高原铁路用燃气轮机车在加速研制中
燃气轮机车是一种新型铁路牵引动力,与内燃机车相比较,其优点是:易于制造重量轻、体积小的大功率机车,可靠性高,使用维修简便,维修费用少,润滑油消耗低,振动小,可燃用价格较低的重柴油,用水少或甚至可不用水,特别适宜于在高寒、寒冷和缺水地区使用。
我国高原铁路用燃气轮机车,经过一机部哈尔滨汽轮机厂、铁道部大同机车厂和科学研究院等有关单位几年来的工作,铁道部于1977年9月10日至14日在北京召开了方案设计审查会议,一机部委托黑龙江省机械工业局于1977年9月18日至25日在哈尔滨召开了高原铁路机车用燃气轮机扩大初步设计审查会议。经过会议审查,认为研制大功率机械传动燃气轮机车具有赶超世界先进水平的意义。会议肯定了总体设计的基本原则和主要设计要点,认为大同机车厂在反复调查研究基础上提出的设计方案是基本可行的,哈尔滨汽轮机厂提出的机车用燃气轮机扩大初步设计基本上达到“主要技术要求议定书”的指示,在3,000马力、4,000马力机车燃气轮机的基础上,性能又有了提高,设计所用的方法、数据、所选用的材料基本上是可行的、合理的。所设计的高原燃气轮机车要求在海拔0~5,000米间,气温-40°~+35℃环境下安全可靠地运行。机车整备状态重量138吨,轴式3一3,车头驾驶室,构造速度100公里/小时,起动牵引力46,000公斤。机车的主机采用开式简单循环,分轴燃气轮机组,由低压牵引透平输出,机械传动。在高原平均大气条件(温度0℃,气压0.628公斤/厘米2)下,牵引透平输出功率为5,405马力(技术要求议定书要求5,000马力),折合到平原大气条件(温度20℃,气压1.033公斤/厘米2)下牵引透平输出功率为7,440马力(技术要求议定书要求7,000马力)。燃气轮机车的主要缺点是效率低,燃油消耗量大,国外既有燃气轮机车的燃气轮机效率仅20%左右。现在设计的高原燃气轮机车的燃气轮机效率已有很大提高,在高原额定工况下,机组效率为26.36%,燃油消耗为239.7克/马力小时,由于燃用20号或30号重柴油,油价仅为内燃机车柴油机用轻柴油的50~60%,其燃油费用就与内燃机车不相上下,甚至可能少一些。
压气机有17级,压比为8.7。为了减少起动功率和改善机组起动性能,压气机采用可调进口导叶。压气机由2级的高压透平驱动,透平前燃气进口温度为860℃。所设计的机车采用无换档变速的机械传动,以减少传动损失、提高机车效率。因此,机车的恒功率牵引性能就必须依靠牵引透平来实现。为此,牵引透平采用了大反动度、大u/C0(切线速度/燃气绝对速度)的级、负冲角和对攻角不敏感的大头叶型,三级,第一级为可调喷咀,使机组具有接近恒功率的性能、同时改善了变工况性能。机械传动系统按5,000马力设计,由主传动箱、万向轴、中间支承、中间齿轮箱、车轴齿轮箱组成。采用框架式侧壁承载式车体车架,无导框、无心盘、双系弹簧悬挂式转向架。机车装载重柴油10吨,附挂燃油罐车一节以适应长交路运行的需要。所设计的机车采用了和准备采用多种新技术、新设计和新材料以提高机车性能和确保安全可靠。为此设置了多项科研课题,准备进行必要的试验研究。大同机车厂将对其所设计的离心压气机式动力制动装置作进一步的试验研究,力争扩大动力制动的速度范围,现设计的最高限速为50公里/小时。铁道部科学研究院将对本机制动进行试验研究,以充分利用主机、提高运营经济性。大同机车厂和铁道部科学研究院将对辅助小燃气轮机进行造型研制工作,以便用以取代现设计的340马力辅助柴油机,从而不用辅机冷却水并减少维修量和提高机车可靠性。大连热力机车研究所负责研究油散热器,使机车尽量做到不用冷却水。
南口机车车辆机械厂负责研制大容量空气压缩机,使机车能适应高原铁路的特殊要求。机车的其他主要部件如压气机、牵引透平、透平可调喷咀、燃烧室、调节系统、叶轮、高速高温轻载轴承、带冠叶片、高温材料、主传动箱、离心式压气机、摩擦离合器,以及噪声控制和振动试验均将由哈尔滨汽轮机厂、大同机车厂、铁道部科学研究院等有关单位分别或协作进行试验研究。会议表示一定要在贯彻英明领袖华主席提出的抓纲治国战略决策的大好形势下,遵循党的“十大”路线和华主席对科学技术工作的重要指示,高举毛主席的伟大旗帜,紧密团结,协同一致,为在1980年完成研制高原铁路燃气轮机车任务而努力工作,为高原铁路早日通车和社会主义祖国实现四个现代化作出贡献。
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