实现东风12型内燃机车燃油低烧燃油系统改进

【摘 要】燃油是柴油机的“粮食”动力，燃油的品质对机器的启动、发火、喷油雾化、燃烧经济性、燃后残留物及向环境排放物等有直接影响。

【关键词】雾化；燃油低烧；浊点；析蜡

前言：机车柴油机燃油采用GB252―87规定的10，0，-10，-20和-35号等优质轻柴油。

柴油牌号的数字代表油在低温下失去流动性时的摄氏温度值，我们称其为――凝点。然而在柴油接近凝点之前，局部油液内先有石蜡状结晶析出，这种开始析出结晶物时的温度值称为浊点。例如0号柴油的浊点为3―10℃。在浊点区内使用时，柴油的流动阻力增大，结晶物易使通路阻塞，供油不足，雾化不良，甚至供油中断。所以柴油牌号的选择，通常应使环境温度或燃油箱内的温度高于浊点3―5℃。尤其在北方，四季温差较大，夏季采用0号或10号柴油而冬季确需要选用-20号甚至-30号柴油，因此冬季燃油成本较大。柴油每低一个标号每吨单价增加上千元，为了降低燃油成本支出，通常采用加热保温等措施，在保证机车具有良好热功状态的前提下，用低标号代替高标号的柴油的做法，我们称为燃油低烧。

1、原因分析

1.1 理论分析

东风12型机车采用16V240ZJB型柴油机，喷油器及喷油器偶件有微量的燃油回泄，各设回油支管收集。由于从喷油泵下体回泄的是混有机油的燃油，故两部分分别汇集到2个不同的储油箱内，从喷油器处回泄的燃油还可重新加入燃油箱内。

从实际情况看，我们北方地区冬季有两个月气温在-20℃～-40℃之间，要实现燃油低烧的目标，必须使燃油温度高于外温20℃左右。根据上述结构，要实现燃油低烧，必须满足以下条件：

⑴改善油箱防寒效果，减少热量损失，提高油箱温度。⑵提高油箱回油量和回油温度，通过回油加热提高油箱温度。⑶减少燃油从吸油管到喷油泵之间的热量损失。⑷改善油表防寒效果，防止燃油析蜡、看不清油位。

1.2 现状分析

由于不能改变油箱结构，只能对表面防寒不良处所进行局部修补，加上油箱表面积达40平方米，散热面积大。因此，油箱薄、热量损失大问题不可能得到彻底解决，要实现燃油低烧，只能从解决影响低烧的突出问题入手。一是提高吸油温度，保证吸上的油不析蜡，柴油机燃烧良好，由于东风12型机车回油管正对着吸油管，可以通过增大回油量和回油温度来实现；二是改善油表防寒或对油表加热，解决油表析蜡看不清油位的问题。这两项措施实施后，在一定程度上也可以提高油箱温度。

我们通过对东风12型机车从油箱、吸油管回油管防寒、预热等方面，逐一调查，发现存在如下问题：

（1）油箱方面

油箱体薄，东风12型机车前后板5mm厚，左右板6mm厚，加上10mm厚的隔热涂层以及防护铁皮，总计厚度不足20mm（防寒型机车防寒层厚29mm），所以防寒效果不好，燃油热量损失多。

油箱防护铁皮内隔热涂层破损、脱落的比较多，影响到了防寒效果。

油箱油表位于油箱左后、右前总风缸侧面的凸出位置，距离回油管远，且空间小，与整个油箱燃油的热量交换少，机车运行中，尤其是靠运行方向一侧的油表，由于受寒风直接侵袭，容易造成油表内燃油因温度低析蜡，看不清油位。

油箱前后部靠总风缸一侧，没有防寒涂层，油箱5mm厚的铁板直接在外，热量损失大。

（2）吸油和回油热量损失大

油箱吸油管和回油管在车体外部长达1.6米，造成在吸油和回油过程中热量消耗大。

（3）燃油预热方面

燃油预热器容量小，油水热交换时间短，回油吸收的热量少，对油箱的加热能力低。

1.3 原因分析

针对影响燃油温度的各种因素，在针对机车结构理论分析的基础上，找出造成燃油析蜡的原因。

影响燃油低烧的主要原因有：

(1)油箱厚度小、防寒层薄，热量损失大;(2)油箱防寒局部破损，影响保温效果;(3)车体外吸油管和回油管长，热量损失多;(4)热交换器容量小，油水热交换时间短，回油温度低;(5)安全阀处回油不走预热器，影响了回油温度;(6)由于结构原因，油表安装位置在总风缸侧面油箱的一个角上，受寒风直接侵袭，造成该位置温度偏低，油表表面没有防寒预想。

2、改进

为了实现燃油低烧的目标，根据调查中发现的问题做出如下改进：

2.1检查机车油箱防寒涂层状态。对涂层脱落、过薄的向箱体与防护铁皮间注入发泡剂，用泡沫填满，并把表面防护铁皮修复好，改善油箱自身的防寒性能。

2.2对车体外部燃油吸油管加装电热套，防止吸油过程中热量流失，并可以直到一定的加热作用。为便于乘务员确认电热套工作情况，可在司机室操纵台下方加装工作指示灯，乘务员一看灯亮不亮即可知道电热套是否工作。

2.3对车体外回油管进行防寒包扎，减少预热的燃油在回油箱过程中热量流失。

2.4改造安全阀回油管位置，使安全阀不直接向油箱回油，而是经过燃油预热器预热后再回油箱，提高了回油温度。

2.5针对油表析蜡问题，加装油表电加热装置，它通过电阻丝对油表加热，外面加装防护罩，既能防止热量流失，又可以避免油表直接被寒风侵袭，防止析蜡。

2.6以燃油预热器改造为中心，提高油箱温度，彻底解决油箱温度低问题。

针对东风12型机车燃油预热器容量小，燃油流过时间短，油水热量交换少的问题，根据实际情况，制定了如下方案：拆除不用的预热炉，利用这一空间再增加一个燃油预热器，实行两个预热器串联使用，增加了回油在热交换器中流过的时间。但由于这一改造方案要拆除预热炉、增加预热器，对机车结构改动较大，因此很难实现。

为了尽可能减少机车结构上的变动，可以利用备用燃油泵吸油，经预热器加热后直接回油箱的单独预热循环通路的方案。

由于机车两台燃油泵共用一条负线，为防止由于导线烧损而造成两台燃油泵同时不能工作的情况发生，增加一条负线，将两台燃油泵的负线分开，一台泵故障后可以转换使用另一泵工作。

通过改进能提高机车燃油温度，使燃油粘度下降，改善冬季因燃油温度低而造成燃油雾化不良、燃烧恶化及影响机车热功状态的情况。同时提高机车油箱温度，防止因温度低造成燃油析蜡而堵塞粗滤器的现象发生，并且提高机车运用可靠性；通过改进还可以解决油箱油表析蜡问题，使运用机车燃油交接、统计工作能够顺利进行，保证燃油管理的科学性、准确性，有利于加强成本支出管理。但机车原设计缺陷，如油箱等，燃油热量流失大问题没有彻底解决，今后我们可以从改进油箱结构，增加防寒涂层厚度等方面想办法，提高油箱温度；另一方面积极采用新技术，新材料或新的加热方法，更简单易行地实现燃油加热，保证燃油低烧工作顺利开展，降低运用成本消耗，改善机车燃烧状态。