CRH3型動(dòng)車組供風(fēng)系統(tǒng)濕度控制優(yōu)化方案

郭同川

摘 ?要：該文結(jié)合CRH3型系列動(dòng)車組返廠高級修時(shí)主風(fēng)缸排風(fēng)口、壓力測試口和供風(fēng)管路多處出現(xiàn)凝結(jié)水殘留的現(xiàn)象，分析動(dòng)車組供風(fēng)系統(tǒng)主要部件的工作原理，找出凝結(jié)水殘留的原因，提出供風(fēng)系統(tǒng)壓縮空氣濕度控制的優(yōu)化方案，杜絕供風(fēng)系統(tǒng)凝結(jié)水殘留，防止由于壓縮空氣濕氣引起的腐蝕和凍結(jié)，保證列車供風(fēng)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)氣動(dòng)裝置可靠工作。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水;供風(fēng)系統(tǒng);壓縮空氣;濕度控制

中圖分類號：U27 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

供風(fēng)系統(tǒng)是動(dòng)車組的重要組成部分。供風(fēng)系統(tǒng)為動(dòng)車組提供潔凈和干燥的壓縮空氣。但是CRH3型系列動(dòng)車組返廠高級修時(shí)，主風(fēng)缸排風(fēng)口、撒砂壓力測試口和供風(fēng)管路多處出現(xiàn)凝結(jié)水。凝結(jié)水造成測試風(fēng)表和列車總風(fēng)壓力傳感器損壞。通過分析動(dòng)車組供風(fēng)系統(tǒng)主要部件工作原理，找出凝結(jié)水殘留的原因，結(jié)合應(yīng)用較為廣泛的除濕技術(shù)和傳感器技術(shù)，提出供風(fēng)系統(tǒng)壓縮空氣濕度控制優(yōu)化方案，防止氣動(dòng)裝置由于壓縮空氣濕氣影響出現(xiàn)故障和過早磨損，保證各系統(tǒng)氣動(dòng)部件穩(wěn)定工作。

1 干式空氣濾清器工作原理及優(yōu)化方案

1.1 干式空氣濾清器工作原理

干式空氣濾清器用來預(yù)分離灰塵和粗顆粒，灰塵和粗顆粒分離度可以達(dá)到80%，過濾元件用于對吸入空氣進(jìn)行精細(xì)過濾。

1.2 干式空氣濾清器優(yōu)化方案

干式空氣濾清器僅對空氣中大分子的灰塵顆粒進(jìn)行過濾，而對空氣濕度沒有進(jìn)行有效控制。在運(yùn)營環(huán)境特殊性，設(shè)備本身承載負(fù)荷大，干燥失效率高等因素的影響下，供風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部凝結(jié)水殘留現(xiàn)象在動(dòng)車組高寒車型中顯得尤為突出。建議在干式空氣濾清器出風(fēng)口加裝除濕設(shè)備，這樣可以對空氣濕度進(jìn)行預(yù)處理。除濕設(shè)備由含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和活性硅膠復(fù)合而成。除濕設(shè)備蜂窩狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但能夠極大限度地附著吸濕劑，增加濕空氣與吸濕劑相互接觸的表面積，提高除濕的工作效率，而且具有很高的強(qiáng)度，能夠很好地適用于各種復(fù)雜的工作環(huán)境。除濕設(shè)備對空氣濕度進(jìn)行預(yù)處理，提高空氣質(zhì)量，可有效降低供風(fēng)設(shè)備對濕度控制承載的負(fù)荷，減少干燥器失效后產(chǎn)生凝結(jié)水的數(shù)量。

2 空氣干燥設(shè)備工作原理及優(yōu)化方案

2.1 空氣干燥設(shè)備工作原理

空氣干燥設(shè)備根據(jù)冷卻再生吸附法進(jìn)行工作。這種方法基于以下的物理過程：潮濕的壓縮空氣通過由晶硅酸鋁制成的干燥劑（吸附質(zhì)），這種結(jié)晶硅酸鋁由于其分子結(jié)構(gòu)具有特別大的比內(nèi)表面，從而可從流經(jīng)的空氣中吸走水蒸氣。與其他吸附質(zhì)相比較，這種吸附質(zhì)的突出優(yōu)點(diǎn)是對油很不敏感。所選定的硅酸鹽孔隙均勻，其大小正好能吸附水分子，而不能同時(shí)吸附較大的油分子。吸附質(zhì)和干燥風(fēng)通過吸收壓縮空氣中的水蒸氣，控制壓縮空氣相對濕度保持在 35% 以下，由此可防止壓縮空氣中的水分對車輛氣動(dòng)部件造成腐蝕和凍結(jié)的影響。

2.2 空氣干燥設(shè)備優(yōu)化方案

原有設(shè)計(jì)方案缺少檢測程序，存在干燥劑失效、吸附質(zhì)再生不完全和干燥設(shè)備內(nèi)部活塞閥轉(zhuǎn)換卡滯等突發(fā)情況，無法保證出風(fēng)口處的壓縮空氣相對濕度小于35%。

第一，建議加裝干燥劑狀態(tài)檢查窗，這樣可以使干燥劑狀態(tài)和干燥設(shè)備工作狀態(tài)一目了然。第二，雙塔式空氣干燥設(shè)備內(nèi)部閥體由金屬構(gòu)成。閥錐和閥座在轉(zhuǎn)換控制裝置設(shè)置的固定程序（2 min/次）控制下頻繁打開和關(guān)閉。殘留在壓縮空氣中最小的油滴和水滴，通過多次環(huán)流、渦旋和碰撞后，都落在拉西環(huán)的較大表面上，然后結(jié)成較大的滴液，在重力的作用下落到下面的集流室中，與從再生干燥劑中吸走水分的空氣一起流經(jīng)閥錐和閥座。在設(shè)備長時(shí)間的工作過程中，壓縮空氣中的濕氣勢必會對閥錐和閥座造成侵蝕，影響活塞閥的轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)干燥設(shè)備內(nèi)部活塞閥轉(zhuǎn)換卡滯時(shí)，干燥劑罐長時(shí)間處于充氣狀態(tài)，這樣會造成干燥劑過飽和，最終導(dǎo)致干燥劑失效。建議將閥體內(nèi)部的閥錐材質(zhì)更改為高密樹脂，這樣可以避免凝結(jié)水對閥錐的侵蝕，防止活塞閥轉(zhuǎn)化卡滯的情況發(fā)生。第三，主風(fēng)缸加裝壓縮空氣濕度檢測器。壓縮空氣濕度檢測器有很多優(yōu)點(diǎn)，比如滿量程模擬輸出，良好的線性度，工作穩(wěn)定，無失真長距離傳輸?shù)?。檢測器通過對主風(fēng)缸內(nèi)壓縮空氣濕度進(jìn)行檢測，可以判斷壓縮機(jī)組工作狀態(tài)是否正常，壓縮空氣濕度是否符合要求。

3 冷凝設(shè)備工作原理及優(yōu)化方案

3.1 冷凝設(shè)備工作原理

冷凝設(shè)備作為供風(fēng)系統(tǒng)的一部分，用于接收和匯集供風(fēng)設(shè)備制備壓縮空氣時(shí)產(chǎn)生的凝結(jié)水。空氣干燥器中的凝結(jié)水隨同從干燥劑罐中出來的氣流被導(dǎo)入冷凝設(shè)備的凝結(jié)水分離器中，通過凝結(jié)水分離器的氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生的離心力將凝結(jié)水和空氣分開。凝結(jié)水通過凝結(jié)水分離器的開口流入凝結(jié)水槽中，空氣通過軟管排入大氣。

3.2 冷凝設(shè)備優(yōu)化方案

因?yàn)槔淠O(shè)備中凝結(jié)水排水口不在凝結(jié)水槽最底部，所以凝結(jié)水槽中存有大量凝結(jié)水。為了防止凝結(jié)水凍結(jié)，水槽中裝有加熱設(shè)備。加熱設(shè)備工作時(shí)，水槽中的凝結(jié)水就會大量蒸發(fā)，當(dāng)水槽中的空氣濕度比干燥器內(nèi)部大時(shí)，干燥劑罐內(nèi)吸附質(zhì)的再生就不能順利進(jìn)行。

第一，建議將凝結(jié)水排水口安裝在水槽最底部，這樣水槽不易產(chǎn)生存水，或拆除凝結(jié)水槽，直接將空氣干燥器中的凝結(jié)水和從干燥劑罐中出來的氣流通過軟管與大氣相連。這2種方法都可以避免凝結(jié)水蒸發(fā)。第二，空氣干燥設(shè)備中的凝結(jié)水隨同從干燥劑罐中出來的氣流通過排水管導(dǎo)入冷凝設(shè)備。排水管的安裝高度比冷凝設(shè)備低，排水管中會產(chǎn)生存水，通過在干燥器與排水管連接處加裝止逆閥，可以防止凝結(jié)水回流到干燥設(shè)備。

4 主風(fēng)缸優(yōu)化方案

主風(fēng)缸用來儲存供風(fēng)設(shè)備制備的壓縮空氣。當(dāng)干燥器失效時(shí)，壓縮空氣到達(dá)主風(fēng)缸后，隨著壓力的減小以及自然冷卻而進(jìn)一步降溫，就會析出凝結(jié)水。如果主風(fēng)缸內(nèi)的凝結(jié)水排放不及時(shí)，其隨壓縮空氣進(jìn)入車輛風(fēng)管和氣動(dòng)部件，就會對車輛制動(dòng)系統(tǒng)和其他用風(fēng)系統(tǒng)功能造成影響。建議在主風(fēng)缸檢修閥門A14001處加裝凝結(jié)水可視和自動(dòng)排放裝置。凝結(jié)水可視和自動(dòng)排放裝置由止逆閥、控制單元、風(fēng)管快接頭、透明尼龍風(fēng)管、電磁閥等組成。主風(fēng)缸內(nèi)殘留的凝結(jié)水通過檢修閥門直接進(jìn)入凝結(jié)水可視和自動(dòng)排放裝置。電磁閥在控制單元設(shè)定的程序控制下打開和關(guān)閉。當(dāng)電磁閥打開時(shí)，主風(fēng)缸內(nèi)凝結(jié)水隨同壓縮空氣通過透明尼龍風(fēng)管排向大氣。

5 結(jié)語

該文對CRH3型系列動(dòng)車組供風(fēng)系統(tǒng)主要部件工作原理進(jìn)行分析，找出凝結(jié)水殘留的原因，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)手段，提出供風(fēng)系統(tǒng)壓縮空氣濕度控制的優(yōu)化方案，杜絕供風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部凝結(jié)水殘留問題的發(fā)生。供風(fēng)設(shè)備的工作狀態(tài)和主風(fēng)缸內(nèi)凝結(jié)水殘留情況得到有效監(jiān)控。即使供風(fēng)系統(tǒng)前端設(shè)備出現(xiàn)故障，后端設(shè)備仍能對壓縮空氣濕度進(jìn)行有效控制，從而避免凝結(jié)水殘留問題的發(fā)生，保證列車各系統(tǒng)氣動(dòng)裝置可靠工作。

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