徐州蓄电池工程车机械间通风系统研究

李韬宇，杨天智，邱 阳

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

1 概述

1.1 气候条件

徐州属暖温带湿润-半湿润季风气候，具长江—黄河流域过渡性气候特征。其总体特点是一年四季分明，春季气温回升快，多东南风，多晴少雨，常出现春旱；夏季天气炎热，降雨集中，多暴雨，易形成洪涝；秋季晴朗少雨，光照多，气候宜人；冬季多西北风，寒冷而干燥。平均日照时数2 300 h，无霜期200～220 d。多年平均降雨量自丰县的733.2向东渐增至新沂的864.0 mm，6-9月汛期降雨量占全年的75%～80%；多年平均蒸发量在872.6～949.1 mm。环境温度在-20℃～45℃，相对湿度65%～95%(见表1)。

表1 徐州气候条件 单位：mm

1.2 机械间通风系统说明

机械间通风系统的作用是对蓄电池工程车上需要进行通风冷却的发热部件进行强迫通风冷却，以保证其正常工作和运行。机械间通风系统采用车体通风方式，见图1。机械间通风支路，分冬夏季2种模式，冬季时在侧墙百叶窗百叶与过滤网间加保温棉，以减少车体导热系数，减少热量损失。蓄电池工程车上需要进行通风冷却的主要部件有压缩机、辅变柜、蓄电池。

图1 机械间通风系统

因徐州冬季最低环境温度将达到-20℃，夏季最高环境温度亦将达到45℃，在此种情况下通风系统支路除了往常包括的压缩机通风支路、辅变柜通风支路、蓄电池通风支路外，在蓄电池通风支路中还需要增加蓄电池冬季保温方案，来保证蓄电池的工作温度[1]。

2 压缩机通风支路说明

压缩机通风支路的作用是冷却压缩机散热器。压缩机散热风扇从机械间内吸风，经压缩机散热器后将热风排到车外(夏季模式)或机械间内(冬季模式)。压缩机的通风模式见图2。

图2 压缩机通风支路系统

3 辅变柜通风支路说明

辅助变压器柜自带通风机，从机械间进风，排风方式采用冬、夏季转换的方式，夏季时热风直接排到车外以利于散热，冬季时打开位于辅变柜顶风道上的盖板，使热风流入机械间起到对机械间保温的作用。通风模式如图3所示。

图3 辅变柜通风支路系统

4 蓄电池通风支路说明

4.1 蓄电池最佳工作温度介绍

此文以目前轨道工程车中使用最广泛的铅酸蓄电池来阐述。铅酸蓄电池主要结构包括正极、负极、隔板、硫酸电解液、蓄电池槽和盖。正负极分别焊接成极群，大容量蓄电池中由汇流排引出成极柱。铅酸蓄电池使用的电解液是一定浓度的硫酸电解液[3]。充放电过程化学反应如下：

图4 电解液温度与蓄电池放电容量

可见铅酸蓄电池运行温度范围为10℃～30℃，理想运行温度为20℃±5℃。

综上，在温度高于30℃需要为蓄电池散热，当温度低于10℃需要为蓄电池保暖，而徐州的环境温度在-20℃～45℃，因此在给蓄电池通风散热之外，还需要为蓄电池增加必要的冬季保暖。以下将介绍蓄电池的散热和蓄电池的保暖方案。

4.2 蓄电池通风散热

蓄电池柜通风散热，从侧墙吸入环境冷风，在车顶排风扇的作用下，环境冷风冷却蓄电池，蓄电池通风支路如图5所示。蓄电池通风支路可达到以下两个目的。

图5 蓄电池通风支路

1)保证机械间内合适的工作温度。

2)保证机械间内蓄电池充电时释放的氢含量在安全范围。

4.3 蓄电池冬季保温方案

当徐州进入冬季时，环境温度开始下降，蓄电池的放电容量也随之下降，为了保证蓄电池的放电容量，需要提高整个机械间的温度以达到加热保温同时提高蓄电池环境温度。

故先将散热风机关闭，然后通过司机室的暖风机将热风输入蓄电池箱底的风道，将司机室周围的环境温度升高，达到提高蓄电池环境温度的目的，如图6所示。

图6 机械间保温通风支路系统