吉曉軍，李積平，劉濤，侯小中

(唐山機(jī)務(wù)段，河北唐山 064000)

1 問題的提出

隨著全國鐵路電氣化技術(shù)的推廣，絕緣子的污穢閃絡(luò)已成為影響列車正常運(yùn)行的主要因素，頻繁的污閃所引發(fā)的跳閘給接觸網(wǎng)正常供電帶來極大的安全隱患。高效、快速、可靠的清除污穢，可以將這個安全隱患消除。這就需要相應(yīng)的清洗工具才能實現(xiàn)。

目前國內(nèi)外處理絕緣子污穢的主要辦法有水炮沖洗、手持帶電清掃和離線人工清洗。水炮沖洗對水炮設(shè)備要求較高，易留下清洗死角而且不環(huán)保。手持帶電清掃設(shè)備因只是用毛刷清掃，其清潔度和清潔效率并不能令人滿意。相比較而言，離線人工清洗可以達(dá)到滿意的清潔效果，但效率太低，費(fèi)工費(fèi)時，滿足不了出勤要求。

而干冰清洗技術(shù)可以進(jìn)行在線清洗，大大降低停車時間，避免了傳統(tǒng)方法所需要的遮護(hù)、冷卻、拆卸及污水、污沙的處理工作，省去了干燥時間，效率大大提高［1］。本文對此技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2 干冰清洗機(jī)組成

干冰清洗系統(tǒng)包括:噴射清洗系統(tǒng)、壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)、干冰保存系統(tǒng)、干冰顆粒四大部分。

(1)噴射清洗系統(tǒng):包括清洗主機(jī)和手持噴槍。清洗主機(jī)包括:干冰料箱、干冰傳輸機(jī)構(gòu)、氣料混合室等。

(2)壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng):該系統(tǒng)可采用機(jī)務(wù)段現(xiàn)有的氣源系統(tǒng)，壓力范圍在0．7～1 MPa，流量在3～5 m3/min即可。

(3)干冰保存系統(tǒng):干冰顆粒有專業(yè)廠家進(jìn)行生產(chǎn)，機(jī)務(wù)段只需備有專用存儲箱即可。買回的干冰顆粒在存儲箱中可保存1周。

(4)干冰顆粒:選用直徑3 mm的干冰碎條，此規(guī)格屬于常規(guī)型，可使物料成本最低。

3 對清洗主機(jī)和手持噴槍的改進(jìn)

3．1 清洗主機(jī)

現(xiàn)有技術(shù)中的干冰噴射清洗機(jī)多是采用“文丘里”負(fù)壓原理，將干冰顆粒吸出并送入噴槍噴射或吸出后在噴槍部位再增加一個“文丘里”噴射加速，這樣在旋轉(zhuǎn)供料器處產(chǎn)生的是負(fù)壓吸料，旋轉(zhuǎn)供料器不用密封，解決了無密封能力的旋轉(zhuǎn)供料器供干冰顆粒的問題，制造也很簡單，但是這樣也決定了它要想獲得一定的打擊力度，氣源壓力必須很高而且流量必須很大，隨之而來的噪音也極大，能耗高，普通動力空氣壓縮機(jī)無法滿足要求，噴槍與主機(jī)距離大于10 m后，噴射力度很差［2］。

在工作現(xiàn)場，清洗機(jī)放在地面，清洗噴槍在車頂清洗。由于車頂絕緣子分布區(qū)域大，輸冰膠管長度要達(dá)到15 m才能方便使用。而現(xiàn)有的干冰清洗機(jī)輸冰膠管長度超過10 m其清洗效果就明顯不足。

為此，本機(jī)采用具有專利技術(shù)的特殊旋轉(zhuǎn)供料器，定子和轉(zhuǎn)子無接觸摩擦，壽命極長，能實現(xiàn)長距離(50 m)輸冰噴射。該方式避免了“文丘里”負(fù)壓原理的缺陷。以低氣壓和低耗氣量獲得高效打擊效果。冰量大小可無級調(diào)節(jié)，而且是直接供冰法，避免采用二步供冰法需要潔凈氣源的缺陷。清洗機(jī)氣源可直接采用機(jī)務(wù)段原有的動力配氣氣源。

3．2 手持噴槍

手持噴槍是一項關(guān)鍵技術(shù)，噴槍的設(shè)計應(yīng)充分考慮車頂?shù)淖鳂I(yè)環(huán)境，要非常方便清洗絕緣子的上下表面，既要噴灑均勻又能節(jié)省原料。本機(jī)研制時考慮了以下幾個方面:

(1)由于高速氣流噴出，后座力較大，為防止發(fā)生意外，采用雙把手結(jié)構(gòu)。

(2)考慮到要非常方便清洗絕緣子的上下表面，噴嘴采用30°彎管設(shè)計，這樣既不影響清洗效果又可方便上下表面清洗。

(3)考慮到安全和勞動強(qiáng)度因素，工人清洗采用站立姿勢;因為絕緣子位置相對較低，傳統(tǒng)噴槍太短，故將噴槍整體加長到600 mm。

(4)考慮到耐久性和防腐，噴槍整體為不銹鋼制造。

手持噴槍見圖1。

圖1 手持噴槍圖

4 清洗機(jī)功能和技術(shù)指標(biāo)

(1)功能需求

單人清洗1個絕緣子在2 min以內(nèi)，清洗1個絕緣子的物料成本在10元以內(nèi)。

(2)主要技術(shù)指標(biāo)

最大裝冰量 30 kg

干冰用量 0．5 ～1．5 kg/min，可調(diào)節(jié)

干冰尺寸 φ1．5 mm～3 mm，長5～10 mm

工作氣壓 0．5 ～0．8 MPa

進(jìn)氣管 φ25．4 mm，長 7 m

輸冰管 長15 m

耗氣量 3～5 m3/min

電源電壓 220 V，8 A

設(shè)備重量 95 kg

設(shè)備外形尺寸 666 mm×570 mm×988 mm

5 清洗機(jī)操作方法

5．1 準(zhǔn)備及開始

設(shè)備主機(jī)下部有4支可移動的輪子，并有剎車裝置，當(dāng)移動到所需位置后，用腳踏下剎車，機(jī)器就平穩(wěn)制動在原地，然后擰上進(jìn)氣管和輸冰管，接上電源和噴槍。掀開料斗蓋倒入適量干冰顆粒，檢查噴槍上兩船形開關(guān)應(yīng)撥向“o”位置，按下主機(jī)上的啟動按鈕，此時已完全具備噴射條件。對準(zhǔn)被清洗件表面，撥動噴槍上“氣”開關(guān)至“1”位置，高速氣流立即噴出，應(yīng)注意握緊槍柄，因后座力較大，以防發(fā)生意外;隨即撥動噴槍上的“冰”開關(guān)至“1”位置，此時干冰噴打在被清洗件上，產(chǎn)生“辟啪”打擊聲，實現(xiàn)干冰清洗工作。

5．2 噴射方法

噴射時噴槍管軸線與被噴物體表面呈75～90°左右夾角為宜，移動速度可控制在150～400 mm/min，依據(jù)實際污圬頑固程度自行掌握。噴射時如感覺干冰量不合適，可由另一人在主機(jī)旁將供冰量“▼”“▲”按住，調(diào)整轉(zhuǎn)速，向上為調(diào)高，向下為調(diào)低，建議在800～1250 r/min。

5．3 清洗力調(diào)節(jié)

根據(jù)絕緣子表面污垢情況，噴嘴距離表面為2～5 cm，以既清洗掉污垢又不損傷表面為宜。距離越近清洗力越大。

5．4 停機(jī)

由噴槍柄控制停止供冰，停止噴氣后，回到主機(jī)旁按下主機(jī)上停止按鈕。同時撥下空氣開關(guān)，所有電源關(guān)閉。

6 現(xiàn)場測試情況

2013年10月至12月期間在唐山機(jī)務(wù)段進(jìn)行了清洗測試，清洗現(xiàn)場及效果見圖2～4。

圖2 清洗現(xiàn)場圖

圖3 清洗后情況

測試結(jié)果表明:

單人清洗一個絕緣子在2 min以內(nèi)。

清洗一個絕緣子的物料成本在10元以內(nèi)。

另外，應(yīng)用該技術(shù)對內(nèi)燃機(jī)車整流柜進(jìn)行了清洗實驗、對內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)噴嘴積碳進(jìn)行了清除處理，效果均非常良好。

圖4 清洗處與沒清洗處的比較

7 結(jié)束語

絕緣子的污穢閃絡(luò)所引發(fā)的跳閘給接觸網(wǎng)正常供電帶來極大的安全隱患。每年冬季，大霧、細(xì)雨和溶雪天氣，會導(dǎo)致閃絡(luò)事故大面積發(fā)生。這時又是運(yùn)輸最繁忙的時候，人工清洗就顯出效率低下的問題，而本項目研制的“機(jī)車車頂絕緣子干冰清洗機(jī)”正是提供了一種高效可靠的辦法。尤其在北方的冬季，寒冷環(huán)境中，相比人工清洗，其優(yōu)勢是不言而喻的。

［1］ 東莞豐裕電機(jī)有限公司．經(jīng)濟(jì)、高效、省時的干冰清洗應(yīng)用［J］上海涂料，2008，46(5):44-45．

［2］ 賈偉．干冰噴射清洗裝置:中國，200420105771．9［P］．2006-06-14．