地铁车辆空压机油乳化问题研究分析

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。