SS4改型電力機車空氣管路防寒問題

李勇墻

（太原機務段，山西太原 030000）

0 引言

山西省地處黃土高原，南北緯度跨度大，地形較為復雜，由于受內(nèi)蒙古冬季冷氣團的襲擊，冬季漫長而寒冷干燥，主要體現(xiàn)在當年12月到次年2月，全省氣溫均在0℃以下，大同、朔州位于山西的最北邊，日常氣溫更低，電力機車在這樣的氣候下運行存在很大隱患，壓縮空氣在機車空氣管路系統(tǒng)中以壓力變化為媒介傳遞動作指令，經(jīng)過壓縮機產(chǎn)生的空氣溫度升高、壓力變大，壓縮空氣中水蒸氣隨著溫度和壓力的下降冷凝析出水分，如果空氣中所含水分較多，不僅會加劇管路和閥類的腐蝕，嚴寒的低溫會出現(xiàn)冰凍情況，造成閥類工作條件的惡化，使制動機的作用靈敏度降低，縮短制動機和氣動器械的使用壽命，嚴重時會導致機車空氣管路系統(tǒng)堵塞，影響到整個制動系統(tǒng)的正常動作，造成嚴重后果。因此，壓縮空氣的除水干燥和閥類部件的保溫尤其重要，加強防寒工作，保障機車運行的可靠性。

電力機車空氣管路系統(tǒng)防寒設計要確保機車冬季安全運行的同時，必須滿足經(jīng)濟實用、維護操作簡便等基本條件。防寒工作要注意控制不必要的保溫應用范圍、材料資源和工時消耗，同時規(guī)避因防寒舉措欠妥而引發(fā)的機車故障。既要保證機車防寒效果的可靠性，又要著重提高干燥器的良好干燥效果。在關鍵部位進行加熱防寒措施，防止管路部件低溫情況下凍結，分析克服防寒技術中存在的問題，進一步提升機車的低溫運行性能，完善防寒措施，保證部件在低溫情況下良好工作，減少機車冬季運行中的故障率。

1 現(xiàn)有的防寒措施

（1）機車底架下方的空氣管路包扎防寒泡沫保溫材料，并用細鐵絲緊固，相關的塞門做捆綁包扎。

（2）制動柜內(nèi)的中繼閥、分配閥、壓力開關和門聯(lián)鎖閥等關鍵部件加裝電熱套，并由自控溫加熱裝置控制，溫度均勻，安全可靠，部分機車的制動柜周圍包裹保溫棉被。

（3）目前山西省運行的電力機車，大部分是SS4改型電力機車，使用螺桿式壓縮機打風作業(yè)，產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過裝有高壓安全閥和止回閥的連接管流入干燥器，連接管的距離較短以減少散熱面積和壓縮空氣在連接管內(nèi)的流通距離與時間。通過在連接管的外壁安裝自控電伴熱線，同時包裹防寒保溫材料，有效防止連接管內(nèi)的壓縮空氣低溫下析出水冰凍阻塞連接管，并在止回閥及高壓安全閥采取加熱保溫防寒措施，防止結冰而影響其動作。

（4）從壓縮機機組生產(chǎn)的壓縮空氣的濕度及溫度都較高，在干燥器內(nèi)進行干燥除水作業(yè)。如果干燥器出現(xiàn)故障，含有大量水分的壓縮空氣將流入之后的空氣管路及閥類部件，造成很嚴重的安全隱患，故而保持干燥器的良好狀態(tài)是機車防寒檢修的重要環(huán)節(jié)。干燥器內(nèi)部的管路和閥類部件直接接觸尚未干燥凈化的壓縮空氣，長期處于高濕度環(huán)境，為防止冬季低溫壓縮空氣中的水分冷凝結冰，影響管路閥類動作，在濾清筒和干燥筒外部安裝自控溫加熱套，同時對排泄閥和進氣閥等部位安裝防凍加熱設備，通過溫控器控制，連接管路和塞門包扎防寒材料。

2 空氣管路防寒問題及解決辦法

2.1 空氣濕度與溫度、壓力的關系

（1）空氣濕度與溫度、壓力有很大的關系，例如，氣體狀態(tài)方程為：PV/T越R，式中P是氣體的壓強；V是氣體占有的體積；T是氣體的絕對溫度；R是常數(shù)。根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程分析，當壓力一定時絕對溫度的變化將引起體積的變化，溫度升高引起體積變大，空氣濕度降低，溫度降低導致體積變小，空氣濕度增大，濕度與溫度及體積呈反比變化；當溫度不變時，壓力升高導致體積變小，則濕度上升，壓力降低會使體積增大，使?jié)穸认陆担瑵穸扰c壓力的變化呈正比關系。

（2）在總風缸之后的總風管、列車管、閘缸管等管中的壓縮空氣經(jīng)過2個串聯(lián)總風缸的降溫，溫度降到與外部環(huán)境溫度一致，總風缸之后的管路包裹防寒材料對提高空氣溫度沒有效果，再加上管路減壓和壓縮空氣的流動使用，凝結析出的水分很少，所以總風缸之后的空氣管路基本沒有凝結水析出，多余的防寒措施只會增加機車檢修工時和運行成本，防寒材料長時間緊貼管路外壁會造成外壁嚴重腐蝕。因此可以嘗試撤銷總風缸之后的空氣管路和折角塞門的防寒保溫材料，并在機車運行時建檔跟蹤觀察，記錄機車防寒情況，如發(fā)現(xiàn)不良情況，應積極防寒補強，防止機車空氣管路發(fā)生凍結故障。

2.2 空氣干燥器類型

（1）山西地區(qū)SS4改型電力機車現(xiàn)階段使用的空氣干燥器有單塔和雙塔兩種類型，單塔干燥器的結構比較簡單，維修方便，由濾清筒、干燥筒、排泄閥、止回閥等部件組成，當壓縮機打風時，干燥器也同時進行干燥凈化作業(yè)；當壓縮機停止打風時，干燥器通過排泄電空閥的作用，再生風缸中的干燥空氣反向流通，將干燥劑中的水分從排泄閥排出，實現(xiàn)再生作用。由于單塔干燥器結構限制性，吸附干燥作用和再生作用無法同時進行，不適合長時間工作。

（2）雙塔干燥器由電氣控制器控制電空閥的啟停實現(xiàn)兩個干燥塔交替工作，工作狀態(tài)是干燥與再生同時進行，適合長時間連續(xù)工作，但雙塔干燥箱結構較復雜，零部件多，維修工作量相對較大。隨著科學技術的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的應用越來越廣泛，通過大數(shù)據(jù)運用，積極調(diào)試選用經(jīng)過改進和優(yōu)化設計的新型干燥器，結合日常檢修等工作，監(jiān)控干燥器的正常運行，以進一步提高干燥器的干燥效率和可靠性。

2.3 干燥器故障及排除方法

為確保干燥器故障后能維持機車正常運行，無論是單塔干燥器還是雙塔干燥器都設置干燥器短接塞門，在干燥器正常運行時，短接塞門置于關閉狀態(tài)，并用鐵絲緊固，以防乘務人員誤開。當干燥器出現(xiàn)故障影響正常工作時應打開短接塞門，將故障的干燥器隔離而直接接通空氣壓縮機與總風缸的通路，該方法會使壓縮空氣中的水蒸氣直接進入后續(xù)的空氣管路中，嚴重腐蝕管路和閥類，冬季更容易造成凍結、堵塞等故障隱患。因此，在實際應用中，應在短接塞門后方加裝小型空氣干燥裝置，使短時間內(nèi)凈化空氣，進而減少水蒸氣進入后續(xù)管路中，進一步降低機車空氣管路故障率。

2.4 干燥器改進方法

不論是單塔干燥器還是雙塔干燥器，都裝有止回閥，只可以單方向流動，可以有效地防止壓縮空氣逆流。通過干燥筒的干燥空氣，推開止回閥閥片，從止回閥內(nèi)側的氣路向總風缸輸送，當止回閥閥片上、下側的壓力均衡時，在彈簧的作用下，止回閥片關閉閥口，當總風缸內(nèi)壓力低于干燥筒側壓力時，止回閥又開啟；螺桿空氣壓縮機自帶止回閥，防止壓縮空氣倒流回壓縮機造成機器故障。因此，壓縮機與干燥器之間連接管上安裝的止回閥起到的作用和功效不大，同時空氣壓縮機出風口出來輸出的空氣中含有大量的水蒸氣，會強烈腐蝕止回閥內(nèi)部的閥芯，輕者造成止回閥卡位失去止回作用；重者止回閥堵死不能動作，導致壓縮空氣流動受阻，只能從高壓安全閥排出。為減少連接管凍結堵塞故障，連接管可以考慮取消止回閥。

在平時工作中，要將減少空氣管路系統(tǒng)故障作為機車設備檢修的工作重點，及時采取有效的防寒措施，各部門工作人員要嚴格落實作業(yè)標準，定期打開總風缸排水閥塞門，查看總風缸內(nèi)是否有積水，根據(jù)規(guī)定維護和檢查干燥器性能和更換干燥劑，如遇到特殊寒冬應縮短檢修維護間隔時間，按計劃進行防寒整修，全力做好機車防寒過冬工作。同時，加強工作人員防寒過冬業(yè)務培訓，保證機車設備運用質(zhì)量。

3 結束語

防寒過冬安全第一，一直是鐵路企業(yè)生產(chǎn)中的重要工作，也是一項長期而又艱巨的挑戰(zhàn)。為確保機車能夠在寒冷地區(qū)更好的運行，以上是空氣管路防寒問題的克服與建議，在低溫情況下對空氣管路系統(tǒng)進行試驗及驗證，可進一步健全機車防寒管理體系，能夠更好的提高機車防寒質(zhì)量。