DG-2型風(fēng)源凈化裝置工作原理及常見故障探討

雒新軍

（蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營分公司，甘肅 蘭州 730000）

1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置概述

DG-2型風(fēng)源凈化裝置是蘭州軌道交通1號線內(nèi)燃機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)的重要組成，其作用是清除壓縮空氣中所含的水、油污、塵埃等雜質(zhì)顆粒，保證空氣壓縮機(jī)為內(nèi)燃機(jī)車提供干燥、潔凈的持續(xù)風(fēng)源，防止壓縮空氣流經(jīng)內(nèi)燃機(jī)車制動系統(tǒng)中的管道和各閥件時產(chǎn)生銹蝕、堵塞、凝結(jié)水、結(jié)冰等現(xiàn)象，可避免由上述現(xiàn)象引起的制動失靈而造成的行車事故，并可延長制動機(jī)的檢修周期。

DG-2型風(fēng)源凈化裝置具有自動周期性排水和干燥劑狀態(tài)監(jiān)測等功能。該風(fēng)源凈化裝置采用高吸附性整體式分子篩結(jié)構(gòu)、干燥濾清一體化結(jié)構(gòu)、所有閥類集成化結(jié)構(gòu)，充分實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的小型輕量化，控制元件等關(guān)鍵電器部件采用進(jìn)口技術(shù)，提高了設(shè)備的運(yùn)用可靠性和穩(wěn)定性。經(jīng)該裝置壓縮空氣的溫度為-40 ℃～+55 ℃，且處理后的壓縮空氣最高溫度與環(huán)境溫度之差不大于20 ℃。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置結(jié)構(gòu)組成

DG-2型風(fēng)源凈化裝置主要由干燥筒總成、底盤總成、吊裝架組成、控制箱組成及旁管路組成。該裝置完全采用集成化結(jié)構(gòu)[1]，將干燥筒、濾清筒和再生風(fēng)缸集成為雙層結(jié)構(gòu)的簡體，將安全閥、止回閥、排泄閥集成在底盤上，實(shí)現(xiàn)了小型輕量化。該設(shè)備還采用了模塊式高性能分子篩吸附劑，吸附性能提高30%，并具有壽命等特點(diǎn)。

2.1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥筒組成

干筒體內(nèi)由下向上安置了干燥芯支架、網(wǎng)孔板、過濾網(wǎng)芯、橡膠墊、吸附劑芯和“O”型圈；筒體內(nèi)外夾層空間用于儲存再生空氣；過濾網(wǎng)芯用于攔截液態(tài)水、油及大顆粒塵埃；吸附劑芯用于吸附空氣中的水蒸氣，使?jié)窨諝膺M(jìn)行干燥，在吸附劑芯的頂部有過濾網(wǎng)，用于攔截懸浮微塵（圖1）。干燥筒是完成壓縮空氣干燥凈化的核心部件。

圖1 干燥筒總成

2.2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置底盤組成

底盤總成主要控制著干燥筒的進(jìn)氣、排氣，安裝在干燥器的下部，閥口根據(jù)電氣控制的電磁閥所發(fā)出的壓縮空氣指令來控制開閉。排泄閥的作用是將再生過程中的干燥過程積存的油、水、塵埃等雜質(zhì)排出至大氣中；止回閥的作用是防止總風(fēng)缸壓縮空氣倒流回至干燥筒中；安全閥的作用是防止吸附劑芯長期堵塞而影響供風(fēng)（圖2）。

圖2 底盤總成

2.3 DG-2型風(fēng)源凈化裝置控制箱組成

控制箱主要包括電磁閥、轉(zhuǎn)換中間繼電器、溫度開關(guān)和溫控中間繼電器；電磁閥的作用是再生時打開再生風(fēng)室與排泄閥部的氣路，導(dǎo)通排泄閥口；轉(zhuǎn)換中間繼電器的作用是實(shí)現(xiàn)空氣壓縮機(jī)與電磁閥的反向帶電；溫度開關(guān)和溫控中間繼電器作用是實(shí)現(xiàn)冬季通過加熱管對排泄閥部進(jìn)行加熱，防止排泄閥口出現(xiàn)凝結(jié)水結(jié)冰堵塞。

3 DG-2型風(fēng)源凈化裝置工作原理

DG-2型風(fēng)源凈化裝置是由單塔干燥器進(jìn)行干燥凈化和無熱再生交替工作式的除濕凈化裝置[2]，該風(fēng)源凈化裝置只適用于空氣壓縮機(jī)間歇泵風(fēng)工況，不能滿足空氣壓縮機(jī)連續(xù)供風(fēng)工況。

3.1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥過程工作原理

當(dāng)內(nèi)燃機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)泵風(fēng)時，此時DG-2型風(fēng)源凈化裝置上的電磁閥處于失電狀態(tài)，對排泄閥部不發(fā)出壓縮空氣指令，排泄閥口處于關(guān)閉狀態(tài)。飽和濕空氣由空氣壓縮機(jī)出口經(jīng)后冷卻器進(jìn)入進(jìn)氣閥座，濕空氣經(jīng)DG-2型風(fēng)源凈化裝置進(jìn)風(fēng)口并沿箭頭的方向向上流入，經(jīng)過干燥塔下部的濾網(wǎng)芯時，除去部分較大的液態(tài)水滴、油滴及塵埃等雜質(zhì)使壓縮空氣基本成為飽和的凈化空氣；然后將飽和的凈化空氣送到干燥床，流經(jīng)干燥床上的吸附劑芯時，吸附劑吸附壓縮空氣中的水蒸氣，使壓縮空氣經(jīng)吸附劑芯后成為干燥凈化空氣，經(jīng)干燥后的凈化空氣借助壓力打開出氣口的止回閥，將干燥凈化的空氣送向總風(fēng)缸（圖3）。

圖3 風(fēng)源凈化裝置干燥過程工作原理

風(fēng)源凈化裝置向總風(fēng)缸持續(xù)充風(fēng)的同時，有一部分凈化空氣經(jīng)頂部的節(jié)流孔流向再生氣室A，對再生氣室A進(jìn)行充氣。干燥過程一直延續(xù)到內(nèi)燃機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)。

3.2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置再生過程工作原理

當(dāng)總風(fēng)缸壓力達(dá)到規(guī)定的最高定壓時，內(nèi)燃機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)，此時DG-2型風(fēng)源凈化裝置上的電磁閥處于得電狀態(tài)，電磁閥得電勵磁，連通再生氣室A與排泄閥部之間的氣路；通過電磁作用力打開排泄閥閥口，使干燥塔內(nèi)部的壓縮空氣連同干燥塔下部濾網(wǎng)芯上的水滴、油滴及塵埃經(jīng)排泄閥口排向大氣。同時再生氣室A中的壓縮空氣經(jīng)節(jié)流孔膨脹成為近似大氣壓力的干燥空氣，從DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥塔由上而下流經(jīng)干燥床上的吸附劑芯，將脫附的水蒸氣帶入大氣中，讓吸附劑重新恢復(fù)吸附性，使DG-2型風(fēng)源凈化裝置恢復(fù)其凈化功能[3]。

當(dāng)再生氣室A內(nèi)的空氣壓力降至約30 KPa時，排泄閥口在恢復(fù)彈簧的作用下，使其排泄閥口關(guān)閉，從而導(dǎo)致DG-2型風(fēng)源凈化裝置再生過程結(jié)束（圖4）。

圖4 風(fēng)源凈化裝置再生過程工作原理

當(dāng)總風(fēng)缸壓力達(dá)到規(guī)定的最低定壓時，內(nèi)燃機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)又開始泵風(fēng)，從而使風(fēng)源凈化裝置又進(jìn)入干燥過程。DG-2型風(fēng)源凈化裝置就是這樣隨著空氣壓縮機(jī)的啟動和停止，干燥塔反復(fù)進(jìn)行干燥和再生過程。

4 故障原因及處理方法

DG-2型風(fēng)源凈化裝置在蘭州軌道交通有限公司日常的檢修和運(yùn)用中，主要容易發(fā)生排泄閥排風(fēng)不止和排泄閥不排風(fēng)兩類故障[4]，下面結(jié)合蘭州軌道交通1號線內(nèi)燃機(jī)車的檢修實(shí)際情況來探討這2類故障發(fā)生的原因及處理方法。

4.1 空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)過程中排泄閥排風(fēng)不止

當(dāng)空氣壓縮機(jī)在泵風(fēng)過程中發(fā)現(xiàn)排泄閥排風(fēng)不止時，一般情況下造成此類故障的原因有：一是排泄閥內(nèi)部存有雜質(zhì)卡住閥口；二是排泄閥的組成橡膠墊破損；三是排泄活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象；四是排泄閥彈簧發(fā)生疲勞變形等情況。針對上述故障現(xiàn)象逐一進(jìn)行分析。

（1）排泄閥內(nèi)部存有異物

當(dāng)排泄閥內(nèi)部存有異物時，使排泄閥口無法正常關(guān)閉，導(dǎo)致干燥塔內(nèi)腔與排泄閥的閥口連通，造成干燥塔排泄閥排風(fēng)不止。原因是當(dāng)空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)時，排污閥的閥口被進(jìn)入的異物卡住，導(dǎo)致排泄閥蓋無法復(fù)位關(guān)閉閥口，造成來自空氣壓縮機(jī)的部分空氣從排污閥的閥口排出。

處理方法：須拆卸排泄閥部件，并對排泄閥部件進(jìn)行分解清潔，將卡入排泄閥口的雜質(zhì)清洗干凈，然后對排泄閥部件重新組裝，組裝排泄閥部時須對密封圈墊及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂，最后重新安裝故障消除。

（2）排泄閥的組成橡膠墊破損

由于壓縮空氣中含有一定的油雜質(zhì)，含油雜質(zhì)的壓縮空氣與排泄閥的組成橡膠墊接觸，容易導(dǎo)致橡膠件老化和腐蝕[5]，造成排泄閥的組成橡膠墊的破損；當(dāng)空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)時，排泄閥的組成橡膠墊密封不嚴(yán)，導(dǎo)致來自空氣壓縮機(jī)的部分空氣會從排泄閥的組成橡膠墊破損處漏向排泄閥口，造成干燥塔工作異常，排泄閥口排風(fēng)不止。

處理方法：發(fā)生該故障時，需要對排泄閥部件進(jìn)行分解清潔，檢查組成橡膠墊表面是否存在損傷，如果橡膠墊有0.4 mm的凹痕或膨脹超過0.2 mm時，需要更換排泄閥橡膠墊，然后將排泄閥部件重新組裝（組裝時須對有密封圈墊及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂），即可消除此類故障。

（3）排泄閥活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象

當(dāng)檢修人員在檢修過程中，發(fā)現(xiàn)排泄活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象，此時由于排泄閥螺桿的螺母松脫，復(fù)位彈簧會自由伸長，將排泄閥閥口打開，造成排泄閥失效，導(dǎo)致來自空氣壓縮機(jī)的部分空氣會從排泄閥口排出。

處理方法：發(fā)生該故障時，檢修人員須使用排泄閥拆裝專用工具將排泄活塞組件重新進(jìn)行組裝，排泄活塞組裝后應(yīng)在排泄活塞套內(nèi)能夠滑動且動作靈活自如，檢修人員使用手指堵住排泄活塞套上的小孔，按壓排泄活塞（最大行程位置），應(yīng)有明顯的氣阻感并不會產(chǎn)生壓到底的現(xiàn)象；將排泄閥部件重新組裝后即可消除此類故障。

（4）排泄閥活塞復(fù)位彈簧故障

當(dāng)干燥塔排泄閥復(fù)位彈簧故障時，一般復(fù)位彈簧故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為彈力變?nèi)趸驈椈烧蹟?，排污閥蓋不能正常復(fù)位關(guān)閉，導(dǎo)致來自空氣壓縮機(jī)的部分空氣會直接通過排泄閥口排出。

處理方法：此類故障一般發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)車使用年限較長，造成排泄閥活塞復(fù)位彈簧疲勞，導(dǎo)致復(fù)位彈簧彈力變?nèi)酰ㄅ判归y活塞復(fù)位彈簧自由高不得低于45 mm），或者彈簧材質(zhì)變硬造成彈簧折斷。發(fā)生該故障時，我們只能更換排泄閥復(fù)位彈簧，然后重新組裝排泄閥部件，即可消除此類故障。

（5）排泄閥活塞磨損或損傷

當(dāng)排泄閥活塞安裝角度不正確或者有異物卡入活塞活動面中時，排泄閥工作過程中過大的塵埃粒子和機(jī)械雜質(zhì)容易產(chǎn)生運(yùn)動零件的磨損或拉傷，導(dǎo)致排泄閥活塞壁損傷，使排泄閥口與排泄閥桿件無法密封，當(dāng)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行泵風(fēng)時會造成排污閥口排風(fēng)不止。

處理方法：發(fā)生該故障時，工作人員需要對排泄閥部件進(jìn)行分解清潔，檢查排泄閥活塞滑動面上是否存在劃痕，如果有微小劃痕可以通過磨光校正，但必須確保尺寸和表面光潔度，否則必須更換。

4.2 空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時排泄閥排風(fēng)不止

需要檢查出風(fēng)口的止回閥部有無雜物墊住閥口、止回閥組成橡膠面有無損傷、止回閥彈簧是否疲勞變形。當(dāng)出風(fēng)口逆止閥密封不嚴(yán)時，干燥凈化過的空氣就會逆流再生儲氣室，通過排泄閥閥口排出，造成排泄閥排風(fēng)不止現(xiàn)象。此類故障可以參照4.1中的排泄閥自身故障處理方法處理。

4.3 空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時排泄閥口不排風(fēng)

當(dāng)空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時，發(fā)現(xiàn)排泄閥口未出現(xiàn)排風(fēng)現(xiàn)象，一般情況下造成此類故障的原因有：一是排泄閥控制電磁閥故障；二是干燥塔加熱裝置故障[6]；三是排泄閥固死。具體情況分析如下。

（1）排泄閥控制電磁閥故障

當(dāng)排泄閥的控制電磁閥故障時，干燥塔再生過程中電磁閥無法得電勵磁，導(dǎo)致排泄閥無法動作，排泄閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，使再生氣室A與排泄閥口之間的氣路斷開，從而造成空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時排泄閥口無法排風(fēng)[7]。

處理方法：發(fā)生此類故障時，首先檢查電磁閥電源線纜接頭是否松脫或虛接，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電磁閥接線存在故障時，對故障點(diǎn)的接線重新安裝緊固處理；其次檢查電磁閥是否損壞，如果電磁閥本體存有損傷等造成電磁閥無法工作時，此時也只能更換電磁閥。

（2）干燥塔加熱裝置故障

當(dāng)溫度開關(guān)和溫控中間繼電器故障，導(dǎo)致干燥器加熱裝置無法正常工作，尤其在冬季時期外界氣溫低0 ℃以下，使排泄閥口出現(xiàn)的凝結(jié)水無法及時排除，凝結(jié)水易結(jié)成冰，從而造成排泄閥動作不良，排泄閥口無法打開，導(dǎo)致干燥器排泄閥口無法正常排風(fēng)。

處理方法：檢查溫度開關(guān)和溫控中間繼電器電源線纜接頭是否松脫或虛接，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度開關(guān)和溫控中間繼電器接線存在故障時，對故障點(diǎn)的接線重新安裝緊固處理；其次檢查電磁閥是否損壞，如果溫度開關(guān)和溫控中間繼電器本體存有損傷等造成電磁閥無法工作時，此時也只能更換相應(yīng)的電氣元件才能恢復(fù)干燥塔功能。

（3）排泄閥固死

由于干燥塔排泄閥的工作環(huán)境比較惡劣，日常保養(yǎng)不及時，會造成油水混合物腐蝕排泄閥活塞或活塞桿，導(dǎo)致排泄閥固死，使排泄閥無法正常工作，造成排泄閥再生狀態(tài)下閥口無法正常打開進(jìn)行排風(fēng)。

處理方法：拆卸排泄閥部件，并對排泄閥部件進(jìn)行分解清潔，然后對排泄閥部件重新組裝，組裝時，在所有密封圈、“O”型圈及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂；最后確認(rèn)排泄閥部件動作良好后再重新安裝；若組裝后的排泄閥部件動作不良時，此時只能更換排泄閥。

4.4 應(yīng)急處置

為了防止干燥塔的故障影響內(nèi)燃機(jī)車行車，干燥塔在結(jié)構(gòu)設(shè)計上布置了旁通結(jié)構(gòu)[8]，若風(fēng)源凈化裝置在運(yùn)用過程中出現(xiàn)排泄閥排風(fēng)不止或不排風(fēng)現(xiàn)象時，關(guān)閉干燥塔的進(jìn)風(fēng)管路折角塞門和出風(fēng)管路折角塞門，打開旁通支路折角塞門，使壓縮空氣不經(jīng)干燥凈化處理直接從旁通支路進(jìn)入總風(fēng)缸，以確保車輛用風(fēng)。

5 結(jié)束語

以上是DG-2型風(fēng)源凈化裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、故障分析及處理措施，其主要故障類型有空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)過程中排泄閥排風(fēng)不止，空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時排泄閥排風(fēng)不止，空氣壓縮機(jī)停止泵風(fēng)時排泄閥口不排風(fēng)，以及日常運(yùn)用時的故障應(yīng)急處置辦法。通過運(yùn)用和維修相結(jié)合，保證風(fēng)源凈化裝置的檢修質(zhì)量，提高其工作效率，從而確保機(jī)車安全運(yùn)行。