分体节能型电源车冷却系统的优化设计与研究

【摘要】：本文以兰州电源车辆研究所有限公司承担的科技部立项项目《分体节能型低噪声电站》的核心技术为研究内容,从冷却系统控制技术入手,针对解决国内电源车噪声指标与通风散热之间的矛盾,提高电源车的性能和集成优化能力,在普通电源车基础上采用冷却系统与发电机组分离的结构,使发电机组舱形成相对密闭的隔声系统,提高隔声降噪性能及冷却效率,减少柴油机因冷却散热造成的功率损失,同时,冷却系统与发电机组分离后,对柴油机和发电机个别部位进行独立冷却,使柴油机和发电机达到最佳效果;由于目前国内电源车所采用的整体式风扇都为恒定的转速,对冷却系统缺乏足够的调节能力,将冷却系统分离出来后,对冷却系统进行温度独立控制,实现对散热能力的控制及利用;此外,冷却系统独立设计后,实现水箱热能的收集及利用,满足现代节能环保的要求。 本文将从以下几个方面对现有电源车冷却系统进行了详细研究与设计: (1)查阅国内外相关文献资料,全面了解冷却系统及其控制技术的研究现状,对车载发电机组通风散热系统的控制方案进行全面分析,选择适当的冷却系统控制方案进行课题研究。 (2)对分体节能型电源车冷却系统的总体要求和基本要求进行了分析研究,并确定了冷却系统方案和模糊控制策略。 (3)根据分体式冷却系统的具体要求,运用相关理论,对机组舱通风散热和水箱散热系统进行研究和设计,并对水箱散热控制系统进行研究和设计。 (4)以模糊控制理论为基础,对控制系统的模糊控制器进行了详细设计。 (5)将该控制系统在试验室研究的基础上进行整机试验,解决设备与电源车的安装匹配等问题,使之能够适应恶劣的工作环境,并能使发电机组在最佳温度范围内工作,从而延长电源车的使用寿命和提高电源车的工作性能。 本文通过对电源车冷却系统的研究和开发,使原有电源车输出功率与柴油机功率的匹配比由1:1.8~1:2降低为1:1.4,机组占用空间明显减少,重量减轻了4%,成本减少了5%,机动性明显得到提升,电源车的噪声也由柴油发电机组的98~110dB降至60~65dB,电源车总效率由原来的43%~50%提高至75%,达到了节约内部资源来降本增效的效果。本文研制生产的电源车可靠性为:MTBF:500小时;MTTR:2小时;产品质量稳定。不仅实现了轻量化、小型化和机动化的目标,而且低噪声技术和电源车性能指标也得到提升。