发电车康明斯柴油机消音器组成的更新改造

0 引言

本文从既有KD 型空调发电车康明斯KTA19 柴油机消音器组成结构进行分析，对消音器组成的更新范围及方案进行了阐述，提出了最优更新改造方案。

1 KD 型空调发电车简介

KD 型空调发电车为空调列车供电的移动电站，车上安装有柴油发电机组供电装置，供电装置由柴油发电机组及启动控制系统、燃油系统、进气系统、消音器组成（排气系统）、冷却系统等装置组成。所配柴油机有康明斯KTA19、K38、MTU183、MTU396 等 4 种类型，目前全路保有1300 多辆KD 型空调发电车，用于非电气化铁路的非电气化区段旅客列车供电，其中配康明斯KTA19 柴油机的发电车占75%。

消音器组成是柴油机重要的附属装置，主要由排气波纹管、消音器、烟囱帽等组成，消音器组成设计寿命18 年，KD 型空调发电车基本为2003 年以前制造，2003 年后有零星制造。消音器组成的老化严重，造成柴油机燃油不能完全燃烧、排黑烟、排气背压高，在高负载下，排气波纹管会有发红情况，为安全起见，柴油发电机组须处于低载运行，在夏季需运行2 台机组保证供电，浪费了柴油机运行小时。

《铁路客车电气装置检修规则》要求，结合E5 修时，发电车大型柴油发电机组附属装置中的消音器组成更新。文件中没有明确消音器组成的范围及如何更新，一般理解为原型更新。

2 既有康明斯KTA19 柴油机消音器组成的型式及结构特点

2.1 活动式

结构如图1 所示。机组排气口与烟囱帽的中心在一条直线上，烟囱帽直接与消音器上部连接，调整好中心后再把消音器上法兰固定在机组活顶的法兰上，安装过程中，消音器中心与排气口的中心有20mm 的调整量，以保证垂直及排气波纹管不会发生扭曲、变形，方便段修拆装。

2.2 卧式

结构如图2 所示。消音器为卧式结构，有2 个排气过渡管，消气器需固定在活顶上，安装时经常发生偏差，需要在消音器与排气过渡直管、消音器排气过渡弯管之间加5～30mm 厚的垫进行调整，不方便段修拆装。

图1 康明斯KTA19 消音器组成活动式结构示意图

1-波纹管；2-消音器；3-烟囱帽.

图2 康明斯KTA19 消音器组成卧式结构示意图

1-波纹管；2-排气过渡直管；3-消音器；4-固定卡箍；5-排气过渡弯管；6-烟囱帽.

2.3 固定式

结构如图3 所示。消音器固定在活顶上，消音器为偏心结构，消音器安装时不能调整，偏差时，只能靠排气波纹管偏差来调整，作业指导书规定排气波纹管偏差不大于10mm。现有发电车使用年限较长，活顶变形严重，往往无法保证偏差的要求，偏差大有造成运用过程中波纹管发生裂纹的可能。厂修时安装困难，不方便段修拆装。

3 消音器组成的更新方案

3.1 更新范围的确定

现有发电车使用时间较长，排气装置整体老化比较严重，结合E5 修，排气装置整体更新，有利于柴油机效率的提高、减轻车辆段运用维修难度和成本，更好的保证车辆安全运用。确定从机组排气口上部的消音器组成整体更新。

3.2 更新方案的确定

活动式消音器组成便于安装和维护，卧式和固定式消音器不方便安装和维护，因此对活动式消音器组成原型更新，卧式和固定式消音器更新改造为活动式结构。

图3 康明斯KTA19 消音器组成固定式结构示意图

1-波纹管；2-消音器.

3.3 改造方案

需要对机组活顶进行改造，重新设计更新消音器、排烟帽、排气波纹管。消音器结构如图4 所示，排烟帽结构如图5 所示，排气管波纹长度150-200mm，机组活顶改造方案为把原烟筒孔堵上，机组排气口与烟囱帽的中心偏差情况，重新在活顶上焊接1 个烟筒法兰，如图6 所示。

图4 消音器结构图

1-穿孔管；2-隔板；3-上法兰；4-下法兰；5-上端板；6-外壳管；7-下端板；8-插管；9-隔热层；10-外包板；11-排污管堵.

消音器、排气波纹管、排烟帽皆采用不锈钢板（1Cr18Ni9Ti）制作。消音器须满足以下性能要求。

①气密性：消音器内相对气压稳定在30KPa±1KPa时，排烟装置漏气量不超过30L/min。

②内压强度：消音器长度小于500mm 时，在400KPa±10KPa 压力下应无破损和变形；长度大于或等于500mm时，在300KPa±10KPa 压力下应无破损和变形。

③内压耐久性：消音器在0～98KPa±5KPa 压力范围内连续加减压2×104±1000 次应无破损和变形。

④可靠性：消音器进行台架耐久性试验后无开裂、漏气或声音异常等现象，起插入损失减少量和功率损失比增加量分别不大于3dB（A）和1%；进行振动试验后焊接件的任何部位无开裂、松动、脱焊和变形等损坏现象；振动试验后应作气密性试验，其漏气量比振动试验前增加不大于20L/min。消音器的插入损失、功率损失比和排气背压差限值应符合表1 要求。

图5 排烟帽结构图

1-法兰；2-内筒；3-隔热层；4-外包板；5-防雨帽；6-挡雨板；7-支撑；8-支座；9-圆销；10 开口销.

图6 活顶改造示意图

表1 插入损失、功率损失比和排气背压差限值

4 结束语

2015 年7 月至今，按照活动式消音器组成的改造方案，已完成了120 余辆KD 型空调发电车KTA19 柴油机消音器组成的更新改造，未出现异常，方便段修拆装维护，提高柴油机运行效率。