沈陽地鐵二號(hào)線電客車風(fēng)源系統(tǒng)概述及改進(jìn)方案

修亮　李鐵軍

【摘 要】詳細(xì)介紹了沈陽地鐵二號(hào)線電客車風(fēng)源系統(tǒng)的工作原理作了分析和說明，并對(duì)二號(hào)線風(fēng)源系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。

【關(guān)鍵詞】沈陽二號(hào)線電客車；風(fēng)源系統(tǒng)；改進(jìn)方案

1 引言

沈陽地鐵二號(hào)線電客車制動(dòng)系統(tǒng)包含：風(fēng)源系統(tǒng)、制動(dòng)控制裝置、空氣制動(dòng)防滑控制裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、空氣懸掛裝置、輔助控制裝置及主要制動(dòng)控件[1]～[2]，如圖1所示。

2風(fēng)源系統(tǒng)組成及工作過程簡(jiǎn)介

2.1 風(fēng)源系統(tǒng)組成

風(fēng)源系統(tǒng)主要由空氣濾清器、進(jìn)氣閥、機(jī)頭、出口單向閥、安全閥、最小壓力閥、油氣分離器、旁通閥、泄壓閥、冷卻器、油水過濾器、膜式干燥器組成，如圖2所示。為整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)提供充足的壓縮空氣，并在電路控制上實(shí)現(xiàn)一主一備，根據(jù)車輛駕駛端輪換啟動(dòng)使用（除非總風(fēng)壓力低于6.8bar，兩臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)啟動(dòng)）。

2.2風(fēng)源系統(tǒng)工作過程簡(jiǎn)介

風(fēng)源系統(tǒng)主要通過6個(gè)工作過程將1bar空氣至10bar干燥空氣，分別為：空氣吸入過程、空氣壓縮過程、油氣分離過程、油氣冷卻過程、油水過濾過程、剩余水蒸氣滲透及反吹過程。

2.2.1空氣吸入過程

該過程由進(jìn)氣口、空氣過濾器、進(jìn)氣閥三個(gè)部件來完成。

空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)空氣壓縮機(jī)機(jī)頭開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，在壓縮機(jī)內(nèi)部形成負(fù)壓，此時(shí)進(jìn)氣閥開通，空氣由進(jìn)氣口通過空氣過濾器進(jìn)入到機(jī)頭當(dāng)中。

空壓機(jī)停機(jī)時(shí)，當(dāng)油氣分離器上方最小壓力閥檢測(cè)到壓縮空氣壓力小于7bar時(shí)，進(jìn)氣閥在復(fù)位彈簧的作用下切斷進(jìn)氣口，同時(shí)打開最小壓力閥至油氣分離器濾芯的通路，實(shí)現(xiàn)了將油氣分離器濾芯中的壓縮空氣釋放。

2.2.2空氣壓縮過程

該過程由空氣壓縮機(jī)機(jī)頭和出口單向閥來完成。

壓縮過程中，經(jīng)過過濾的空氣在壓縮機(jī)機(jī)頭中與經(jīng)過冷卻的油混合，并在機(jī)頭的作用下將1bar的空氣壓縮至10bar的壓縮油氣混合物，并通過出口單向閥將壓縮空氣送入下一個(gè)環(huán)節(jié)。

值得說明的是該部分壓縮油氣混合物至少需要壓縮至7bar才可使單向閥開啟，且該單向閥置于機(jī)頭出口處，還可防止下游管網(wǎng)的油氣混合物向壓縮機(jī)回流。

2.2.3油氣分離過程

該過程由油氣筒（內(nèi)含油分離器）、泄壓閥和最小壓力閥來完成。

壓縮油氣混合物在油氣筒內(nèi)先通過沖擊與油預(yù)分離，分離后的高溫油沉淀于油氣筒下部，通過該步驟95%的油被分離出來；然后壓縮空氣進(jìn)入油分離器濾芯，將剩余的高溫油分離出來，至此油氣分離過程完成，得到高溫高壓的濕空氣。

當(dāng)空壓機(jī)停止工作后，油氣筒內(nèi)的壓縮空氣通過泄壓閥排至大氣中。

最小壓力閥（內(nèi)含單向閥）既可起到單向閥作用，又可在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，維持油分離器內(nèi)壓力，以保證加載運(yùn)行狀態(tài)下機(jī)頭內(nèi)部潤(rùn)滑油噴射，即通過油分離器濾芯分離出來的油還有一個(gè)妙用，就是送回至壓縮機(jī)機(jī)頭，起到機(jī)頭潤(rùn)滑的作用。

2.2.4油氣冷卻過程

該過程由旁通閥、油溫開關(guān)、空氣冷卻器和油冷卻器和來完成。

高溫高壓空氣通過冷卻器進(jìn)行冷卻，得到低溫高壓的空氣送至下一個(gè)過程。

當(dāng)空壓機(jī)啟動(dòng)初期油氣筒下部油溫度低于75°C時(shí)，旁通閥關(guān)閉，此時(shí)油品無需冷卻被直接送回到機(jī)頭內(nèi)參與油的循環(huán)；高溫高壓油的溫度高于75°C，旁通閥開啟，油通過冷卻器進(jìn)行冷卻，并送回至壓縮機(jī)機(jī)頭內(nèi)部與吸入的新鮮空氣進(jìn)行混合，至此油品的內(nèi)部循環(huán)完成。

2.2.5油水過濾過程

該過程由水過濾器、油過濾器和粉塵過濾器來完成。

三者將冷卻空氣中的水分子、油分子以及空氣中的雜質(zhì)分離出去，并將分離出來的冷凝水、油以及微小固體顆粒分別通過各自連接在相應(yīng)排污口上的電磁閥自動(dòng)排出。

2.2.6剩余水蒸氣滲透及反吹過程

該過程由膜式干燥器及其反吹裝置來完成。

濕空氣通過前置濾器去除油和水滴后進(jìn)入膜式干燥器，并通過膜式干燥器的中空纖維將其中剩余的水蒸氣經(jīng)過纖維壁滲透，干燥的空氣流出纖維出口。在出口處經(jīng)由一個(gè)小孔分離出一定比例的干燥空氣，通過空氣的膨脹和導(dǎo)向作用將滲透出來的水蒸氣導(dǎo)入大氣，即反吹過程。

3風(fēng)源系統(tǒng)的不足及改進(jìn)方案

在使用過程中，該風(fēng)源系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)打風(fēng)時(shí)間過長(zhǎng)的情況，分析原因?yàn)槟な礁稍锲鲀?nèi)部的纖維膜破裂并產(chǎn)生空氣泄漏，從而引發(fā)供風(fēng)壓力不足，因此日檢工班只能采取更換模式干燥器的方式臨時(shí)處理。經(jīng)統(tǒng)計(jì)截至2013年7月，沈陽地鐵二號(hào)線共更換模式干燥器22個(gè)。該模式干燥器原設(shè)計(jì)為只需8年更換的免維護(hù)配件，不應(yīng)在使用不到兩年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)55%的故障率。在與供貨商共同分析的過程中發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)在膜式干燥器至風(fēng)缸的管路中設(shè)置了單向閥，因此在空壓機(jī)停機(jī)時(shí)，膜式干燥器內(nèi)部瞬間的壓降過大，導(dǎo)致其破裂。 針對(duì)上述情況，建議在膜式干燥器出口處安裝一個(gè)附加風(fēng)缸，解決在停機(jī)時(shí)膜式干燥器內(nèi)部瞬間壓降過大的問題，具體方案詳見圖4。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳新宇.地鐵制動(dòng)系統(tǒng)概述[J]，2000.

[2]殳企平.城市軌道交通車輛制動(dòng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.