空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式在內(nèi)燃動(dòng)車組中的應(yīng)用

周波 劉中華 張新永

【摘要】本文通過介紹內(nèi)燃動(dòng)車組中所應(yīng)用的空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的應(yīng)用，對空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的特點(diǎn)，機(jī)械控制原理，電氣控制方式等進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；內(nèi)燃動(dòng)車組；控制原理；控制方式

1、概述

空壓機(jī)是軌道交通車輛中重要的組成部件，它為車輛中的用風(fēng)設(shè)備提供壓縮空氣。這些設(shè)備主要包括制動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)笛、撒砂系統(tǒng)、給水衛(wèi)生系統(tǒng)、車門系統(tǒng)等。目前，軌道交通車輛中空壓機(jī)的運(yùn)行方式主要為單雙日輪流運(yùn)行的方式。而這種控制方式存在不少問題。中車唐山公司在出口阿根廷的內(nèi)燃動(dòng)車組的項(xiàng)目中首次在該類車型中采用了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的空壓機(jī)控制方式，解決了傳統(tǒng)控制方式中存在的問題。

2、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式介紹

2.1連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式應(yīng)用背景

在國內(nèi)外運(yùn)行的軌道車輛中，每列車中的空壓機(jī)數(shù)量基本都在2個(gè)或2個(gè)以上，這些空壓機(jī)被分為主空壓機(jī)和輔助空壓機(jī)，在列車運(yùn)行過程中基本上采用單雙日主輔空壓機(jī)交替運(yùn)行的方式。這種方式控制簡單，技術(shù)相對來說比較成熟，因此被廣泛的使用。但是這種運(yùn)行方式有難以克服的兩個(gè)缺點(diǎn)：

1）空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁，沖擊電網(wǎng)?？諌簷C(jī)在運(yùn)行的過程中，當(dāng)列車風(fēng)壓不足時(shí)空壓機(jī)電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)列車風(fēng)壓上升到一定值時(shí)空壓機(jī)停機(jī)。每小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，空壓機(jī)會(huì)啟停數(shù)次。而空壓機(jī)啟動(dòng)電流比較大，通常會(huì)達(dá)到額定電流的幾倍甚至十幾倍。而內(nèi)燃動(dòng)車組通常依靠本車的內(nèi)燃機(jī)組發(fā)電，因此會(huì)對列車的發(fā)電設(shè)備及電網(wǎng)造成較大的沖擊，同時(shí)也會(huì)對列車中其它用電設(shè)備造成不利的影響。

2）容易造成空壓機(jī)潤滑油乳化。乳化問題是空壓機(jī)運(yùn)行過程中最為普遍的問題之一。造成乳化問題的根本原因是因?yàn)榭諌簷C(jī)工作率不足或工作時(shí)間過短，導(dǎo)致空壓機(jī)潤滑油溫度無法達(dá)到設(shè)定的溫度，造成潤滑油中混入的水份無法及時(shí)排出，從而使油乳化。一般來說，保證空壓機(jī)潤滑油不會(huì)乳化的工作率最小值為30%。而交替運(yùn)行的空壓機(jī)是隔天使用，使用率相對較低。如果車輛在潮濕一點(diǎn)的環(huán)境中運(yùn)營，則極易造成乳化。

連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式則能避免上述兩大缺點(diǎn)。采用連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的空壓機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過程中空壓機(jī)中的電機(jī)不需要停機(jī)，無需頻繁啟動(dòng)，因此避免了對電網(wǎng)的沖擊。同時(shí)因?yàn)閴嚎s機(jī)在電機(jī)的帶動(dòng)下也是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，因此潤滑油始終處于高溫的狀態(tài)，避免了因?yàn)闇囟冗^低而造成的水分滯留，從而產(chǎn)生乳化的現(xiàn)象。

2.2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式在內(nèi)燃動(dòng)車組中的應(yīng)用

目前連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式主要應(yīng)用大排量空壓機(jī)中，這種空壓機(jī)主要應(yīng)用在機(jī)車中，如HXN3、HXD3C、HXD3D等項(xiàng)目。在內(nèi)燃動(dòng)車組的小排量空壓機(jī)中應(yīng)用還是首次。在我公司出口阿根廷的內(nèi)燃動(dòng)車組中采用了此種方式。

2.2.1連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的機(jī)械及氣路原理

空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方案主要是對原有間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)氣閥進(jìn)行重新設(shè)計(jì)使其具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)功能。該進(jìn)氣閥可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)功能，從而防止因空壓機(jī)頻繁啟停對上位電網(wǎng)的沖擊。下面是對連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)用進(jìn)氣閥介紹：

連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)用進(jìn)氣閥系統(tǒng)組成見圖1：

1）電磁閥：電磁閥是受上位制動(dòng)系統(tǒng)的控制，在發(fā)生頻繁啟停的情況下電磁閥進(jìn)入伺服狀態(tài)，需要工作時(shí)只要打開電磁閥，給管路系統(tǒng)供高壓氣體；

2）管路系統(tǒng)：管路系統(tǒng)為各部件連通空氣，并根據(jù)要求提供動(dòng)態(tài)的、合適的壓力給進(jìn)氣閥的各接口：閥板的關(guān)閉閥板氣體，進(jìn)氣腔的壓力維持氣體，降低或升高系統(tǒng)壓力的關(guān)路氣體；

3）進(jìn)氣閥：該進(jìn)氣閥是整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)的核心可以在正常工作時(shí)打開壓縮機(jī)進(jìn)氣管路，需要維持機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下維持壓縮機(jī)的油氣筒壓力。

電磁閥為常開電磁閥，當(dāng)機(jī)組正常工作時(shí)，電磁閥得電，閥門閉合，進(jìn)氣閥閥板為開啟狀態(tài)，壓縮機(jī)處于正常工作，當(dāng)壓力升至額定壓力而又不希望壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，上位控制斷開電磁閥控制信號，電磁閥失電，閥門打開，油氣筒內(nèi)壓力高，氣體在壓力作用下，從油氣筒底座經(jīng)電磁閥一路回到進(jìn)氣閥底座，使進(jìn)氣閥閥板關(guān)閉。另一路又分成兩路，一路為卸荷用，一路參加內(nèi)部氣體循環(huán)建立油壓。同時(shí)如果油壓不夠則從進(jìn)氣閥的卸荷孔處補(bǔ)入少量新鮮空氣，使油氣筒內(nèi)壓力維持在正常油壓狀態(tài)下。當(dāng)壓力降到一定值時(shí)，上位控制接通電磁閥控制信號，電磁閥得電，閥門閉合，進(jìn)氣閥閥板打開，壓縮機(jī)又處正常工作狀態(tài)。

連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)氣路原理見圖3。其中AV為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電磁閥，IV為進(jìn)氣閥。

2.2.2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的電氣控制原理說明

在電氣控制方面，需要上位機(jī)發(fā)出控制信號，經(jīng)過端口15和16給出一個(gè)控制連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電磁閥AV接通斷開的信號。在正常打風(fēng)的時(shí)需保持電磁閥接通及電磁閥得電，在風(fēng)壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)電磁閥失電斷開。這樣才能保證空壓機(jī)機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工作。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電氣控制原理詳見圖4：

3、存在的問題

連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式雖然有很多好處，但是也存在一定的問題。由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)氣閥的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，而且車下安裝的空壓機(jī)運(yùn)營環(huán)境并不好，尤其在顆粒物比較多的情況下，進(jìn)氣閥可能會(huì)出現(xiàn)氣路堵塞的問題。此外，由于壓縮機(jī)一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此潤滑油，油濾器，濾芯等部件的損耗也會(huì)增加，使用壽命會(huì)因此縮短。

4、結(jié)束語

雖然連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式存在一定的問題。但是其優(yōu)勢應(yīng)具有極大的競爭力。相信此種運(yùn)行方式的技術(shù)將會(huì)越來越成熟，將會(huì)逐漸地向小排量空壓機(jī)的方向發(fā)展，逐漸應(yīng)用于更多的軌道交通車輛。今后應(yīng)與空壓機(jī)廠家密切合作，自主而積極地進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

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作者簡介

周波，男，工學(xué)碩士學(xué)位，工程師，主要從事軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)工作。曾參與設(shè)計(jì)多種車型的車輛制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。