列车空压机打风超时故障分析.docx

          列车空压机打风超时故障分析                    摘 要：空压机作为地铁车辆制动系统上核心部件之一，空压机作为压缩空气产生和处理装置，主要用途是为轨道交通车辆的制动、转向架空气弹簧、升弓装置等功能系统提供洁净的压缩空气；其性能的稳定可靠对于制动系统能否按照指令正常动作，对安全运营至关重要，针对空压机存在的问题，文章通过空压机的原理及现场故障分析，指出空压机存在的问题，提出了后续的整改措施关键词：制动；空压机；保压试验；检测；控制单元1. 空压机的结构空压机由五大主要部件构成：即整体吊架、空气压缩机、空气净化装置、管路组件和控制单元1.1. 供风模块整体吊架 支撑连接供风模块上各零部件，并与轨道车辆的底架相连 1.2. 空气压缩机 由三相交流电机驱动的螺杆空压机，是压缩空气的产生装置，油气室内还装有油分离系统；另外还装有用于过滤、控制和监控润滑油的各元件 空气压缩机机头与电机之间采用联轴器联接，并分别安装在风机蜗壳两边，风机蜗壳中容纳了离心式风叶轮，离心式风叶轮安装在电动机轴上冷却器安装在风机蜗壳上，冷却器起冷却压缩空气和润滑油的双重作用这个复合的部件借助离心式风扇供给的冷却空气来交换压缩作用所产生的热量。

1.3. 空气净化装置 空压机产生的压缩空气，通过气、水分离器、O 级过滤器、A 级过滤器过滤后再经双塔干燥器进行干燥，然后由灰尘过滤器收集压缩空气自带的和干燥过程中产生的灰尘，最后将干燥清洁的空气供给机车车辆风缸，过滤器的排污和双塔干燥器的交替转换时间由其控制模块控制 1.4. 控制单元 控制单元由压力开关（7，9bar）、温度开关、空压机压力开关组成管路系统上的压力控制器所产生的信号传递给机车车辆控制系统，车辆控制网络再将AC380V 和DC110V 电源输入至电机和空气净化处理单元控制模块，从而实现供风模块的启动运行；如果空压机油温偏高或机头内部压力过大，空压机温度开关、空压机压力开关将输出故障信号给机车车辆控制系统，从而实现对空压机的保护 1.5. 管路系统 按空气净化装置进、出气口分为进气管路组件和出气管路组件，进气管路组件与空压机连接端采用高压软管连接，其余进、出气口管路采用不锈钢无缝管，通过卡套式接头连接密封2. 控制单元原理 1. 压力控制器控制原理 当压力控制器（7、9bar)检测到管路系统压力小于7 bar 时，产生的信号传递给机车车辆控制系统，车辆控制网络输出的AC380V 和DC110V 电源输入至电机和空气净化处理单元，使供风模块启动泵风至9bar后停机；1.2. 空气净化装置控制模块控制原理控制空气净化装置的各电磁阀工作时序周期，以达到排污、干燥器双塔交替转换。

管路系统上的压力控制器所产生的信号传递给机车车辆控制系统，车辆控制网络再将AC380V 和DC110V 电源输入至电机和空气净化处理单元控制系统，从而实现供风模块的启动运行； 空压机温度开关、空压机压力开关对空压机起保护作用，机头油温偏高或内部压力过大，空压机温度开关、空压机压力开关将输出故障信号给机车车辆控制系统，车辆控制网络切断 AC380V 电源，供风模块空压机不能启动，直至恢复3. 故障现象描述2019.1.24；12:47分，1718车司机报18C车空压机持续打风超过45分钟，风压正常4. 故障处理情况1. 空压机启停功能检查检查空压机外观正常，升弓并将气压打至900 kPa，然后通过缓解和施加停放制动 ，将气压排至低于 750 kPa，此时18C车空压机正常启动打风，从750 kPa到900 kPa，打风时间为2min32s；继续通过缓解和施加停放制动， 将气压排至低于 700 kPa，17C车空压机正常启动打风，当主风压力打至 900 kPa时空压机停止打风；从700kPa到900kPa，两台空压机启动打风时间为1min11s 检查结果证明两台空压机的启停功能正常1.2. 保压试验车上无人走动，司机室留一人进行试验，升弓将风压打至 900 kPa，降弓，风压为 886 kPa 时开始计时，5 min 后，主风压力为 878 kPa，泄漏量为 8 kPa /5 min（＜20 kPa /5 min），管路气密性良好。

1.3. 空气簧、高度阀状态检查检查高度阀杆安装螺丝及高度阀安装螺丝紧固情况，高度阀动作灵活，管路及高度阀无泄漏；检查空气悬挂系统相关管路，管路安装良好，气密性良好，空气弹簧风缸和空气弹簧辅助风缸安装良好，二系簧无裂纹，状态良好1.4. 制动自检及制动压力检测进行制动自检，自检顺利通过；进行制动压力检测，常用制动、保持制动和紧急制动压力正常1.5. 下载事件记录仪数据进行分析事件记录仪数据如图 1 所示，从图中可以看出，当时主风压力一直在722 kPa-900 kPa之间，一台空压机工作的供风量正好能够满足消耗，另一台空压机未达到启动标准，导致18C车空压机持续工作空压机工作区间主风压力图1 空压机启动时间5. 空压机打风超时原因分析1. 车辆制动对空压机打风的影响在自动驾驶 ATO 模式下，列车进站施加制动时，两拖车频繁施加气制动进行补偿，以满足总的制动需求而频繁施加气制动进行补偿将导致多余的耗风，列车进行站台作业时，为保证行车安全，司机在列车停稳后会施加快速制动，也会造成的多余的耗风将延长空压机打风时间制动与主风压力关系如图 2 所示，在每个站停车时因车辆制动，主风压力波形急速下降，停妥后因空压机工作，主风压力缓慢上升，主风压力受制动影响明显。

气制动补偿快速制动施加主风压力在每次制动过程中会快速下降图2 制动与主风压力关系1.2. 站台客流变化对空压机打风的影响列车各管路设备中空气悬挂系统也是耗风量较大的设备，当客流量增大时，在站台因上下乘客导致电客车载重变化，也可能造成空压机打风时间长从统计的结果以及图3可以发现，在空压机停止工作时，进站与离站时的气压无明显变化（出现压力变大是因为施加快速制动引起管路内部气体流动，导致主风管压力出现细微变化）说明在正常客流时，客流变化对主风压力损耗没太大影响正常客流量下，上下乘客对空压机影响微乎其微图3 空压机停机时，客流对主风压力的影响1.3. 各地铁空压机打风超时标准对广州地铁、深圳地铁等同行业了解情况如下，从了解的情况可以看出，目前对活塞式空压机已形成了统一的评判标准，但对螺杆式空压机还未形成统一标准表1 各地铁空压机打风超时标准空压机类型打风超时判断标准广州地铁螺杆式最初标准为20min，因打风超时故障频发，后改为25min，但因效果不理想现已改为30min（正在测试中）；同时厂家已提供说明文件，确认螺杆式空压机可持续运行1h以上活塞式判断标准：30min深圳地铁活塞式最初为15min，因打风超时故障频发，后改为30min通过对空压机维护手册进行确认，长沙地铁2号线螺杆式空压机允许的工作循环最大可达到100%，适用于长时间工作的环境，具体参数如下：表2 具体参数统计空压机公称容积流量0.9m3/min再生空气消耗率≤15 %额定排气压力900kPa电动机功率7.5kW电机额定转速2920r/min允许工作循环（ED=t1/t×100%）(t1—每循环中的工作时间t—每循环的全部时间) EDmax=100%EDmin =30%启动频率 不大于30次/小时. 6. 初步结论通过上述分析可以看出空压机受制动影响大，在电客车实际运行过程中大部分时间均在工作，随着频繁的气制动介入以及客流量变化，主空压机产风量与消耗量持平，使得主风压力维持在722 kPa-900 kPa之间，从空压机未达到启动条件不能及时介入工作，是造成18C车空压机打风超时故障的主要原因。

7. 整改措施1. 加强对空压机状态、电客车气路的检查，防止因空压机故障、气路泄漏引起空压机打风超时；2. 制定空压机打风超时故障的处理指引，防止漏检漏修；3. 由于螺杆式空压机适用于长时间工作的环境，可综合考虑空压机实际打风时间，确定合适的超时标准或者取消此标准8. 结语随着科学技术的不断发展，螺杆式空气压缩机技术的不断完善，使得其结构简单，易损件少，配件更换方便，噪声小，运转安全可靠，螺杆式空气压缩机在煤矿掘进和锚喷控制系统的作用日益显著 所以，螺杆式空气压缩机的使用不正确或维修不及时，就会引起设备的故障增加，寿命减少，甚至造成运营事故的发生，影响车辆的正常运行 只有全面掌握维修常识和熟悉故障的解决办法，才能确保空气压缩机的平稳运行 参考文献：[1] 杨磊. 螺杆式空气压缩机常见故障分析与维护技术[J]. 煤炭科学技术，2013，7（41）133-135.  -全文完-。