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1、编号：A201118042011年中华全国工商业联合会科技进步奖申报书所属省市：湖南省 申报单位：株洲联诚集团有限责任公司 项目名称：HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统 中华全国工商业联合会编制2011年印1/25说明申报书分为八个部分：第一部分为项目情况；第二部分为第三方评价和应用证明；第三部分为本项目曾获科技奖励情况；第四部分为项目主要知识产权证明目录；第五部分为项目其它完成单位；第六部分为主要完成人；第七部分为企业概况；第八部分为推荐意见。其中第二、第三、第四部分内容填写完成后还需提交相应的电子版附件证明材料。详情请登录全国工商联科技进步奖网络申报系统，网址：。2/25一、项目情况
2、项目简介项目名称HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统英文名称HXD1C High Power AC Drive Locomotive Composite Cooling System项目第一完成单位株洲联诚集团有限责任公司项目起止时间2008-6-2 至 2009-1-30项目所属技术领域光机电一体化-车辆、船舶等运输机械及关键零配件本项目获国家资助情况获省级科技厅资助，资助金额：30万元3/25项目背景随着我国铁路快速发展战略的实施，我国铁路运输能力不断扩大、铁路技术装备水平得到了快速提升，实现由追赶者到引领者的历史性发展。令世人瞩目的具有自主知识产权的国产化“和谐号”大功率机车、动车组
3、列车相继研发下线，驰骋在高速铁路、客运专线和既有铁路提速线上。HXD1C大功率交流传动机车是我国研制的具有自主知识产权的大功率货运机车，是我国未来几年主型大功率货运机车。HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统(简称冷却塔)是冷却机车变压器和主变流器的一套重要部件。电力机车正常工作时，变压器以及主变流器产生大量的热量，是电力机车的主要发热源，必须进行强制冷却，以保证电力变送系统正常工作。在国内传统的冷却塔设计中，一般设计成两个独立系统，一个冷却塔用来冷却主变压器，一个冷却塔用来冷却主变流器。其缺点：一是可靠性差，故障率高、检修、维护成本高；二是需要冷却塔数量多，成本高；三是能源消耗大；四是操作
4、麻烦；五是占用机车大量的空间。国外对机车冷却塔的发展趋势是将冷却塔的集成化，将两个冷却塔所需的散热器集成为一个，设计成油水复合换热器；将两个风机集成一个风机，共用一个底座和冷却塔机架。2005年我公司根据我国电车机车运行条件及机车运行工况，引进消化国际先进技术，成功研制了DJ4机车用油水冷却塔，制造出了“中国第一台”油水冷却塔。DJ4机车用油水冷却塔现已大批量装车使用，通过用户反馈的运用信息，新研制的油水冷却塔从性能上完全能满足机车的使用性能要求。深受客户的肯定，赢得了客户的青睐。且南车株洲电力机车有限公司的意向要求我公司研制HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统，在此背景下，我公司于200
5、8年成立项目组，研制HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统。4/25项目总体情况2008年集团公司成立项目组，对HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统进行研制。根据HXD1C大功率交流传动机车冷却系统空间安装尺寸及性能参数要求，进行了技术攻关，研制的HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统具有以下特点和创新：1）采用模块化设计及集成技术，集水路和油路冷却系统于一体，共用进风通道、机架及底座，使系统结构紧凑，单位散热占用空间小，节省了很大安装空间，而且操作和维护方便；2）研制了带液位控制开关和防气蚀的膨胀水箱及压差自控式吸湿器，使系统具有报警和保护功能，吸湿效果好；3）采用了先进机翼叶型的风
6、机和结构紧凑设计新颖的散热器，有效降低了风机的噪声。增大了单位体积内的换热面积和承压能力，整体空气侧翅片不易堵塞，提高了污物、灰尘的通过能力。HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统研制过程进行了重大的技术攻关和创新，共获得国家发明专利1项，实用新型专利3项；其中，一种压差自控式吸湿器获得了国家发明专利，专利号：ZL200710035710.8；一种机车用复合冷却装置获得国家实用新型专利，专利号：ZL201020175966.6。机车用防气蚀的膨胀水箱获得了国家实用新型专利，专利号：ZL201020171144.0；一种电力机车用轴流通风机获得了国家实用新型专利授权，专利号：ZL2007200
7、64029.1。HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统，各项性能参数均能满足冷却塔的订货技术条件和HXD1C大功率交流传动机车牵引变压器和牵引变流器的冷却要求，在降低噪音和提高冷却能力上达到了新的高度，如该冷却系统具有较低的噪音，声功率级为106dB(A)110 dB(A)，与国内同类冷却塔相比，低3 dB(A)5 dB(A)与国外先进水平相当；HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统具有1.04kw/kg的冷却能力，约为德国公司的1.24倍，领先国外先进水平。目前，HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统已实现配套南车集团株洲电力机车有限公司700台份的HXD1C大功率交流传动机车，南车集
8、团资阳公司290台份的HXD1C大功率交流传动机车，实现批量生产1980个，产品销售收入约3亿元。自装车运用以来，该冷却系统运行性能稳定，可靠性高，使用维护方便，满足了HXD1C大功率交流传动机车牵引变压器和牵引变流器的冷却要求。 HXD1C大功率交流传动机车复合冷却系统成功研制带来了巨大的社会经济效益：1、推进了国内冷却系统的自主研发能力，打破了西方国家在交传机车冷却系统的垄断地位，对于降低轨道交通装备牵引部件、冷却系统的采购成本，完善铁路装备现代化具有重要意义；2、实现了冷却系统国产化，大大降低了生产成本，同时为国家节约了外汇；3、自主冷却系统的成功研发增强了国内企业的技术创新能力和产品制
9、造能力，增强了国内企业在国际市场上的竞争能力；4、解决近600人的就业。5/25主要科学技术创新点1） 水路、油路冷却系统的集成，将两个冷却系统所需的复合换热器合集成，将两台小风机合集成为一台大风机，共用一个进风通道、机架及底座。节省了很大安装空间，而且操作和维护方便。 2） 设计了一个带液位控制开关和防气蚀的膨胀水箱。膨胀水箱设计成上下两个腔，上腔设计有集气包结构，能有效防止气蚀现象的发生，能大大提高水泵的效率和使用寿命；还设计了液位控制开关，能提供报警信号和切断主电源，同时膨胀水箱安装了可视液位窗，乘务人员能了解水路循环系统的完整工作状况,确保冷却系统的有效工作，从而保证机车主变流器和变压
10、器不被烧坏。该产品填补了国内空白，获得了国家实用新型专利，专利号：ZL 2010 2 0171144.0。 3） 压差自控式吸湿器。吸湿剂采用无钴变色硅胶，随着吸湿程度的变化，硅胶颜色从桔黄色浅黄色浅绿色浅墨绿色变化，机务人员可根据其颜色的不同来掌握硅胶吸湿的程度，决定更换的时间，保证吸湿效果。且无钴变色硅胶能再生，可大大节略使用成本。该产品填补了国内空白，获得了国家发明专利，专利号：ZL 2007 1 0035710.8。 4） 风机采用了先进的机翼叶型， 并对叶轮叶片、前导叶和后导叶进行了精心布置，风机的声功率级降低到110dBA，并且额定工作点振动速度低于2.8mm/s。 5） 风机电机
11、采用了免维护轴承，延长了风机的检修周期，大大节省了使用维护成本；突破原来的劈相机供电，采用逆变器供电，适应机车逆变器供电要求；采用铝合金机座，减轻了重量，适应机车轻量化要求。 6） 散热器的结构紧凑度高，单位体积内的换热面积达600/m3，承压能力可达2-5MPa；空气侧翅片为一整体，没有接缝，不易堵塞，提高了污物、灰尘的通过能力，提高了生产效率，降低了生产成本。 7） 水泵采用将电机和泵组合成一体的结构，且定子组件的内表面与转子组件外表面装有非磁性的金属薄板做成的定子屏蔽套和转子屏蔽套，同时在各自的侧面用耐腐蚀的金属厚板把它们焊接密封起来，与输送介质完全隔离开，使定子组件与转子组件内部不受浸
12、蚀；泵采用轴内循环方式，循环介质对轴承润滑、冷却及对电机进行冷却、无需另外装散热风扇；泵的转子组件在工作介质中旋转，形成轴上装有叶轮而无轴封的机车泵。 8） 该冷却塔获得了国家实用新型专利授权，专利号：ZL 2010 2 0175966.6。最大的特点是:冷却塔性能可靠、单位散热占用空间小、操作和维护方便。6/25主要技术经济指标及与同行业比较该产品投入批量生产以来，已累计生产1980台，实现销售收入约3亿元。产品主要销往南车集团株洲电力机车有限公司，南车集团资阳电力机车有限公司，配套HXD1C大功率交流传动机车990台份。 HXD1C大功率交传机车油水冷却塔设计为双循环冷却塔，即由变压器冷却
13、循环系统和主变流器冷却循环系统。两个冷却循环系统主要技术参数分别为：一、变压器冷却循环系统的冷却介质是水/乙二醇（44%/56%），介质容量为20L（主变流器内）；冷却量95kw；冷却介质循环量为286l/min，345l/max；入口最高水温+55。二、主变流器冷却循环系统的冷却介质是45变压器油，介质容量为2550kg(变压器内)；冷却量195kw；冷却介质循环量为45m3/h（油散热器按40m3/h考虑散热功率）；入口最高水温+87。 HXD1C大功率交传机车油水冷却塔具有较低的噪音，声功率级为106dB(A)110 dB(A)，与国内同类冷却塔相比，低3 dB(A)5 dB(A)与国外
14、先进水平相当；HXD1C大功率交传机车油水冷却塔具有1.04kw/kg的冷却能力，约为国外公司的1.24倍，领先国外先进水平。7/25本项目所产生的经济效益和社会效益经济效益（盖财务章）项目总投资额（万元）1507回收期（年）2年 份销售收入（万元）新增利润（万元）新增税收（万元）出口（万美元）节支总额（万元）2008 年00 0002009年8126 650.08706.96002010年190741525.921659.4300累 计27200 21762366.3900预期经济效益已形成销售收入：2009年：239台车2个/台车17万元/台=8126万元;2010年：561台车2个/台车17万元/台=19074万元；2011年：190台车2个/台车17万元/台=6460万元。 预计今后的销售收入：2011年到2012年预计新造大功率交传机车1500台，需3000个冷却系统。按市场占有率50%计算，每台冷却塔17万元，可实现销售收入2.55亿元。社会效益1、推进了国内冷却系统的自主研发能力，打破了西方国家在交传机车冷却系统的垄断地位，对于降低轨道交通装备牵引部件、冷却系统的采购成本，完善铁路装备现代化具有重要意义；2、实现了冷却系统国产化，大大降低了生产成本，同时为国家节约了外汇。 3、自主冷却系统的成功研发增强了国内企业的技术创新能力和产品制造能力，增强了国内企
