神24電力機車風(fēng)源系統(tǒng)設(shè)計的驗證研究

謝仕川，李錦輝，郭瑩瑩

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

1 概述

超大功率重載交流傳動電力機車組(下稱“神24電力機車”)是由中車株洲電力機車有限公司為包神鐵路在CEA1A1型(12軸)電力機車動力單元基礎(chǔ)上開發(fā)的超大功率電力機車組。目前包神鐵路限制坡道12‰，主要采用“3+0”無線重聯(lián)和“2+1”無線重聯(lián)牽引萬噸2種形式，神24電力機車從減少司乘人員、降低運營成本的角度出發(fā)進行設(shè)計，應(yīng)用于包神鐵路線路的萬噸牽引作業(yè)。

神24電力機車采用6節(jié)編組形式，整車內(nèi)部貫通，僅需要1組乘務(wù)員值乘，機車輪周功率28 800 kW，起動牽引力2 280 kN；編組形式多元化，可結(jié)合線路需求實現(xiàn)8軸、12軸、16軸、20軸和24軸的靈活編組。

機車風(fēng)源系統(tǒng)的設(shè)計是為了保證機車在其運用工況過程中能滿足其用風(fēng)的需求，神24電力機車風(fēng)源系統(tǒng)設(shè)計配置為A節(jié)、B節(jié)、D1節(jié)、D2節(jié)分別配置一臺廣東標頂公司的BT-3.0/10AD5型螺桿式空氣壓縮機，同時A節(jié)、B節(jié)、D1節(jié)、D2節(jié)機車總風(fēng)缸容積設(shè)計為1 000 L，C1節(jié)、C2節(jié)機車總風(fēng)缸容積設(shè)計為500 L。

本文針對神24電力機車的運用環(huán)境，開展其適應(yīng)性的風(fēng)源系統(tǒng)設(shè)計的驗證研究。

2 風(fēng)源用風(fēng)需求分析

神24電力機車為6節(jié)編組的交流傳動電力機車組，擔(dān)當包神鐵路萬噸牽引作業(yè)，根據(jù)業(yè)主輸入條件，神24電力機車將牽引108輛貨車車輛，滿載載重重量為10 000 t，貨車車輛制動設(shè)備相關(guān)參數(shù)如表1所示。

根據(jù)其貨車車輛的制動設(shè)備相關(guān)參數(shù)，計算得出其用風(fēng)風(fēng)源需求(見表2)。其中標準大氣壓力P0取100 kPa。

表1 貨車車輛制動設(shè)備參數(shù)

表2 貨車車輛的風(fēng)源需求

根據(jù)風(fēng)源系統(tǒng)設(shè)計，機車車輛制動設(shè)備相關(guān)參數(shù)如表3所示。

根據(jù)其機車車輛的制動設(shè)備相關(guān)參數(shù)，計算得出其用風(fēng)風(fēng)源需求，如表4所示，其中大氣壓力P0取100kPa。

表3 機車車輛制動設(shè)備參數(shù)

表4 機車車輛的風(fēng)源需求

根據(jù)以上計算，得出神24電力機車牽引萬噸列車時，列車總的空氣消耗量：Q=QL1+QL=1 363.5 L/min+618.25 L/min=1 981.75 L/min。

3 風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)裝置設(shè)計參數(shù)

根據(jù)風(fēng)源系統(tǒng)的設(shè)計：A節(jié)、B節(jié)、D1節(jié)、D2節(jié)分別配置1臺廣東標頂公司的BT-3.0/10AD5 型螺桿式空氣壓縮機，對應(yīng)配置1臺BD-AD5.0/10型雙塔式空氣干燥器，由壓縮機及干燥器組成的供風(fēng)模塊相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表5所示。

4 風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)模塊供風(fēng)能力的計算

根據(jù)風(fēng)源系統(tǒng)的設(shè)計，壓縮機啟停邏輯為當機車檢測總風(fēng)低于750 kPa時，由CCU控制機車4臺壓縮機中的2臺輪流進行工作(實際工作供風(fēng)模塊n1c=2)，并結(jié)合供風(fēng)模塊的技術(shù)參數(shù)，進行風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)模塊供風(fēng)能力的計算，如表6所示。

表5 供風(fēng)模塊相關(guān)技術(shù)參數(shù)

表6 供風(fēng)模塊供風(fēng)能力計算

根據(jù)上述計算，可以得出神24電力機車的風(fēng)源系統(tǒng)設(shè)計滿足技術(shù)條件中關(guān)于風(fēng)源的技術(shù)要求。

1)機車連掛108輛貨車車輛時，充風(fēng)時間不大于25 min。

2)空壓機工作率宜大于60%。

3)空氣壓縮機每小時啟停數(shù)不超過15次。

5 結(jié)語

經(jīng)過充分的驗證計算以及現(xiàn)場應(yīng)用情況，神24電力機車風(fēng)源系統(tǒng)的設(shè)計既保證了機車壓縮機的工作率，打風(fēng)能力也可滿足機車實際運用的需求，同時確保了機車空氣制動系統(tǒng)動力源的安全可靠。