周春明

(中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司 鄭州機(jī)務(wù)段，河南 鄭州 450000)

HXD1D型機(jī)車采用2臺螺桿式壓縮機(jī)組作為系統(tǒng)風(fēng)源，為機(jī)車車輛的制動(dòng)系統(tǒng)提供符合要求的干燥、潔凈的壓縮空氣。鄭州機(jī)務(wù)段共配屬33臺HXD1D型機(jī)車，其中11臺安裝的為克諾爾公司生產(chǎn)的SL20-5-103/C型壓縮機(jī)，15臺安裝的為石家莊嘉祥公司生產(chǎn)的TSA-230ADVII型壓縮機(jī)，7臺安裝的為惠州標(biāo)頂公司生產(chǎn)的BT-2.4/10AD1型壓縮機(jī)。機(jī)車在段運(yùn)用的過程中，多次出現(xiàn)壓縮機(jī)潤滑油乳化的問題，嚴(yán)重影響了機(jī)車的正常運(yùn)用。

1 問題的提出

由于螺桿式壓縮機(jī)采用潤滑油與空氣先混合后分離的壓縮方式，所以在潮濕的夏秋季節(jié)，潤滑油乳化是普遍存在的慣性故障[1]。統(tǒng)計(jì)HXD1D型機(jī)車壓縮機(jī)潤滑油乳化的情況(見表1)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)頂壓縮機(jī)在夏秋季節(jié)潤滑油乳化極為頻繁，而克諾爾與嘉祥壓縮機(jī)在同樣情況下，出現(xiàn)乳化的次數(shù)顯著偏少。因此，急需查找標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油頻繁乳化的原因，并采取針對性措施，以降低使用成本。

表1 HXD1D型機(jī)車壓縮機(jī)潤滑油乳化次數(shù)統(tǒng)計(jì)

2 原因分析

從潤滑油乳化條件、壓縮機(jī)參數(shù)、工作模式及換油過程等方面，綜合分析標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油頻繁乳化的原因。

2.1 潤滑油乳化條件分析

未飽和空氣在保持水分與壓力不變的情況下，通過降溫使之達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度。當(dāng)溫度降至露點(diǎn)溫度時(shí)，濕空氣中便會有凝結(jié)水析出。空氣濕度越大，其露點(diǎn)溫度就越高。當(dāng)壓縮機(jī)排氣溫度低于壓縮空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，壓縮空氣會析出凝結(jié)水，析出的水與潤滑油混合攪拌后，就會造成潤滑油的乳化。冬春季節(jié)，空氣干燥，濕度低，壓縮空氣對應(yīng)的露點(diǎn)溫度也偏低，三種型號壓縮機(jī)在工作時(shí)的排氣溫度都容易達(dá)到并超過露點(diǎn)溫度，所以基本上不會出現(xiàn)潤滑油頻繁乳化的情況。夏秋季節(jié)，空氣濕潤，壓縮空氣對應(yīng)的露點(diǎn)溫度較高，若因?yàn)槟撤N原因使得壓縮機(jī)排氣溫度經(jīng)常低于壓縮空氣的露點(diǎn)溫度，就會造成潤滑油頻繁乳化[2]。

2.2 壓縮機(jī)參數(shù)分析

從表2可以看出，三種壓縮機(jī)的額定容積流量及額定排氣壓力均相同，表明在相同空氣濕度的工作條件下，三種壓縮機(jī)內(nèi)部壓縮空氣的露點(diǎn)溫度相同。因標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油乳化率顯著偏高，表明在正常運(yùn)用中，相比于其他兩種壓縮機(jī)，標(biāo)定壓縮機(jī)的排氣溫度偏低。排氣溫度與溫控閥整定值和壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間有關(guān)[3]。

表2 HXD1D型機(jī)車三種壓縮機(jī)的參數(shù)對比

壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，會合理整定溫控閥的動(dòng)作值，用來控制油氣筒的溫度，使排氣溫度維持在露點(diǎn)溫度之上，以防止壓縮空氣中水分的析出，進(jìn)而防止?jié)櫥腿榛睦碚撋现v，相比于其他兩種壓縮機(jī)，標(biāo)頂壓縮機(jī)不應(yīng)該出現(xiàn)顯著乳化的現(xiàn)象。為了驗(yàn)證標(biāo)頂壓縮機(jī)的溫控閥整定值是否在合理范圍之內(nèi)，在夏秋季節(jié)空氣濕度較高的條件下，選取輕度乳化的標(biāo)頂壓縮機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，使其連續(xù)工作30分鐘后，發(fā)現(xiàn)潤滑油乳化的現(xiàn)象消失。其間油氣筒最高溫度維持在90度左右，表明標(biāo)定壓縮機(jī)的溫控閥整定值正常。

在油氣筒達(dá)到最高恒定溫度之前，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長其單位體積油的溫度就越高，反之就越低。從表2可以看出，三種壓縮機(jī)使用的是相同型號的潤滑油，但標(biāo)項(xiàng)壓縮機(jī)的油量遠(yuǎn)高于其他兩種壓縮機(jī)。油量多使得標(biāo)項(xiàng)壓縮機(jī)潤滑油在相同工作時(shí)間內(nèi)升溫最慢，因此也最容易發(fā)生乳化現(xiàn)象。

2.3 壓縮機(jī)工作模式對潤滑油的影響

HXD1D型機(jī)車壓縮機(jī)有兩種啟動(dòng)控制模式。在模式一條件下，當(dāng)機(jī)車總風(fēng)壓力低于750 kPa時(shí)，靠近非操作端的一臺壓縮機(jī)，單獨(dú)工作至總風(fēng)壓力達(dá)到900 kPa時(shí)停止，當(dāng)機(jī)車總風(fēng)壓力低于680 kPa時(shí)，兩臺壓縮機(jī)同時(shí)工作至總風(fēng)壓力達(dá)到900 kPa時(shí)停止。在模式二條件下，當(dāng)機(jī)車總風(fēng)壓力低于750 kPa時(shí)，兩臺壓縮機(jī)同時(shí)工作至總風(fēng)壓力達(dá)到900 kPa時(shí)停止。模式一的優(yōu)點(diǎn)是非操作端壓縮機(jī)的工作時(shí)間長，有利于其潤滑油的升溫，既適合用風(fēng)量少的交路，又能滿足用風(fēng)量多的交路，但因操作端壓縮機(jī)工作時(shí)間極短，非常不利于其潤滑油的升溫。模式二的優(yōu)點(diǎn)是打風(fēng)速度快，且能使機(jī)車總風(fēng)維持在較高壓力，特別適合于用風(fēng)量多的交路，但其缺點(diǎn)是壓縮機(jī)在每次打風(fēng)時(shí)工作時(shí)間偏短，油溫不易上升，尤其是用風(fēng)量少時(shí)，壓縮機(jī)打風(fēng)間隔偏長，油溫就更不易維持在較高溫度(露點(diǎn)溫度之上)。

HXD1D型機(jī)車在出廠時(shí)，默認(rèn)設(shè)置壓縮機(jī)在模式二條件下工作，三種壓縮機(jī)在運(yùn)用之初均維持在模式二運(yùn)行。在相同工況下，僅標(biāo)頂壓縮機(jī)出現(xiàn)了頻繁乳化的現(xiàn)象，表明模式二下的打風(fēng)時(shí)間，不易使其潤滑油維持在露點(diǎn)溫度之上。將標(biāo)頂壓縮機(jī)啟動(dòng)控制模式設(shè)置為模式一，通過一段時(shí)間的運(yùn)用觀察，發(fā)現(xiàn)乳化情況并沒有明顯改善。分析認(rèn)為，模式一雖然能有效延長非操作端壓縮機(jī)的打風(fēng)時(shí)間，但操作端壓縮機(jī)的打風(fēng)時(shí)間會更短，其潤滑油乳化會更嚴(yán)重。經(jīng)過多次換端操作，兩端壓縮機(jī)潤滑油乳化程度達(dá)到一致。因此，啟動(dòng)控制模式的轉(zhuǎn)換不能有效解決標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油頻繁乳化的問題。

2.4 換油過程分析

在壓縮機(jī)潤滑油乳化后換油的過程中，若舊油沒有完全排除干凈就加入新油，很容易造成新的潤滑油再次乳化。在HXD1D型機(jī)車出廠配屬到段時(shí)，標(biāo)頂壓縮機(jī)的油散熱器上沒有安裝泄油閥，只有一個(gè)泄油堵，且所處的位置無法放置盛油容器。所以在換油時(shí)，只能通過壓縮機(jī)機(jī)體上的泄油閥放油。由于散熱器在機(jī)體下方，因此其內(nèi)部殘存的舊油不能通過機(jī)體泄油閥排出，從而造成換油后新、舊油混在一起。

3 改進(jìn)措施

以上分析發(fā)現(xiàn)，標(biāo)頂壓縮機(jī)因其潤滑油量多，在既有工作模式下不能使油氣筒溫度維持在露點(diǎn)溫度之上，是造成潤滑油頻繁乳化的主要原因。另外，油散熱器未安裝泄油閥導(dǎo)致?lián)Q油不徹底，是造成換油后很快乳化的重要原因。為解決標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油頻繁乳化的問題，需設(shè)法使其油氣筒維持在較高且合理的溫度，并在換油時(shí)徹底放出舊油。因此，提出以下改進(jìn)措施。

3.1 增加空載模式，延長壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間

將壓縮機(jī)原進(jìn)氣閥更改為帶有電磁閥的進(jìn)氣閥，通過控制電磁閥的得失電來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的加載與空載。壓縮機(jī)加載運(yùn)行時(shí)，電磁閥得電使進(jìn)氣閥口正常打開，能對外輸出壓縮空氣；壓縮機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，電磁閥失電使進(jìn)氣閥口處于常閉狀態(tài)，不對外輸出壓縮空氣。通過增加空載模式開關(guān)來實(shí)現(xiàn)空載模式的投入與切除。在空氣濕度較高的季節(jié)，投入空載模式，當(dāng)壓縮機(jī)加載運(yùn)行至機(jī)車總風(fēng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電磁閥失電，壓縮機(jī)即進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)，總風(fēng)壓力不再升高，壓縮機(jī)潤滑油維持在較高溫度。壓縮機(jī)空載運(yùn)行的6分鐘內(nèi)，當(dāng)總風(fēng)壓力下降至需要壓縮機(jī)打風(fēng)的壓力時(shí)，電磁閥得電，壓縮機(jī)加載運(yùn)行直至機(jī)車總風(fēng)達(dá)到設(shè)定壓力，并再次進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)。若沒接收到再次打風(fēng)的指令，壓縮機(jī)就會退出空載運(yùn)行并停止工作，直至接收到再次打風(fēng)的指令。

3.2 安裝散熱器泄油閥，規(guī)范換油工藝

在原散熱器泄油堵處安裝泄油閥，使用配套的泄油管放油。換油前，先啟動(dòng)壓縮機(jī)使?jié)櫥蜏厣?，然后再停機(jī)換油。在每次換油時(shí)，從安裝的散熱器泄油閥處放油，能充分排除機(jī)體內(nèi)的舊油。加入新油后，使壓縮機(jī)運(yùn)行6分鐘后，再次放油，使機(jī)體內(nèi)壁清洗干凈。待更換油過濾器后，再次加入新油，完成換油過程。

3.3 加強(qiáng)日常檢查，及時(shí)消除油中水分

在日常的檢修整備中，加強(qiáng)對標(biāo)頂壓縮機(jī)潤滑油的目視檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)潤滑油輕度乳化或含少量液態(tài)水時(shí)，應(yīng)采取壓縮機(jī)連續(xù)打風(fēng)30分鐘以上的方式，及時(shí)消除潤滑油中的水分，使?jié)櫥突謴?fù)到正常狀態(tài)，避免進(jìn)一步乳化。