地铁车辆空压机油乳化问题研究分析

(整期优先)网络出版时间:2019-11-22
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地铁车辆空压机油乳化问题研究分析

吉敏

南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司

摘要:地铁车辆由于编组型式及站间距不同,编组少,站间距较长,客流量较小,车辆用风量小,油乳化问题就比较严重。本文针对此种情况下空压机油乳化问题进行原因分析,并给出有效的解决方案。

关键词:空压机油乳化负荷率

1概述

某地铁项目全长52.42km,共设6座车站,3辆编组,站间距长,客流量较小,车辆总耗风量较小,在此情况下,空压机实际工作负荷率偏低,此时进入空压机润滑油内的水分蒸发相对较少,油乳化现象的出现机率非常高。

2.原因分析

2.1项目概况

某地铁项目全长52.42km,共设6座车站,由于本项目3辆编组,站间距长,客流量较小,车辆总耗风量较小,在此情况下,空压机实际工作负荷率偏低,经现场记录空压机实际工作负荷率仅为12%,对于正线运营空压机工作负荷率非常低时,此时进入空压机润滑油内的水分蒸发相对较少,油乳化现象的出现机率非常高。

2.2耗风量分析

该项目列车采用3车编组,列车上配置了二套供风模块,每个供风模块内设置有一个VV120空压机及相应空气处理装置双塔空气干燥器。

VV120空压机由一个三相交流4极电机进行驱动,其名义排量为920L/min,通过空气干燥器后的净排量约为700L/min。考虑到列车编组短,实际用风量相对较小的特点,列车在设计时特意增加了排风装置,如下图所示:

本项目总风工作压力范围为7.5bar~9.5bar,其中主空压机工作范围:8.4bar~9.5bar。在排风支路上的溢流阀(A13)开启压力名义值为8.5bar,其最小关闭压力约为7.1bar,该溢流阀的设置目的是当列车总风压力较低时(低于7.0bar)将排风支路自动切除。因此,在列车风压正常时,且排风控制电磁阀(A17)得电工作时,则该溢流阀处于完全开启状态。当然,该排风支路还可以通过截断塞门(A14)人为切除,也就是如果空压机润滑油并没有乳化现象时,该排风支路功能或以不激活。排风缩堵(A15)目前车辆设置孔径为1mm。

现场记录列车空压机(主)实际工作负荷率约为12%,排风支路通过控制电磁阀得电时间进行分时控制,车辆设计时将该电磁阀工作时间设为晚上8点至11点(共3小时),列车上二套排风装置同时工作。据于上述信息,可以估算出列车用风情况如下:

(1)列车主空压机净排量约为700L/min,则实际列车平均用风量约为700L/min*12%=84L/min;

(2)二套排风装置部工作3小时对于空压机工作(列车24小时有电)负荷率增加量=2*(93/700)*(3/24)=3.4%;(目前1mm缩堵排风量约为93L/min)

(3)除排风装置部分用风外的其它用风所占空压机(主)工作负荷率约为12%-3.4%=8.6%。

当初设计排风装置的目的让一套排风装置能增加10%左右的空压机工作负荷率,如果二套排风装置同时工作,则最高可以达到20%的工作负荷率调整,基本上能涵盖列车多种使用情况。而从上述估算可以看出:列车实际用风非常少,排风装置对空压机工作负荷率调节作用非常小,没有达到预期的调节幅度。

3.解决措施

3.1增大空气干燥器再生缩堵孔

目前空气干燥器再生缩堵孔径为1.4mm,风源模块净排量为700L/min,考虑到目前列车实际用风量特别低的情况,可以考虑将空气干燥器再生孔径从目前的1.4mm更改到2.2mm。

该将使目前空压机工作负荷率(基于目前用风状态)的12%(包括排风装置耗风在内),将增加到16.5%,仍不能达到>30%空压机工作负荷率要求。

3.2在现车配置方案基础上增加排风缩堵(A15)孔径

在电磁阀工作时间(3小时)不变的前提条件下,通过调整排风缩堵尺寸,可以提高空压机工作负荷率调整量。

适当增加排风支路排风缩堵(A15)孔径,从目前的1mm增加到2mm,在目前排风时间为3小时的情况下,排风支路(二套)将提升主空压机的工作负荷率约13.3%。

3.3增加排气支路连续工作时间

排气支路设计的初衷是能让一套排气支路增加约10%左右的空压机工作负荷率,其前提是排气支路连续工作。目前电磁阀设置为定时工作3小时,可以考虑增加电磁阀排气时间。

目前1mm缩堵排风量约为93L/min(9.5bar时),当连续排风时,该排风装置增加空压机工作负荷率计算为93*2/700=26.6%;

当排风装置仅工作3小时,而列车基本上是24小时上电时,则该排风装置增加空压机工作负荷率仅为连续工作时的1/8,也就是93*2/700*(3/24)=3.4%,由此可知,即使电磁阀工作时间增加到6小时,但对于几乎全天上电的列车来说,排风装置对空压机工作负荷率的提高也仅为6.8%(在不改变排风缩堵的情况下)。但此种方案对于电磁阀来说将增加其连续工作时间,一定程度长会增加其故障率。

3.4建议方案

综合上述三种方案分析,任何单一的方案,都无法满足空压机工作负荷率大于30%的要求。因此可在排风支路连续工作3小时的情况下,在增大空气干燥器再生缩堵孔的基础上增加排风缩堵(A15)孔径共同提高空压机工作负荷率。

既将空气干燥器再生缩堵孔孔径由1.4mm改为2.4mm,排风缩堵(A15)孔径由1mm改为2mm。此状况下经计算得出如下结果:

因此,在车辆连续工作3小时(晚8点到晚11点)这个基本条件不变的前提下,增加干燥塔缩堵尺寸为2.4mm,改变排风支路缩堵尺寸,将目前的1mm调整为2mm,空压机的负荷率可达到38.36%,如此可以有效地改变空压机润滑油乳化的问题。

4.结语

空压机油乳化后,水分会腐蚀压缩机曲轴,在空压机内部形成磨损颗粒,进而加重曲轴的磨损。严重时导致空压机组不能供风,危及行车安全。通过对本项目油乳化问题的分析,找到了解决油乳化问题的有效方法。