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轨道电加热器的发展机遇与设计浅析
放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-01  来源:电热行业网  作者:韩卫东  浏览次数:2076
 
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一 我国轨道交通发展现状
    随着社会经济的快速发展,我国开始进入城市化和机动化的加速发展阶段。城市轨道交通以其大运量、高效率、低污染等优势,迅速成为许多大城市解决交通问题的首要选择,并在我国形成以高铁、地铁、城市快速铁路、高架轻轨等为主的多元化发展趋势。

地铁属于轨道交通的一种方式,我国地铁建设事业起步较晚,总体来看,其发展经历可分为以下几个阶段:

1起步阶段(20世纪50年代),我国开始筹备北京地铁网络建设,1969年10月建成北京地铁1号线,随后建设天津地铁、哈尔滨人防隧道等工程。该阶段地铁建设以人防功能为指导思想。

2发展阶段(20世纪80年代),我国仅有北京、上海、广州等几个大城市规划建设地铁,该阶段地铁建设开始真正以城市交通为目的。

3调控阶段(20世纪90年代),进入90年代后国内一批省会城市开始筹划建设地铁。由于项目多且造价高,1995年12月国务院发布国办60号文件,暂停了地铁项目的审批,同时国家计委开始研究制定地铁交通设备国产化政策。

4建设高峰期(1999以后),国家的政策逐步鼓励大中城市发展地铁交通,该阶段地铁建设速度大大超过之前的30年。

目前,我国已经拥有地铁的城市和正在建设或已获得批复建设地铁的城市已达到40多个。自国务院将城市轨道交通项目核准权限下放至省级投资主管部门决定后,使得很多二三线城市开始申报地铁项目,全国中等城市迎来一股“地铁潮”。

我国人口众多的国情也决定了要长期实施“公共交通优先发展”战略,城市轨道交通则成为大城市和城市群公共交通的发展重点。

全国各大城市根据城市可持续发展和城市交通健康发展的需要,都在积极规划建设城市轨道交通项目。

二 轨道电加热器(我国轨道交通行业发展)前景分析

轨道交通行业发展前景也得力于国家政策的投资和支持,公开数据显示,截止目前,经国务院批准修建地铁的城市有40个左右,俨然轨道交通已成为当前香饽饽的大蛋糕。

自从实施城市轨道交通设备国产化政策以来,国产城轨车辆不断涌现,自主创新能力显著增强。当前全国各地纷纷掀起城市轨道交通建设高潮,国产轨道交通设备的市场需求大幅提升,广阔的市场空间将有力拉动我国轨道交通设备制造业的长足发展。随着城市化建设步伐的加快,中心城市不断在向周边辐射,轨道交通建设的紧迫性也在增加。中国已形成一个世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场。据2014-2018年中国城市轨道交通行业发展前景预测报告显示,纵观我国地铁、轻轨发展动态,未来5-10年间,中国城市轨道交通运输及其设备制造市场前景广阔。

我国《铁路中长期发展规划》中明确指出,到2020年全国铁路营业里程达到12万公里以上,未来几年铁路年均增长有望保持在4000公里左右。在城市轨道交通方面,到2020年,我国将建设城际轨道交通和客运专线约1.5万公里,需要投入2万亿元资金,其中各类技术装备的购置和安装费用约占35-40%。因此,城际客运专线的建设将为轨道交通装备制造产业提供大约7000-8000亿元市场空间。

 

  2010-2020年我国轨道交通行业投资额预测(单位:亿元)

伴随我国持续加大对轨道交通的投入,轨道交通装备产业将进入黄金发展期。其中,城市轨道交通即将迎来井喷,今后较长一段时期有望保持每年 2500-3000辆的持续增长,年市场规模150-200亿元;动车组同样需求强劲,受高铁通车高峰的来临,年增长量也将长期保持在300-400辆的水平,年市场规模600-800亿元;机车(动力车头)市场每年需求700-1000辆,年市场规模140-200亿元;客车(客车车厢)保有量有望保持4%的增长,年需求约7000辆左右,年市场规模200亿元左右。

轨道交通对经济拉动非常明显,除了建设过程中相关产业直接受益外,配套电加热器行业等都是未来经济增长点,无形中给电加热生产企业带来绝佳商机。

未来国家铁路和城市地铁建设持续发展,生产轨道电加热器具有较大市场发展空间,销售市场有较大提升的可能。

三 轨道电加热器的特点、分类、组成

轨道电加热器取暖,它不是一个简单单一的电热元件包含电热管、电热板及PTC加热元件等,本文主要针对有电热管、钣金件、电线电缆、超温保护器、翅片、散热片等多部件组成的电加热器,因此生产起来过程工序繁琐、开发周期较长,配套部件多,目前在国内电热行业里专业生产轨道电加热器的厂家屈指可数,在一定程度上制约了轨道电加热器企业的发展。

当前轨道车辆的主要采暖方式为电加热器制热的方式为主导。

轨道电加热器在行业里有个专业名词被称为电取暖器,分为自然通风电取暖器和强制通风电取暖器。自然通风电取暖器根据安装形式可分为单元式自然通风电取暖器和带状整体式自然通风电取暖器。强制通风电取暖器根据结构形式可分为单元式强制通风电取暖器和空气预热器。

自然通风电取暖器主要由电取暖元件(电热板、电热管或PTC加热元件等)、面罩、底板、电线电缆、超温保护器与电源接线盒(或连接器、接线端子)等组成,其中底板、面罩可根据实际需求加装。

单元式强制通风电取暖器主要由电取暖元件(电热板、电热管或PTC加热元件等)、面罩、底板、电线电缆、超温保护器与电源接线盒(或连接器)和风扇等组成。

四 轨道电加热器与金属管状电热管(即工业管)的主要区别

1使用条件

轨道电加热器环境温度为-40℃~40℃,最湿月月平均最大相对湿度不大于95%;金属管状电热管周围环境温度-20℃~50℃,周围空气相对湿度不大于90%。

2表面温度

轨道电加热器的电热管任意点最高温度不应高于180℃,而金属管状电热管则无此要求。

3噪声要求

单元式强制通风电取暖器正常工作时所产生的噪声不超过55Db(分贝),金属管状电热管则无此要求。

4超温保护器

轨道电加热器需按要求设置超温保护器,属管状电热管则无此要求。

五 轨道电加热器设计要点

电加热器产品安全运行对车辆安全运营影响重大,因些在设计中应严格按相关标准执行和控制。下面就轨道车辆电加热器的设计应用注意事项进行初步阐述和分享,为轨道电加热合理设计、安全应用提供参考。

1设计时首要考虑的是安全问题

轨道车辆是公共运输设备,安全运行才是重中之重,因此为了保证车辆的安全性,铁道行业标准TB/T 2704-2016《铁道客车及动车组电取暖器》规定:电取暖器在环境温度为18~20℃、无风条件下,施加额定电压,正常工作1h后,电取暖器外表面任意点的最高温度不应高于65℃。电取暖器任意点的最高温度不高于165℃。电热管任意点的最高温度不应高于180℃。轨道电加热器的设计需要以此标准为依据。

 2其次是功率要求。

 轨道车辆是利用管式电热元件,将电能转换成热能,用以加热室内空气从而获得环境热舒适性。轨道电加热器一般设计布置在车辆空调设备内、送风单元内、送风风道内、车厢的座椅旁的窗下、司机室足部区域、机械师室、卫生间和通过台等位置。因此在轨道车辆中,为满足室内温度环境要求,需根据运用环境配置一定功率的电加热器。

因此铁道行业标准TB/T 2704-2016《铁道客车及动车组电取暖器》规定, 电取暖器的功率偏差应满足以下要求:

a 电取暖器(除空调机组内空气预热器外)实测功率应在额定功率的98%~105%范围之内;

b 空调机组内空气预热器的电热管功率偏差为100%±10%

3再者是超温保护器设置

为加强安全保障,消除事故隐患轨道电取暖器需按要求设置超温保护器:

a自然通风电取暖器供电回路应加装超温保护器,超温保护器故障时不应引起安全隐患。

b强制通风电取暖器应设两级超温保护器,第一级为可自动恢复式超温保护器,第二级为不可自动恢复式超温保护器,一级温度保护器工作正常的情况下,二级超温保护器不应动作,一、二级超温保护器的断路温度为设计值±5℃。超温保护器故障时不应引起安全隐患。

六 轨道电加热器的检验标准与检验方法

1 轨道电加热器检验标准

电热管一般在满足机械行业标准JB/T 2379-2016《金属管状电热元件》的同时还必须符合铁道行业标准TB/T 2704-2016《铁道客车及动车组电取暖器》规定。

2轨道电加热器检验方法

① DC 600V、AC 380V、AC 400V、AC 440V供电的电取暖器绝缘电阻选用1000V级兆欧表测量,AC 380V以下电压供电的电取暖器绝缘电阻选用500V级兆欧表测量。

② 介电强度试验时,若电取暖器功率不大于1KW,其高压回路泄漏电流应小于5mA;大于大于1KW时,每增加100W,回路泄漏电流允许增加0.5mA。

③ 需按TB/T 2704-2016《铁道客车及动车组电取暖器》检验方法对超温保护性能进行试验。

以上内容是个人在轨道电加热器制作过程中的经历及所了解的一些现状,现总结出来与大家一起分享、交流、探讨、参考,由于本人接触轨道电加热器时间有限,在文章中有些看法和见解比较肤浅,如有不妥之处敬请大家批评指正。

 

 
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