廣州地鐵8號(hào)線工程車空壓機(jī)改造

黃鶴良

（廣州市地下鐵道總公司，510310，廣州∥助理工程師）

廣州地鐵8號(hào)線的大部分工程車使用了國(guó)產(chǎn)W－0.9／8－B型活塞式空氣壓縮機(jī)。該空壓機(jī)組在廣州地鐵初期的工程車上使用普遍，但其較高的故障率使得維修及更換十分頻繁，對(duì)工程車的日常作業(yè)造成了影響。在后來(lái)的新線工程車采購(gòu)中，廣州地鐵選取了斯可絡(luò)SCR－10 T螺桿式空壓機(jī)作為替代產(chǎn)品，并在新線取得了良好使用經(jīng)驗(yàn)。而原有的W－0.9／8－B型活塞式空壓機(jī)的故障日趨嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)竄油、皮帶脫皮、曲軸斷裂和底座裂紋等嚴(yán)重故障，對(duì)該類工程車的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。由此，萌發(fā)了用斯可絡(luò)螺桿式空壓機(jī)對(duì)工程車進(jìn)行改裝的設(shè)想。

1 改造過程

1.1 調(diào)研論證階段

在加裝方案進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，對(duì)新、舊線路工程車的活塞式空壓機(jī)組和螺桿式空壓機(jī)組的設(shè)計(jì)、原理及運(yùn)行工況分別進(jìn)行了比較，認(rèn)為活塞式空壓機(jī)故障高的原因，不僅僅是空壓機(jī)的質(zhì)量問題。表1為廣州地鐵線網(wǎng)內(nèi)工程車所用各型空壓機(jī)及其傳動(dòng)方式對(duì)比。

由表1可看出，W－0.9／8－B活塞式空壓機(jī)在卸載時(shí)仍然在轉(zhuǎn)動(dòng)，造成活塞環(huán)和缸套一直在磨損。此外，空壓機(jī)的動(dòng)力輸入方式也是影響空壓機(jī)壽命和故障率的原因之一。工程車制造廠家之所以采用柴油機(jī)直接連接皮帶帶動(dòng)空壓機(jī)的設(shè)計(jì)，原因有兩個(gè)：一是小型工程車空間緊湊；二是節(jié)約成本。如果要通過改變傳動(dòng)方式來(lái)降低空壓機(jī)的故障率，首先是設(shè)計(jì)難度大，其次是改造成本高。權(quán)衡考慮后，認(rèn)為改造成卸載時(shí)磨損較少的螺桿式空壓機(jī)是首選。

表1 廣州地鐵線網(wǎng)內(nèi)工程車所用空壓機(jī)及其傳動(dòng)方式對(duì)比

其后對(duì)本線使用量最大的DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車和JX－3DT接觸網(wǎng)作業(yè)車的機(jī)械、電氣部分做了系統(tǒng)研究，落實(shí)了這兩臺(tái)車為第一期改造的對(duì)象。技術(shù)人員在2011年曾多次與工程車制造廠家聯(lián)系，借鑒其在廣州地鐵新線工程車上成功的組裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車和JX－3DT接觸網(wǎng)作業(yè)車的空壓機(jī)組改裝原理和螺桿式空壓機(jī)組加裝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研討，最終確定了符合本線實(shí)際情況的改造方案。

1.2 改造試驗(yàn)階段

首先進(jìn)行了螺桿式空壓機(jī)組整體改裝，但在最初的工程車上試驗(yàn)時(shí)沒有完全成功。經(jīng)分析，其主要原因?yàn)椋孩貸X－3DT接觸網(wǎng)作業(yè)車的各種設(shè)備安裝位置緊湊，皮帶撓度過大引起皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；②空壓機(jī)油運(yùn)轉(zhuǎn)溫度過低，空壓機(jī)油乳化嚴(yán)重；③DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車的干燥塔是利用原活塞式空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)閥的壓力控制來(lái)進(jìn)行排水的，新空壓機(jī)則是利用壓力調(diào)節(jié)閥的電信號(hào)控制卸載，故新空壓機(jī)與干燥塔無(wú)法匹配運(yùn)行。

針對(duì)這兩臺(tái)工程車的實(shí)際情況，組織技術(shù)人員進(jìn)行了改造技術(shù)方案的論證，最終確定改造方案為：①調(diào)整JX－3DT接觸網(wǎng)作業(yè)車的空壓機(jī)架的位置，并在空壓機(jī)打風(fēng)要求的范圍內(nèi)通過適當(dāng)降低皮帶輪的直徑來(lái)降低皮帶的運(yùn)行線速度，使皮帶運(yùn)行更穩(wěn)定；②加裝溫控閥，使空壓機(jī)油分大小循環(huán)，確?？諌簷C(jī)油溫度迅速上升到70℃；③不改變新空壓機(jī)的設(shè)計(jì)，利用時(shí)間循環(huán)繼電器實(shí)現(xiàn)周期性排風(fēng)功能，以取代原有的壓力控制模式。通過一系列的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了這兩臺(tái)工程車的空壓機(jī)組改造。

2 基本原理

改裝后的螺桿式空壓機(jī)組仍然使用原工程車的皮帶驅(qū)動(dòng)方式，但更換了皮帶輪，為空壓機(jī)提供合適的傳動(dòng)比。此外，也不改變空壓機(jī)原有的電路，仍通過操作臺(tái)互鎖繼電器控制供電，并在每個(gè)司機(jī)室上安裝空壓機(jī)故障報(bào)警蜂鳴器。

因?yàn)樾侣輻U式空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)油溫偏低，為潤(rùn)滑油提供了容易乳化的環(huán)境，故潤(rùn)滑油乳化情況比較嚴(yán)重。工程車打風(fēng)的時(shí)間主要集中在啟機(jī)初期，所以讓潤(rùn)滑油迅速升溫是解決潤(rùn)滑油乳化問題的最好途徑。改造后的螺桿式壓縮機(jī)成功解決了潤(rùn)滑油乳化問題。此外，在空壓機(jī)和冷卻器之間加裝溫控閥（見圖1），潤(rùn)滑油在低溫時(shí)直接返回到空壓機(jī)而不經(jīng)過冷卻系統(tǒng)冷卻，使得空壓機(jī)的油溫迅速上升。改裝后的螺桿式空壓機(jī)組能完全解決潤(rùn)滑油乳化的問題。

圖1 加裝溫控閥后空壓機(jī)的油路

結(jié)合DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車的空氣干燥系統(tǒng)，在改裝的螺桿式空壓機(jī)組上加裝時(shí)間循環(huán)繼電器（見圖2），直接控制干燥系統(tǒng)的再生排風(fēng)周期，完善空壓機(jī)組運(yùn)用性能。時(shí)間循環(huán)繼電器的工作周期設(shè)定為：機(jī)車啟動(dòng)前先排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)空載啟動(dòng)的功能，循環(huán)延時(shí)15min，使其每15min進(jìn)行一次再生排風(fēng)，將干燥器內(nèi)的水分排出。排水時(shí)間設(shè)定為5s，既能將干燥塔的水分排干凈，也能最大限度地減少對(duì)打風(fēng)的影響。此方法不改變空壓機(jī)與干燥塔的總體設(shè)計(jì)，節(jié)省了成本。

圖2 加裝時(shí)間循環(huán)繼電器后空壓機(jī)與干燥塔的氣路

3 改造后空壓機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)

規(guī)格型號(hào)：SCR10T－10；

額定排氣量：0.9m3／min；

額定排氣壓力：0.9MPa；

冷卻方式：風(fēng)冷；

壓縮級(jí)數(shù)：連續(xù)、單級(jí)；

傳動(dòng)方式：三角皮帶傳動(dòng)；

主機(jī)額定轉(zhuǎn)速：5 600r／min；

停機(jī)溫度：≤105℃；

壓力調(diào)節(jié)范圍：0.75～0.9MPa；

打風(fēng)時(shí)間：≤5min。

4 測(cè)試試驗(yàn)及性能確定

2012年1月，在4臺(tái)工程車上改裝螺桿式空壓機(jī)組，并正式投入試運(yùn)用。目前，試驗(yàn)運(yùn)行已1年多，最大運(yùn)行小時(shí)數(shù)已接近2 000h，螺桿式壓縮機(jī)主機(jī)和傳動(dòng)皮帶未發(fā)生問題，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，循環(huán)再生排風(fēng)裝置安全，整體性能穩(wěn)定，工作可靠。在驗(yàn)收該項(xiàng)目時(shí)，對(duì)DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車改裝螺桿式空壓機(jī)組進(jìn)行了3次測(cè)試，測(cè)試情況見表2。

表2 改裝后的螺桿式空壓機(jī)組測(cè)試結(jié)果

經(jīng)測(cè)試，700～800kPa空壓機(jī)組打風(fēng)時(shí)間平均值為62s；干燥塔動(dòng)作正常；潤(rùn)滑油狀態(tài)透明，無(wú)乳化現(xiàn)象；整機(jī)密封良好。各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示改裝后的螺桿式空壓機(jī)組達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)行實(shí)踐證明，SCR10T機(jī)車用螺桿式空壓機(jī)組能滿足DWG網(wǎng)軌檢測(cè)車和JX－3DT接觸網(wǎng)作業(yè)車的運(yùn)用要求，工作性能穩(wěn)定，優(yōu)點(diǎn)明顯。由此可見，這兩種型號(hào)的工程車改裝螺桿式空壓機(jī)組是可行的，方案設(shè)計(jì)和改造都是成功的。2012年12月，該項(xiàng)目通過了公司驗(yàn)收。

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