尹慶玲 梁嚴(yán) 張濱

摘要：文章根據(jù)東風(fēng)4（DF4）內(nèi)燃機(jī)車空壓機(jī)油乳化現(xiàn)象，通過(guò)分析乳化原因，找出設(shè)計(jì)不足，提出解決方案，完成中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)公司提出的“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：NPT5空壓機(jī);機(jī)油乳化;解決方案

0 引言

空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的具有一定壓力的壓縮空氣是列車產(chǎn)生制動(dòng)、緩解制動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源。DF4型內(nèi)燃機(jī)車裝用的是NPT5型空氣壓縮機(jī)，它是現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)車中使用最多的一種空氣壓縮機(jī)。

NPT5型空氣壓縮機(jī)是中間冷卻、兩級(jí)壓縮、活塞式空氣壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)因我國(guó)幅員遼闊，各地的使用環(huán)境不同，收集到的反饋信息有限，缺乏有效的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)支持，所以在實(shí)際運(yùn)用中，某些部件缺陷經(jīng)常發(fā)生故障，導(dǎo)致空壓機(jī)機(jī)油乳化，嚴(yán)重影響了空壓機(jī)的使用壽命。本文結(jié)合南寧機(jī)務(wù)段玉林檢修車間近年來(lái)小輔修作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，提出有效可行的解決方案。

1 空壓機(jī)油乳化的危害

NPT5型空氣壓縮機(jī)的曲軸、連桿、活塞等主要部件采用壓力潤(rùn)滑的方式，曲軸箱內(nèi)注有的機(jī)油對(duì)各部件進(jìn)行潤(rùn)滑，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)油泵工作，由油泵輸出的壓力機(jī)油，經(jīng)出油孔進(jìn)入曲軸內(nèi)部孔道，經(jīng)三個(gè)連桿軸頸分別對(duì)主軸頸、活塞銷及活塞進(jìn)行冷卻。在日常使用中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)油乳化現(xiàn)象，既影響其流動(dòng)性，使機(jī)油的閃點(diǎn)、黏度偏低，也會(huì)因機(jī)油乳化導(dǎo)致堵塞曲軸及連桿內(nèi)部的潤(rùn)滑孔道，直接破壞曲軸、活塞摩擦副的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑條件，進(jìn)而降低空壓機(jī)的使用壽命。在機(jī)車運(yùn)用中如果不及時(shí)處理，容易產(chǎn)生油壓低、空氣供應(yīng)不足、曲軸瓦燒、缸套拉傷、曲軸斷裂等現(xiàn)象。

2 空壓機(jī)油乳化原因分析

油和水混合是空壓機(jī)機(jī)油乳化的主要原因，分析實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的情況，油和水混合通常由以下幾方面組成[1-2]：

（1）中間冷卻器排水閥堵塞。NPT5空壓機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)用后，排水閥彈簧彈性變?nèi)?，集氣箱?nèi)污垢增多，堵塞排水閥，導(dǎo)致壓縮空氣轉(zhuǎn)化成的水滴竄入機(jī)體曲軸箱內(nèi)，在曲軸高速旋轉(zhuǎn)情況下將水和油攪拌在一起使其乳化。

（2）出風(fēng)管路逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)。出風(fēng)管路的逆止閥卡死不落座導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)，在空壓機(jī)停止工作后，總風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣倒流入空壓機(jī)機(jī)體內(nèi)，冷的壓縮空氣遇到熱的機(jī)體會(huì)凝析成水，通過(guò)氣閥沿氣缸壁滲進(jìn)曲軸箱內(nèi)的機(jī)油中，引起空壓機(jī)油乳化。

（3）氣閥關(guān)閉不嚴(yán)或者活塞、活塞環(huán)密封不良?？諌簷C(jī)氣閥關(guān)閉不嚴(yán)或卡死，在空壓機(jī)停止工作后，一部分壓縮空氣會(huì)反竄進(jìn)機(jī)體內(nèi)。活塞、活塞環(huán)密封不良，空壓機(jī)工作時(shí)有一部分高溫的熱氣從氣缸竄入曲軸箱內(nèi)，容易使機(jī)油老化、品質(zhì)變差和乳化。

（4）不按工藝要求檢修。發(fā)生空壓機(jī)機(jī)油乳化后更換機(jī)油時(shí)，如果不按工藝要求擦拭清潔曲軸箱內(nèi)部件，污油清理不干凈，則新?lián)Q的機(jī)油很容易再次發(fā)生污染乳化。

（5）雨水飄入曲軸箱內(nèi)。曲軸箱設(shè)有透氣孔，在空壓機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為透氣的通道，可避免曲軸箱內(nèi)因背壓過(guò)高產(chǎn)生的危害。但遇下雨時(shí)，由于冷卻間的百葉窗通風(fēng)工作，容易通過(guò)透氣孔吸入雨水進(jìn)入曲軸箱，使機(jī)油乳化。

3 解決方案

3.1 改造中間冷卻器排水閥

空壓機(jī)冷卻器原來(lái)裝的是自動(dòng)型排水閥，其工作原理是當(dāng)空壓機(jī)工作時(shí)，集氣箱內(nèi)的空氣壓力將排水閥彈簧壓縮進(jìn)而關(guān)閉排水閥，停止工作時(shí)集氣箱內(nèi)壓力降低，排水閥在彈簧的作用下打開(kāi)并排出積水。這種自動(dòng)型排水閥在設(shè)計(jì)方面存在缺陷，彈簧弱，容易堵塞，使用長(zhǎng)久時(shí)，集氣箱內(nèi)的污垢容易堵塞排水閥，致使彈簧不起作用。在實(shí)際小輔修交驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)空壓機(jī)冷卻器排水閥失效的情況，僅對(duì)南寧機(jī)務(wù)段2017年一季度交驗(yàn)的85臺(tái)次小輔修機(jī)車進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，存在空壓機(jī)油乳化的有12臺(tái)，其中空壓機(jī)自動(dòng)排水閥失效的有8臺(tái)，占比66%，如表1所示。

由于冷卻器排水閥失效造成空壓機(jī)油乳化的現(xiàn)象占比很高，因此，如何解決冷卻器排水閥失效的問(wèn)題成為解決空壓機(jī)油乳化的關(guān)鍵。本文解決方案為：對(duì)現(xiàn)有的冷卻器排水閥進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，把冷卻器自動(dòng)排水閥改為直通式排水閥，如圖1所示。

排水閥材料采用直徑30 mm、A3的圓鋼，中間開(kāi)直徑3 mm的小孔，與冷卻器連接位置使用M14螺紋，與排水膠管連接處設(shè)計(jì)兩道槽，并使用鐵絲固定膠管以防脫落。

使用改進(jìn)后的樣本在發(fā)生空壓機(jī)油乳化的機(jī)車上進(jìn)行試驗(yàn)，雙空壓機(jī)壓力工作范圍設(shè)為750～900 kPa，工作時(shí)間<30 s。運(yùn)用跟蹤試驗(yàn)半年后，結(jié)果表明排水閥未發(fā)生堵塞，空壓機(jī)油未發(fā)生乳化，改進(jìn)具有可推廣性。

3.2 改進(jìn)空壓機(jī)出風(fēng)管逆止閥閥芯蓋

空壓機(jī)工作時(shí)逆止閥閥芯上升到頂部卡死，防止總風(fēng)逆流的作用失效，造成總風(fēng)在下集氣箱冷卻、集水，同時(shí)在風(fēng)閥上集水流入壓縮室，造成氣缸工作環(huán)境惡化，最終導(dǎo)致壓縮空氣竄入機(jī)體，造成空壓機(jī)油乳化。對(duì)故障的逆止閥解體后發(fā)現(xiàn)閥芯蓋防松止釘脫落，閥芯蓋翻轉(zhuǎn)，造成逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)。改進(jìn)方法為：在逆止閥芯蓋兩顆防松止釘上進(jìn)行點(diǎn)焊處理，防止逆止閥閥芯蓋松脫翻轉(zhuǎn)造成固死。

3.3 定期拆檢、更換氣閥

加強(qiáng)對(duì)材料部門采購(gòu)空壓機(jī)氣閥的認(rèn)證審查工作，使用有生產(chǎn)資質(zhì)廠家生產(chǎn)的材料。并建議在內(nèi)燃機(jī)車第3次小修時(shí)對(duì)空壓機(jī)氣缸蓋開(kāi)蓋檢查，更換磨損的氣閥。

3.4 嚴(yán)格按工藝要求檢修空壓機(jī)

駐段驗(yàn)收室與技術(shù)部門制定一套更換空壓機(jī)油的作業(yè)流程圖和作業(yè)指導(dǎo)書，并張貼在班組，要求在更換空壓機(jī)油時(shí)，需要注意以下操作要點(diǎn)：徹底抽凈舊油，使用柴油清洗油底殼、濾網(wǎng)、曲軸、連桿并用毛巾擦拭干凈，加入新機(jī)油。

3.5 加裝空壓機(jī)曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務(wù)員機(jī)車保養(yǎng)制度

對(duì)空壓機(jī)曲軸箱通氣孔前部位置進(jìn)行加裝改進(jìn)，加裝一塊擋水板，防止水滴或水汽進(jìn)入曲軸箱。將“雨天行車司機(jī)應(yīng)關(guān)閉NPT5型空壓機(jī)旁百葉窗”條款納入《機(jī)車運(yùn)用保養(yǎng)制度》，同時(shí)利用“學(xué)習(xí)會(huì)”等資源向司機(jī)廣泛宣傳，遇到雨天行駛時(shí)及時(shí)關(guān)閉冷卻間下部百葉窗，讓乘務(wù)員了解雨水吸入冷卻間的嚴(yán)重危害。

4 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)系統(tǒng)的安全是列車運(yùn)行安全的重中之重。從南寧機(jī)務(wù)段技術(shù)部門對(duì)2017年機(jī)破事故件數(shù)、臨修、碎修件數(shù)統(tǒng)計(jì)看，制動(dòng)系統(tǒng)所占比例較高，從駐段驗(yàn)收室對(duì)2017年所交驗(yàn)機(jī)車發(fā)現(xiàn)的“三修”不良處統(tǒng)計(jì)，制動(dòng)系統(tǒng)占40%，尤其是風(fēng)源裝置的故障最為突出。通過(guò)分析，得出DF4內(nèi)燃機(jī)車空壓機(jī)油乳化的原因主要有中間冷卻器排水閥堵塞、出風(fēng)管路逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)、氣閥關(guān)閉不嚴(yán)或者活塞、活塞環(huán)密封不良、不按工藝要求檢修、雨水漂入曲軸箱內(nèi)等五個(gè)方面。針對(duì)上述原因提出相應(yīng)的解決方案：改造中間冷卻器排水閥;改進(jìn)空壓機(jī)出風(fēng)管逆止閥閥芯蓋;定期拆檢、更換氣閥;嚴(yán)格按工藝要求檢修空壓機(jī);加裝空壓機(jī)曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務(wù)員機(jī)車保養(yǎng)制度。目前，南寧機(jī)務(wù)段玉林檢修車間承修的內(nèi)燃機(jī)車已經(jīng)實(shí)施了部分加改方案，裝車試用半年來(lái)，從運(yùn)用部門、臨修部門、檢修部門反饋的信息看，取得不錯(cuò)的效果。經(jīng)過(guò)加改的機(jī)車出現(xiàn)風(fēng)源系統(tǒng)故障已經(jīng)大幅降低，2017年下半年只發(fā)生了1件風(fēng)源系統(tǒng)途中故障，同比減少了66%，確保了列車運(yùn)行安全，完成了南寧局集團(tuán)公司提出的“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”年度目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮傳榮.NPT5型空壓機(jī)機(jī)油乳化的原因分析及對(duì)策[J/OL].http：∥www.chinaqking.com/yc/2017/995416.html.2017-12-19.

[2]曹 磊，段緒連.HX_D3型機(jī)車壓縮機(jī)油乳化原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2014（3）：93-94.