風(fēng)源凈化裝置電磁排污閥故障原因分析及解決措施

王均國， 王子臣， 盧 鵬

(1 中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 青島機(jī)務(wù)段， 山東青島 266021；2 中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 青島機(jī)務(wù)段車間， 山東淄博 255000)

機(jī)車風(fēng)源凈化裝置是保證機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)用風(fēng)的重要部件，當(dāng)電磁排污閥發(fā)生排風(fēng)不止故障時(shí)，將造成制動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)壓急劇下降，使列車不能有效及時(shí)制動(dòng)停車，將對(duì)列車運(yùn)行安全構(gòu)成極大威脅。為此，分析解決該問題對(duì)提高機(jī)車質(zhì)量可靠性，保證運(yùn)輸安全具有積極的意義。

1 工作原理

電磁排污閥是由電空閥和排污閥組合而成，電空閥為控制機(jī)構(gòu)，排污閥為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。排污閥的工作與機(jī)車空氣壓縮機(jī)的工作密切配合，空氣壓縮機(jī)工作時(shí)排污閥為關(guān)閉狀態(tài)，停止時(shí)為開啟狀態(tài)。因此排污閥控制電路一般接在空壓機(jī)的啟動(dòng)接觸器或中間繼電器“常用”輔助接頭上。

排污閥的開啟和關(guān)閉受電空閥控制，當(dāng)空氣壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁閥得電，接通由電磁閥總風(fēng)進(jìn)口2進(jìn)入的總風(fēng)，控制風(fēng)由閥體上的進(jìn)氣口進(jìn)入活塞大端下方，使活塞壓縮彈簧上移，開啟排污閥閥口，使油水分離器內(nèi)的油、水及雜質(zhì)由進(jìn)風(fēng)口1進(jìn)入排污閥經(jīng)排污口3進(jìn)入排污管排向大氣?？諌簷C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電空閥失電，活塞下方的控制風(fēng)經(jīng)由電空閥排出，活塞在彈簧的作用下下移，關(guān)閉排污閥口，切斷油水分離器與大氣的通路，如圖1所示。

2 故障原因分析

排污閥由于結(jié)構(gòu)原因，經(jīng)常發(fā)生污物雜質(zhì)等留在閥口處，導(dǎo)致閥口被異物墊起，或因?yàn)橄鹉z墊腐蝕破損、變形而出現(xiàn)密封不嚴(yán)發(fā)生排風(fēng)不止的故障，不但會(huì)造成空壓機(jī)長時(shí)間打風(fēng)損壞，而且會(huì)因總風(fēng)壓力不足使整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)失效，發(fā)生嚴(yán)重的事故。近幾年來，多次發(fā)生由排污閥故障，造成機(jī)車故障的結(jié)果。

1-進(jìn)風(fēng)口；2-電磁閥總風(fēng)進(jìn)口；3-排污口。圖1

3 改進(jìn)方案

因電磁排污閥為排污裝置，排污閥口的關(guān)閉方式為線面接觸，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就存在雜質(zhì)遺留在接觸面上的問題，客觀上就容易發(fā)生閥口被異物墊起的隱患，要消除總風(fēng)排風(fēng)不止的隱患，必須對(duì)閥口處遺留雜物采取有效措施，或在被雜物墊起的情況下，切斷總風(fēng)排向大氣的通路，從而避免風(fēng)泵泵風(fēng)不止、總風(fēng)壓力下降的問題發(fā)生。為達(dá)到該目標(biāo)，經(jīng)過多次分析、試驗(yàn)，采取了以下改進(jìn)措施：

(1)閥座徑向尺寸不變，高度由原來的14.8 mm降為9.3 mm，密封位置下移3.8 mm。如圖2所示。

(2)密封閥芯直徑由35 mm增至38 mm，閥芯厚度由8 mm增至11.3 mm，同時(shí)在距離上端4 mm處加裝一道38 mm×2.5 mm的O形圈。如圖3所示。

圖2 閥座

圖3 閥芯

(3)經(jīng)過上述兩項(xiàng)改造后，閥芯與閥座整體組裝高度由46.2 mm變?yōu)?9.5 mm，由于閥芯與閥座整體增加3.8 mm，導(dǎo)致下移3.8 mm，造成閥體上部電空閥控制風(fēng)通氣孔在閥關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，恰好被遮斷，需要改造電空閥控制風(fēng)通氣孔。經(jīng)測量、計(jì)算確定，增大通氣孔直徑，即由直徑3 mm增至5 mm，這樣控制風(fēng)就能順利到達(dá)閥芯下方。如圖4所示。

圖4 通氣孔

4 改造后的作用原理

當(dāng)空壓機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁閥得電供風(fēng)，控制風(fēng)由閥體上改造后的通孔進(jìn)入活塞下方，活塞及閥上升，開啟排污閥口，同時(shí)，加裝在改造后的閥上的O形圈離開閥內(nèi)壁上端肩部5.5 mm，通過測量，在開啟狀態(tài)下，閥與閥體內(nèi)壁間隙距離3.5 mm，不影響排污流量。

當(dāng)空壓機(jī)再次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電空閥失電排氣，活塞下方的控制風(fēng)經(jīng)由電空閥排出，活塞連同閥在彈簧作用下下移，關(guān)閉閥口，同時(shí)加裝的O形圈下移到閥體內(nèi)壁肩部以上，將排污空氣通路切斷。工作原理如圖5～圖6所示。

A-來自電磁閥控制風(fēng)進(jìn)口;B-進(jìn)風(fēng)口來自風(fēng)源凈化裝置 油水分離器排污口的總風(fēng);C-排污口，用于排出來自 風(fēng)源凈化油水分離器排污口的油、水及污物。圖5 改造后開啟位結(jié)構(gòu)原理圖

圖6 改造后關(guān)閉位結(jié)構(gòu)原理圖 改造后閥芯與閥座實(shí)物圖

5 改造后達(dá)到的效果

通過對(duì)該閥結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，采取雙密封結(jié)構(gòu)，取得以下效果。

(1)閥口關(guān)閉切斷排污通路的同時(shí)，所加裝的O形圈將排污通路2次切斷，且能夠?qū)﹄s質(zhì)直接掃入排污口，避免雜質(zhì)墊起問題，從而增加關(guān)閉的可靠性。

(2)當(dāng)排污閥口在關(guān)閉時(shí)被異物墊起，但由于加裝的二次切斷的O形圈阻擋，也不會(huì)造成排風(fēng)不止的故障發(fā)生。

(3)由于改造后活塞直徑變大，在閥口關(guān)閉時(shí)，與閥體內(nèi)壁間隙極小，在0.2 mm左右，當(dāng)閥口被墊起，密封O形圈破損兩種情況同時(shí)發(fā)生，排氣量也大大變小，同樣不會(huì)因?yàn)榕艢饬看蠖斐晒╋L(fēng)系統(tǒng)故障現(xiàn)象發(fā)生。

該方案徹底解決了排污閥因?yàn)楫愇飰|起造成的故障隱患，避免了空壓機(jī)損壞和整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)及風(fēng)動(dòng)電器失去總風(fēng)源的隱患，提高了風(fēng)源凈化裝置的可靠性。經(jīng)過我們裝車試驗(yàn)，完全杜絕了此類故障的發(fā)生。

(4)該結(jié)構(gòu)從源頭設(shè)計(jì)上解決了排污閥類因?yàn)楫愇镌斐砷y口封閉不嚴(yán)的問題，對(duì)各類電空排污閥具有推廣借鑒意義。