìn)行研究，根據(jù)西北地區(qū)柳絮、風(fēng)沙環(huán)境，設(shè)置不同試驗(yàn)工況進(jìn)行試驗(yàn)，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果可作為集塵風(fēng)箱過(guò)濾器選型和設(shè)計(jì)的重要參考。

關(guān)鍵詞：集塵風(fēng)箱;直通旋流管式過(guò)濾器;機(jī)械式過(guò)濾器;過(guò)濾性能

1.引言

隨著高速鐵路的發(fā)展和國(guó)民出行需求的急速增長(zhǎng)，高速鐵路已遍布祖國(guó)大江南北，包括環(huán)境惡劣的西北地區(qū)，高寒防風(fēng)沙動(dòng)車組是為我國(guó)西北地區(qū)專門(mén)研制的專用動(dòng)車組，其主要特點(diǎn)之一就是克服了西北地區(qū)高風(fēng)沙及柳絮環(huán)境給動(dòng)車組通風(fēng)帶來(lái)的問(wèn)題[1-2]，如蘭新線西段全長(zhǎng)460公里，有長(zhǎng)達(dá)105公里的線路經(jīng)過(guò)風(fēng)沙地區(qū)。集塵風(fēng)箱作為安裝在車下的通風(fēng)過(guò)濾裝置，為設(shè)備提供清潔空氣，保證車下用風(fēng)設(shè)備安全運(yùn)行，因此對(duì)集塵風(fēng)箱過(guò)濾效率的研究是高寒防風(fēng)沙動(dòng)車組研制的主要研究項(xiàng)點(diǎn)之一[3-4]。

2試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本文主要研究直通旋流管式過(guò)濾器和機(jī)械式過(guò)濾器對(duì)于柳絮的過(guò)濾效率以及2排過(guò)濾管與3排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器的過(guò)濾效率與性能。直通旋流管式過(guò)濾器、機(jī)械式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、圖2所示。

3試驗(yàn)準(zhǔn)備

調(diào)節(jié)集塵風(fēng)箱安裝高度，使出風(fēng)口和集塵裝置進(jìn)風(fēng)口中心位置對(duì)齊，保證集塵風(fēng)箱與兩臺(tái)集塵裝置連接處密封，安裝集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口風(fēng)道、穩(wěn)壓箱等，放置并調(diào)整揚(yáng)沙裝置出風(fēng)口位置，放置人工喂塵器，保證其出沙口位置能全部在揚(yáng)沙裝置的攪拌范圍內(nèi)，使沙塵被攪拌風(fēng)機(jī)混合均勻噴出。

為模擬柳絮飄浮狀態(tài)，用細(xì)鴨絨（無(wú)羽毛）代替柳絮，根據(jù)春天柳絮飄浮的濃度估算，初步定在 0.2g/m3，試驗(yàn)時(shí)間定為 20 分鐘。根據(jù)《石墨細(xì)度檢驗(yàn)方法》中篩子和目數(shù)的關(guān)系對(duì)照表及試驗(yàn)用沙顆粒度要求對(duì)試驗(yàn)用沙進(jìn)行篩選，采用60目和40目的篩子篩選試驗(yàn)用沙，把篩出的不同規(guī)格沙塵根據(jù)蘭新線采集的沙塵比例進(jìn)行配沙。

4試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

4.1柳絮過(guò)濾試驗(yàn)

首先測(cè)試集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口為直通旋流管式過(guò)濾器的過(guò)濾效率。啟動(dòng)集塵風(fēng)箱的主送風(fēng)機(jī)和排塵風(fēng)機(jī)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將稱好的鴨絨全部撒完，用風(fēng)量罩測(cè)試撒入鴨絨前與撒完鴨絨后進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量，拆卸試驗(yàn)前與試驗(yàn)后被試件左右兩側(cè)出風(fēng)口纖維棉過(guò)濾器進(jìn)行稱重，清理集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口過(guò)濾器上的鴨絨，稱重并記錄數(shù)據(jù)。試驗(yàn)完畢后將集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口改為機(jī)械式過(guò)濾器，試驗(yàn)步驟與安裝直通旋流管式過(guò)濾器試驗(yàn)步驟一致，試驗(yàn)完成后檢查、記錄鴨絨附著情況。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于進(jìn)風(fēng)口為直通旋流管式過(guò)濾器的集塵風(fēng)箱，試驗(yàn)前和試驗(yàn)結(jié)束的通風(fēng)量分別為7613 m3/h和4886m3/h，堵塞約36%，約為總風(fēng)量的1/3。過(guò)濾器下部堵塞較為嚴(yán)重，如圖3所示。集塵風(fēng)箱 1 兩側(cè)出風(fēng)口纖維棉過(guò)濾器溝槽內(nèi)附著較多鴨絨。

對(duì)于進(jìn)風(fēng)口為機(jī)械式過(guò)濾器的集塵風(fēng)箱 ，試驗(yàn)前和試驗(yàn)結(jié)束的通風(fēng)量分別為7198 m3/h和6200m3/h，堵塞約14%，約為總風(fēng)量的1/7，進(jìn)風(fēng)口的過(guò)濾器外表面沒(méi)有堵塞情況，部分鴨絨可被過(guò)濾器阻擋在外，如圖4所示，集塵風(fēng)箱內(nèi)部基本無(wú)鴨絨，集塵風(fēng)箱兩出風(fēng)口過(guò)濾器堵塞嚴(yán)重，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

4.2風(fēng)沙過(guò)濾試驗(yàn)

在風(fēng)量為 5400m3/h 的風(fēng)量下，分別試驗(yàn)2排過(guò)濾管、3排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器對(duì)風(fēng)沙的過(guò)濾效率，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置圖如圖5所示。首先安裝2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后分別收集過(guò)濾器過(guò)濾下來(lái)的沙塵、集塵風(fēng)箱內(nèi)存沙、集塵裝置內(nèi)沙塵進(jìn)行分類、稱重，將集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口改為3排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟與2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器試驗(yàn)步驟一致。

試驗(yàn)結(jié)果表明，2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器對(duì)粗沙、中沙、細(xì)沙的過(guò)濾效率分別為：80%、71%、32%，總效率為47.5%。在細(xì)沙含量較高地區(qū)，2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器的濾清效率偏低，集塵風(fēng)箱的出風(fēng)口過(guò)濾器不能濾掉大量細(xì)沙，細(xì)沙會(huì)隨冷卻風(fēng)排出設(shè)備艙。穩(wěn)壓箱內(nèi)存有部分粗沙和中沙，該沙塵為被2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器過(guò)濾下來(lái)的沙塵，集塵風(fēng)箱箱體內(nèi)有少量沙塵，如圖6所示。3 排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器，對(duì)粗沙、中沙、細(xì)沙的過(guò)濾效率分別為：80% 、66.3% 、17%，總效率為37.7%，較2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器過(guò)濾效率偏低。同樣穩(wěn)壓箱內(nèi)存有部分粗沙和中沙，集塵風(fēng)箱箱體內(nèi)有少量沙塵。試驗(yàn)沙塵統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2所示。

5.試驗(yàn)結(jié)論

1.集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口安裝直通旋流管式過(guò)濾器和機(jī)械式過(guò)濾器比較，直通旋流管式過(guò)濾器的過(guò)濾效果好，機(jī)械式過(guò)濾器對(duì)柳絮幾乎沒(méi)有過(guò)濾作用，柳絮會(huì)進(jìn)到集塵風(fēng)箱內(nèi);但直通旋流管式過(guò)濾器過(guò)濾柳絮后，影響通風(fēng)量，通風(fēng)效果差。

2.在柳絮漂浮季節(jié)，集塵風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口安裝機(jī)械式過(guò)濾器柳絮堵塞程度遠(yuǎn)小于安裝直通旋流管式過(guò)濾器;柳絮漂浮季節(jié)，風(fēng)沙情況較輕的情況下，建議不使用出風(fēng)口的纖維棉過(guò)濾器，依靠?jī)?nèi)部過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。

3.在試驗(yàn)額定風(fēng)量及風(fēng)沙含量工況下，2排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器的過(guò)濾效果好于3排過(guò)濾管機(jī)械式過(guò)濾器。

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