内燃动力包环境温度调节装置及其控制方法、试验方法与流程

本发明涉及轨道交通设备领域，具体涉及一种内燃动力包环境温度调节装置及其控制方法、试验方法。

背景技术：

1、目前，在轨道交通领域，为精简内燃机对外接口，提高系统集成度，缩短机车车辆生产制造周期，越来越多的内燃机采用动力包形式集成安装其配套系统，称为内燃动力包。内燃动力包具有集成度高，能独立进行能量输出的特点。在动力包出厂前需单独进行例行试验及型式试验，比如动力包温升试验、性能试验、温度场测试等。

2、目前，内燃动力包试验时，采用外接电阻负载消耗动力包输出的电能，再由冷却水将电阻负载的热量带走冷却，导致大量能源以热的形式流失，造成能量的浪费。

技术实现思路

1、本申请通过提供一种内燃动力包环境温度调节装置及其控制方法、试验方法，以解决现有内燃动力包试验导致大量能源以热的形式流失，造成能量的浪费的问题。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案。

3、一方面，提供一种内燃动力包环境温度调节装置，包括试验厂房、内燃动力包和负载；所述内燃动力包设于所述试验厂房内，所述负载与所述内燃动力包电连接；其特征在于：还包括第一换热装置、第二换热装置、第一水池、第二水池、第一水泵和第二水泵；所述第一换热装置设于所述试验厂房内，第一换热装置的进水端与所述第一水池连通，出水端与所述第二水池连通；所述负载设于所述试验厂房外，所述第二换热装置位于所述负载附近，第二换热装置的进水端与所述第二水池连通，出水端与所述第一水池连通；所述第一水泵设于第二水池与第二换热装置之间，被配置为将第二水池中的冷却水向第二换热装置的方向泵送；所述第二水泵设于第一水池与第一换热装置之间，被配置为将第一水池中的高温水向第一换热装置的方向泵送。

4、上述方案在实现负载冷却的同时，利用负载散发的热能来提高试验厂房内的环境温度，从而避免了大量能源以热的形式流失而造成的能量浪费。

5、在一些实施例中，还包括控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；第一温度传感器设于所述第一水池内，所述第二温度传感器设于所述第二水池内，所述第三温度传感器设于所述试验厂房内；所述控制单元分别与所述内燃动力包、第一水泵、第二水泵、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器通信连接。

6、又一方面，提供一种上述内燃动力包环境温度调节装置的控制方法，包括将所述第一水泵的功率配置为p3的步骤，其中p3通过如下方法获取：

7、根据如下公式计算出内燃动力包的输出电量w1＝p1﹡t1；其中，p1为内燃动力包的功率，t1为内燃动力包的运行时间；

8、根据如下公式计算出负载的功率p2＝p1﹡η以及负载的热量q2＝w1*η；其中，η为负载的转换效率；

9、根据如下公式计算出第一水泵应输送的冷却水质量m1＝q2/c*△t；其中，c为冷却水比热容，△t为第一水池与第二水池的温度差值，△t1＝t1-t2，t1为所述第一水池的温度，t2为所述第二水池的温度；

10、根据如下公式计算出第一水泵的体积流量q＝m1/ρ；其中ρ为冷却水的密度；

11、在所述第一水泵的功率-流量曲线中查得与第一水泵的体积流量q对应的功率值即为p3。

12、上述方案通过根据内燃动力包的功率适应性地调节第一水泵的功率，既保证了负载冷却效果，又避免第一水泵持续高功率运行，从而避免能源浪费。

13、在一些实施例中，当内燃动力包的功率p1变化时，重新计算新的p3并将所述第一水泵的功率配置为新的p3。

14、又一方面，提供一种内燃动力包试验方法，该方法采用上述的内燃动力包环境温度调节装置对内燃动力包进行常温试验；

15、在常温试验过程中，将第一所述水泵的功率配置为p3，其中p3通过如下方法获取：

16、根据如下公式计算出内燃动力包的输出电量w1＝p1﹡t1；其中，p1为内燃动力包的功率，t1为内燃动力包的运行时间；

17、根据如下公式计算出负载的功率p2＝p1﹡η以及负载的热量q2＝w1*η；其中，η为负载的转换效率；

18、根据如下公式计算出第一水泵应输送的冷却水质量m1＝q2/c*△t；其中，c为冷却水比热容，△t为第一水池与第二水池的温度差值，△t1＝t1-t2，t1为所述第一水池的温度，t2为所述第二水池的温度；

19、根据如下公式计算出第一水泵的体积流量q＝m1/ρ；其中ρ为冷却水的密度；

20、在所述第一水泵的功率-流量曲线中查得与第一水泵的体积流量q对应的功率值即为p3。

21、上述方案通过根据内燃动力包的功率适应性地调节第一水泵的功率，既保证了负载冷却效果，又避免第一水泵持续高功率运行，从而避免能源浪费。

22、在一些实施例中，在常温试验结束后且t1≥t0+△t2时，对内燃动力包进行高温试验；其中t0为高温试验的环境目标温度，△t2为预设温度差值，取值范围为15℃≤△t2≤40℃；高温试验开始时，水泵的功率为常温试验中水泵的最终功率；

23、高温试验过程中，

24、当|t3-t0|>△t3时，增大所述第二水泵的功率；

25、当△t4<|t3-t0|≤△t3时，降低所述第二水泵的功率；

26、当|t3-t0|≤△t4时，维持所述第二水泵的功率为当前功率；

27、其中t3为试验厂房的环境温度，△t3、△t4为预设温度差值，△t3>△t4。

28、上述方案通过根据试验厂房的环境温度与高温试验的环境目标温度之间差值的大小适应性地调节第二水泵的功率，既保证了负载冷却效果，又避免第二水泵持续高功率运行，从而避免能源浪费。

29、在一些实施例中，在常温试验和高温试验过程中，当内燃动力包的功率p1变化时，重新计算新的p3并将所述第一水泵的功率配置为新的p3。

30、本申请至少具有如下技术效果或优点：

31、1、在实现负载冷却的同时，利用负载散发的热能来提高试验厂房内的环境温度，从而避免了大量能源以热的形式流失而造成的能量浪费。

32、2、通过根据内燃动力包的功率适应性地调节第一水泵的功率，既保证了负载冷却效果，又避免第一水泵持续高功率运行，从而避免能源浪费。

33、3、通过根据试验厂房的环境温度与高温试验的环境目标温度之间差值的大小适应性地调节第二水泵的功率，既保证了负载冷却效果，又避免第二水泵持续高功率运行，从而避免能源浪费。

技术特征：

1.一种内燃动力包环境温度调节装置，包括试验厂房、内燃动力包和负载；所述内燃动力包设于所述试验厂房内，所述负载与所述内燃动力包电连接；其特征在于：还包括第一换热装置、第二换热装置、第一水池、第二水池、第一水泵和第二水泵；所述第一换热装置设于所述试验厂房内，第一换热装置的进水端与所述第一水池连通，出水端与所述第二水池连通；所述负载设于所述试验厂房外，所述第二换热装置位于所述负载附近，第二换热装置的进水端与所述第二水池连通，出水端与所述第一水池连通；所述第一水泵设于第二水池与第二换热装置之间，被配置为将第二水池中的冷却水向第二换热装置的方向泵送；所述第二水泵设于第一水池与第一换热装置之间，被配置为将第一水池中的高温水向第一换热装置的方向泵送。

2.根据权利要求1所述的内燃动力包环境温度调节装置，其特征在于：还包括控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；第一温度传感器设于所述第一水池内，所述第二温度传感器设于所述第二水池内，所述第三温度传感器设于所述试验厂房内；所述控制单元分别与所述内燃动力包、第一水泵、第二水泵、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器通信连接。

3.一种如权利要求1或2所述的内燃动力包环境温度调节装置的控制方法，包括将所述第一水泵的功率配置为p3的步骤，其中p3通过如下方法获取：

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当内燃动力包的功率p1变化时，重新计算新的p3并将所述第一水泵的功率配置为新的p3。

5.一种内燃动力包试验方法，该方法采用如权利要求1或2所述的内燃动力包环境温度调节装置对内燃动力包进行常温试验；其特征在于：

6.根据权利要求5所述的内燃动力包试验方法，其特征在于：在常温试验结束后且t1≥t0+△t2时，对内燃动力包进行高温试验；其中t0为高温试验的环境目标温度，△t2为预设温度差值，取值范围为15℃≤△t2≤40℃；

7.根据权利要求6所述的内燃动力包试验方法，其特征在于：在常温试验和高温试验过程中，当内燃动力包的功率p1变化时，重新计算新的p3并将所述第一水泵的功率配置为新的p3。

技术总结
一种内燃动力包环境温度调节装置及其控制方法、试验方法，包括试验厂房、内燃动力包、负载、第一换热装置、第二换热装置、第一水池、第二水池、第一水泵和第二水泵；第一换热装置的进水端通过第二水泵与第一水池连通，出水端与第二水池连通；第二换热装置的进水端通过第一水泵与第二水池连通，出水端与第一水池连通；第一水泵被配置为将第二水池中的冷却水向第二换热装置的方向泵送；第二水泵被配置为将第一水池中的高温水向第一换热装置的方向泵送。与现有技术相比，本发明在实现负载冷却的同时，利用负载散发的热能来提高试验厂房内的环境温度，从而避免了大量能源以热的形式流失而造成的能量浪费。

技术研发人员：邢涛,黄梦海,彭丽明,许良中,左继雄,马晓宁,胡润文,丁智伟
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25