DF4C型內(nèi)燃機車空氣干燥器工作原理及常見故障分析

陳亞東 中國鐵路上海局集團有限公司合肥機務段

1 前言

為了提高機車制動機的可靠性，延長其使用壽命和檢修周期，DF4C型內(nèi)燃機車裝有空氣干燥器，以清除壓縮空氣中的油、水及塵埃等雜質(zhì)。在實際工作中，空氣干燥器相關(guān)的故障較高，因此，如何能夠快速、準確判斷及處理這些故障對提高檢修效率及保障機車質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實意義。

2 空氣干燥器工作原理

圖1 空氣干燥器空氣管路圖

DF4C型內(nèi)燃機車空氣干燥器是一種雙塔交替工作的空氣干燥裝置，干燥和再生是同時進行的，其主要組成部件及工作原理參見圖1、2。

圖2 空氣干燥器控制電路原理圖

空氣干燥器由機械部分和電氣控制部分組成。機械部分主要部件有：干燥塔（A塔和B塔）、干燥塔排氣閥（排氣閥A和排氣閥B）、進氣閥（包含一個A塔進口和一個B塔進口）、出氣止回閥（包含一個A塔出口：閥口A和一個B塔出口：閥口B）、油水分離器、排污閥、各塞門及管路；電氣控制部分部件有：空氣干燥器控制盒、兩個干燥塔控制電空閥（電空閥A、電空閥B）、排污電空閥。

正常情況下，塞門1、2及塞門4（排污閥切除塞門）處于打開狀態(tài)，塞門3（干燥器旁路塞門）處于關(guān)閉狀態(tài)，由空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣主要經(jīng)油水分離器、塞門1、進氣閥、干燥塔、出氣止回閥、塞門2通向總風缸。由于空壓機泵風時，空壓機接觸器YC反聯(lián)鎖斷開，排污電空閥線圈失電，排污閥關(guān)閉，所以來自空壓機的壓縮空氣不會在通過油水分離器時經(jīng)排污閥排向大氣，而是全部經(jīng)進氣閥進入干燥塔。該空氣干燥器為雙塔結(jié)構(gòu)，根據(jù)干燥塔中干燥劑工作狀態(tài)的不同，稱干燥劑起吸附（干燥）作用的干燥塔為工作塔，而干燥劑處于再生（被干燥）狀態(tài)的干燥塔為再生塔。

干燥器控制盒是空氣干燥器工作轉(zhuǎn)換的控制裝置，其設(shè)置的轉(zhuǎn)換周期為90 s，在啟機狀態(tài)下（燃油泵開關(guān)4K閉合）電源接通。當空壓機泵風時，YC正聯(lián)鎖閉合（設(shè)此時A塔為工作塔，B塔為再生塔），干燥器控制盒控制電空閥B線圈得電，電空閥B動作，一方面，使進氣閥開啟A塔進口，關(guān)閉B塔進口，另一方面，使排氣閥B開啟。因此，從油水分離器來的壓縮空氣進入A塔，經(jīng)A塔中干燥劑干燥后，大部分頂開出氣止回閥的閥口A去往總風缸，另一小部分經(jīng)過再生孔進入到B塔膨脹成為極干燥的再生空氣，然后向下流經(jīng)B塔的干燥劑，從而帶走B塔干燥劑中的水分，最后經(jīng)開啟的排氣閥B流往大氣。

當空氣干燥器繼續(xù)工作到轉(zhuǎn)換前的某個時間，干燥器控制盒便會使電空閥B線圈失電，排氣閥B關(guān)閉，由于進氣閥為雙穩(wěn)態(tài)閥，所以此時進氣閥的狀態(tài)依然不變，A塔依然為工作塔；但由于排氣閥B的關(guān)閉，使得充入B塔的再生空氣無法排出，B塔壓力逐漸升高而接近A塔壓力，因此稱此時的B塔處于充氣狀態(tài)。

當空氣干燥器繼續(xù)工作到轉(zhuǎn)換時間時，干燥器控制盒便會控制電空閥A線圈得電，電空閥A動作，一方面，控制進氣閥開啟B塔進口，關(guān)閉A塔進口，另一方面，控制排氣閥A開啟。壓縮空氣進入B塔進行干燥，而小部分經(jīng)過再生孔進入到A塔形成再生空氣，帶著A塔干燥劑的水分經(jīng)開啟的排氣閥A排往大氣。此刻，B塔為干燥塔，A塔為再生塔，干燥器完成轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)換前，B塔壓力已經(jīng)接近于A塔，所以在進氣閥開啟B塔進口的瞬間，B塔干燥劑不會承受巨大進氣壓力的沖擊。

當空壓機停止泵風時，YC正聯(lián)鎖斷開，電空閥A線圈與電空閥B線圈都失電，排氣閥A與排氣閥B均關(guān)閉；進氣閥狀態(tài)不變；出氣止回閥閥口A與閥口B也在重力及復位彈簧的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，防止總風缸壓力逆回而導致壓力下降。此時，干燥器的干燥和再生作用都停止，干燥器控制盒將此時干燥器的工作狀態(tài)記憶，以便下次空壓機泵風時，干燥器在此工作狀態(tài)上繼續(xù)工作。與此同時，YC反聯(lián)鎖閉合，排污電空閥線圈得電，排污電空閥動作，打開排污閥，將油水分離器從壓縮空氣中分離出來的液態(tài)油、水等雜質(zhì)隨同管路中殘存的壓縮空氣排向大氣。

3 常見故障分析

3.1 空壓機泵風時排污閥排風

空壓機泵風時，排污閥正常應處于關(guān)閉狀態(tài)，否則流經(jīng)油水分離器的壓縮空氣便會由排污閥排出，造成空壓機泵風時排污閥排風。

（1）主要故障原因：排污閥在無控制風壓的情況下閥口無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴，如勾貝卡滯、閥墊不良或閥口被雜質(zhì)墊住等。

（2）其它故障原因：①排污電空閥故障，使得排污電空閥線圈失電后，排污閥依然有控制風壓，如排污電空閥卡滯等；②排污電空閥線圈電路故障，導致排污電空閥線圈在空壓機泵風時沒有失電，如YC反聯(lián)鎖斷不開或接線錯誤等等。

（3）機車運行途中應急處理：關(guān)閉塞門4，維持運行，回段報修。

3.2 空壓機停止泵風后排污閥排風不止

空壓機停止泵風時，YC反聯(lián)鎖閉合，排污閥電空閥線圈得電，排污閥打開，管路中的壓縮空氣連同油水分離器中的油、水等雜質(zhì)共同由排污閥排向大氣，整個排污過程持續(xù)約（3～8）s，但在整個空壓機停止泵風期間，排污閥是一直處于開啟狀態(tài)的。在此期間，若總風缸壓縮空氣逆流至油水分離器，就會從打開的排污閥閥口排出，造成空壓機停止泵風時排污閥排風不止，導致總風缸壓力持續(xù)下降。

（1）主要故障原因：①出氣止回閥在空壓機停止泵風時無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴，如閥墊不良等；②塞門3關(guān)閉不嚴或處于打開狀態(tài)。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.3 空壓機泵風時再生塔排氣閥排風較大（總風缸壓力上升過慢）

空壓機泵風時，再生塔的控制電空閥動作，再生塔的排氣閥處于開啟狀態(tài)，來自工作塔的再生空氣從再生塔的排氣閥排向大氣，這部分空氣流量只占空壓機總泵風流量的15%左右（取決于再生孔的大?。?，所以不會對總風缸壓力上升速度造成大的影響。此時，若空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣通過除再生孔之外的途徑進入再生塔，就會造成空壓機泵風時排氣閥排氣量過大，造成總風缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：①進氣閥的再生塔進口關(guān)閉不嚴致使壓縮空氣從再生塔進口直接進入再生塔內(nèi)，如閥墊不良等；②出氣止回閥的再生塔出口關(guān)閉不嚴致使壓縮空氣從再生塔出口逆流回再生塔，如閥墊不良等。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.4 空壓機泵風時工作塔排氣閥排風

空壓機泵風時，工作塔的控制電空閥線圈失電，工作塔的的排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，否則，工作塔的壓縮空氣便會從工作塔的排氣閥排向大氣，導致總風缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：工作塔排氣閥不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴，如閥桿卡滯、閥墊不良等。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.5 空壓機泵風時工作塔控制電空閥排風口排風

空壓機泵風時，工作塔的控制電空閥線圈失電，與該電空閥相連的進氣閥的控制風管通過該電空閥排氣孔通大氣，如果此時經(jīng)過進氣閥工作塔進口的壓縮空氣泄漏至進氣閥的該控制風管，就會經(jīng)工作塔控制電空閥的排風口排出。

（1）主要故障原因：進氣閥故障，其閥桿的O形密封圈破損導致密封不良。

（2）機車運行途中應急處理：一般排風量不大，途中不需處理，回段報修。

3.6 空壓機泵風結(jié)束后排污閥不排污

空壓機泵風結(jié)束后，排污閥打開進行排污，很顯然，該故障是由于排污閥沒有正常打開所致。

（1）主要故障原因：排污閥電空閥線圈得電而電空閥不動作，如排污電控閥線圈燒損等。

（2）其它故障原因：①YC反聯(lián)鎖虛接；②排污閥勾貝卡滯；③塞門4關(guān)閉或相關(guān)風路堵塞等。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

3.7 干燥器控制盒相關(guān)故障

空氣干燥器控制盒通過自身的開關(guān)得電，在啟機狀態(tài)一直處于得電狀態(tài)。當空壓機泵風時，YC正聯(lián)鎖閉合，干燥器控制盒控制干燥器在上一次停止時狀態(tài)的基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。干燥器控制盒設(shè)有一個電源指示燈，兩個干燥塔再生指示燈（燈亮說明其對應的干燥塔為再生塔）。

3.7.1 干燥器控制盒電源指示燈不亮

（1）主要故障原因：①干燥器控制盒開關(guān)未閉合；②干燥器控制盒保險熔斷。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒電源線路斷路，無110 V電源輸入；②干燥器控制盒本身故障。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

3.7.2 干燥器控制盒電源指示燈亮，但干燥塔控制電空閥狀態(tài)不對

（1）主要故障原因：干燥塔控制電空閥故障或其線圈電路斷路。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒本身故障；②YC正聯(lián)鎖虛接或其線路斷路。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

4 結(jié)束語

由于DF4C型內(nèi)燃機車空氣干燥器的工作原理涉及電氣及機械兩個方面，一直是現(xiàn)場檢修工作的一個難點，而本文的分析正是綜合這兩個方面進行的，非常易于理解，便于學習。實踐證明，本文的分析是正確的，在我段DF4C型內(nèi)燃機車空氣干燥器的檢修、運用工作中發(fā)揮有相當重要的作用。