何安琪

(武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430205)

空氣壓縮機(jī)是列車空氣制動(dòng)的核心部件，在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)油乳化故障，嚴(yán)重影響了空氣壓縮機(jī)的正常使用，給列車的行車安全帶來隱患。研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)油乳化的核心原因是空氣壓縮機(jī)工作效率過低,對于這一問題有很多解決方案，例如給空氣壓縮機(jī)加裝機(jī)械排風(fēng)口、通過人為排風(fēng)增加空氣壓縮機(jī)工作效率等，地鐵建設(shè)選型時(shí)也會(huì)充分考慮空氣壓縮機(jī)功率和線路運(yùn)營實(shí)際情況的匹配，使空氣壓縮機(jī)的工作效率保持在30%以上。這些措施雖然大大減少了列車正常運(yùn)營時(shí)空氣壓縮機(jī)機(jī)油乳化現(xiàn)象，但是無法解決線路運(yùn)營初期調(diào)試階段的機(jī)油乳化故障。本研究以SL-22型螺桿式空氣壓縮機(jī)為例，從線路開通到正常運(yùn)營，對不同時(shí)期機(jī)油乳化故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出預(yù)防措施。

1 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

1.1 工作原理

SL-22型螺桿式空氣壓縮機(jī)采用AC380 V+15%/-5%、50 Hz交流電驅(qū)動(dòng)，可提供10MPa的工作壓力，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速974 r/min。

壓縮機(jī)的螺桿組由兩個(gè)互相嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子(或螺桿)組成，通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子稱為陽轉(zhuǎn)子(或陽螺桿)，節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子(或陰螺桿)。陰、陽轉(zhuǎn)子具有非對稱的嚙合型面，平行安裝在一個(gè)鑄鐵殼體內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。壓縮機(jī)工作時(shí)旋轉(zhuǎn)的部件為陰、陽轉(zhuǎn)子，并沒有質(zhì)心位置的改變，因此具有振動(dòng)小、噪音低的特點(diǎn)。工作時(shí)只有軸承和軸封等部件存在相對運(yùn)動(dòng)的摩擦，其他部件之間的密封和冷卻通過潤滑油實(shí)現(xiàn)，因此在日常運(yùn)營維護(hù)中具備可靠性高和免維護(hù)的特點(diǎn)。

空氣經(jīng)過空氣濾清器、進(jìn)氣閥板和壓縮彈簧的止回閥功能組進(jìn)入壓縮機(jī)單元的進(jìn)氣側(cè)。壓縮后的空氣通過固定在壓縮機(jī)單元上的壓力套管壓入壓縮機(jī)單元外殼內(nèi)；壓縮機(jī)啟動(dòng)后，最小壓力閥先是關(guān)閉，使壓縮機(jī)單元外殼內(nèi)迅速建立起壓力，實(shí)現(xiàn)油路循環(huán)；當(dāng)壓縮機(jī)外殼內(nèi)的壓力達(dá)到約650 kPa時(shí)，最小壓力閥開啟，壓縮空氣進(jìn)入下游管路；如果在達(dá)到關(guān)閉壓力時(shí)使壓縮機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則最小壓力閥關(guān)閉，以防止壓縮空氣從下游管路回流到壓縮機(jī)外殼內(nèi)。每次關(guān)斷壓縮機(jī)組后，壓縮機(jī)外殼都通過泄壓閥自動(dòng)泄壓。壓縮機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，最小壓力閥和進(jìn)氣閥板首先關(guān)閉，進(jìn)氣管道內(nèi)的壓力由于來自壓縮機(jī)單元的回流空氣而升高，泄壓閥開啟，壓縮機(jī)單元外殼的空氣可由此流經(jīng)空氣濾清器，從而使外殼內(nèi)的壓力迅速降至180±50 kPa以內(nèi)，而空氣通過泄壓閥內(nèi)的一個(gè)噴嘴慢慢釋放，在內(nèi)部壓力較低的情況下，壓縮機(jī)組在14 s內(nèi)可以再次啟動(dòng)，這個(gè)過程可避免產(chǎn)生過多的油泡沫[1]。

1.2 維護(hù)注意事項(xiàng)

SL-22型螺桿式空氣壓縮機(jī)在日常運(yùn)營維護(hù)中需要注意兩點(diǎn)：一是壓縮機(jī)出現(xiàn)長時(shí)間停機(jī)狀況時(shí)(停機(jī)超過6個(gè)月)，需通過進(jìn)氣口對螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)加油；二是嚴(yán)格按照熱機(jī)要求，在確認(rèn)暖機(jī)后再按照規(guī)程檢查油位，如果油位低于觀察窗的下限位，需立即加油。

2 機(jī)油乳化原因分析

壓縮機(jī)機(jī)油中的乳化液是油和水的混合物，含水量達(dá)到約0.15%時(shí)在觀察窗可以觀察到機(jī)油出現(xiàn)乳化情況，稱為輕度乳化。含水量越大乳化情況越嚴(yán)重，可達(dá)中度乳化和重度乳化。在水蒸氣和氣壓都保持不變的情況下，如果溫度降到露點(diǎn)以下，空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水，液態(tài)水與機(jī)油在高溫、高濕的條件下混合，就會(huì)出現(xiàn)機(jī)油乳化的現(xiàn)象[2]。

2.1 機(jī)油乳化的危害

空氣壓縮機(jī)機(jī)油如果出現(xiàn)乳化變質(zhì)現(xiàn)象需要立刻進(jìn)行處理，輕微乳化通過壓縮機(jī)連續(xù)工作30分鐘以上即可解決，乳化嚴(yán)重的需要立刻換油處理，否則會(huì)對壓縮機(jī)甚至列車的安全行駛造成嚴(yán)重危害。常見機(jī)油乳化帶來的故障如下：

(1)影響壓縮機(jī)工作效率，打風(fēng)作業(yè)能力減弱，延長壓縮機(jī)工作時(shí)間。

(2)會(huì)引起轉(zhuǎn)子腔銹蝕、過濾系統(tǒng)(油過濾器、油細(xì)分離器)和干燥器系統(tǒng)等核心部件故障。

(3)影響車輛的制動(dòng)施加，降低車輛制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和車輛運(yùn)行的安全性。

2.2 原因分析

(1)空氣壓縮機(jī)工作效率過低?？諝鈮嚎s機(jī)機(jī)油乳化產(chǎn)生的主要原因是壓縮機(jī)工作時(shí)，空氣與機(jī)油充分混合，若壓縮機(jī)工作效率低于30%，壓縮機(jī)內(nèi)溫度低于露點(diǎn)，水蒸氣變成露珠析出與機(jī)油混合，產(chǎn)生機(jī)油乳化現(xiàn)象。

(2)溫控閥故障。溫控閥故障后長期卡滯在導(dǎo)通狀態(tài)，即未達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)壓縮機(jī)在低溫就開始冷卻循環(huán)，使壓縮機(jī)內(nèi)部溫度始終低于露點(diǎn)溫度，水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水與機(jī)油混合，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)油乳化故障[3]。

(3)未按工藝要求維修。日常維護(hù)操作不規(guī)范，例如空氣過濾器濾芯和油過濾器濾芯更換不及時(shí)，或者進(jìn)行補(bǔ)加油及換油工序時(shí)未按照規(guī)范、規(guī)章要求作業(yè)，使機(jī)油中雜質(zhì)過多，降低了機(jī)油的抗乳化性。

(4)氣候影響。亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季溫度高、濕度大，極易發(fā)生機(jī)油乳化的故障。防止機(jī)油乳化需要確保正常工作時(shí)壓縮機(jī)內(nèi)部溫度要高于露點(diǎn)溫度，降低水蒸氣內(nèi)液態(tài)水析出的可能性。還要規(guī)范檢修操作，一定要按照檢修工藝要求補(bǔ)充更換潤滑油，及時(shí)更換空氣過濾器濾芯和油過濾器濾芯。

3 預(yù)防措施

地鐵車輛在設(shè)計(jì)之初已經(jīng)考慮了耗風(fēng)量和實(shí)際線路的配置，列車正常運(yùn)營時(shí)壓縮機(jī)的工作效率能保持在30%以上，可以避免出現(xiàn)機(jī)油乳化故障。目前，機(jī)油乳化故障多發(fā)生在調(diào)試車輛、試運(yùn)行車輛等非正常行車車輛上，依據(jù)列車使用情況不同、產(chǎn)生機(jī)油乳化原因不同，采取不同的措施預(yù)防。

(1)線路調(diào)試和開通運(yùn)營初期階段，由于客流量較少，車輛使用效率低，空氣壓縮機(jī)長期處于低效率工作狀態(tài)，內(nèi)部溫度低于露點(diǎn)，易發(fā)生機(jī)油乳化故障。列車在出庫前和回庫后要認(rèn)真通過觀察窗檢查機(jī)油狀態(tài)，如果出現(xiàn)輕度乳化立即啟動(dòng)壓縮機(jī)，連續(xù)工作30分鐘以上即可消除乳化現(xiàn)象。

(2)線路正常運(yùn)營階段，壓縮機(jī)工作效率能維持在30%以上，須按照工藝要求定期更換空氣過濾器濾芯和油過濾器濾芯，及時(shí)補(bǔ)加或者更換潤滑油。檢修操作一定要按照規(guī)章，避免因雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)油降低油脂的抗乳化性。

(3)正常運(yùn)營線路在春、夏季特別是梅雨等濕度較大的季節(jié)出現(xiàn)機(jī)油乳化時(shí)，可以考慮更換風(fēng)源裝置干燥器的反吹孔噴嘴(再生縮堵)，通過增大反吹孔尺寸提高壓縮機(jī)工作效率，提高壓縮機(jī)工作溫度，避免機(jī)油乳化故障。需要注意的是，此措施需將干燥器原先的再生縮堵保留，根據(jù)氣候變化更換回出場配置的再生縮堵。

(4)對于備用車或長時(shí)間庫停車輛，若車輛長時(shí)間處于斷電狀態(tài)則無須對機(jī)油狀態(tài)進(jìn)行日常檢查，只需在車輛入庫時(shí)檢查機(jī)油狀態(tài)，若存在乳化現(xiàn)象需打開主風(fēng)缸閥門，使壓縮機(jī)連續(xù)工作30分鐘以上可消除乳化現(xiàn)象。

(5)若出現(xiàn)嚴(yán)重乳化現(xiàn)象需立刻更換機(jī)油，保障列車的安全運(yùn)營。

4 結(jié)語

空氣壓縮機(jī)機(jī)油乳化的主要原因：一是壓縮機(jī)工作效率低，使壓縮機(jī)內(nèi)部溫度低于露點(diǎn)，液態(tài)水析出與機(jī)油混合乳化；二是未按檢修工藝進(jìn)行維護(hù)，使雜質(zhì)混入機(jī)油，降低了油脂的抗乳化性；三是高溫、高濕的氣候。通過科學(xué)的預(yù)防措施能有效避免機(jī)油乳化故障，保障壓縮機(jī)正常運(yùn)行，延長壓縮機(jī)使用壽命。