羅飛平,王俊勇

(西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,四川成都610031)

大秦線擔(dān)當(dāng)2萬(wàn)t重載組合列車牽引任務(wù)的HXD2機(jī)車是目前世界上功率最大的交流傳動(dòng)電力機(jī)車,由法國(guó)阿爾斯通公司和北車大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造。大秦線2萬(wàn) t組合列車采用分布式動(dòng)力同步操作 LOCOT ROL控制技術(shù),由美國(guó)GE公司提供,制動(dòng)系統(tǒng)采用法國(guó)某公司控制技術(shù)。機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)是向列車制動(dòng)機(jī)、列車輔助用風(fēng)設(shè)備提供高質(zhì)量、潔凈、干燥、氣壓穩(wěn)定的壓縮空氣。

1 機(jī)車風(fēng)源及凈化系統(tǒng)工作原理

每節(jié)HXD2型機(jī)車的風(fēng)源系統(tǒng)由1臺(tái)GAR 22型螺桿式空氣壓縮機(jī)組、1臺(tái)雙塔空氣干燥器、1套WSDR25/PDR60自動(dòng)除水、除油過(guò)濾裝置、1臺(tái)輔助壓縮機(jī)、1臺(tái)輔壓機(jī)干燥器、總風(fēng)缸、輔助風(fēng)缸和管路附件組成。

1.1 螺桿空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)單元主要由空氣壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(三相交流)、電氣系統(tǒng)、彈性裝配結(jié)構(gòu)、監(jiān)控和安全設(shè)施和其他部件等構(gòu)成;此外,壓縮機(jī)也包括過(guò)濾、調(diào)節(jié)和監(jiān)控油和空氣循環(huán)系統(tǒng)的部件。壓縮機(jī)單元是一個(gè)獨(dú)立的模塊化裝置,通過(guò)彈性連接安裝到車上。

需要壓縮的空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后輸送到壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。在壓縮機(jī)箱體內(nèi)部,當(dāng)壓縮空氣中的油被過(guò)濾后,壓縮完的空氣通過(guò)空氣冷卻器進(jìn)入空氣輸送管,同時(shí)用于密封、潤(rùn)滑和分散壓縮而升溫的油通過(guò)一個(gè)油控制裝置返回壓縮機(jī)。隨著溫度和油控制裝置內(nèi)恒溫器位置的不同,通過(guò)油冷卻器的油量有所不同。每次電動(dòng)壓縮機(jī)組關(guān)閉時(shí),壓縮機(jī)內(nèi)的壓力通過(guò)卸壓閥降低(圖1)。

圖1 空氣壓縮機(jī)單元簡(jiǎn)圖

首先通過(guò)空氣過(guò)濾器吸入空氣,并送至壓縮單元-螺桿壓縮機(jī)中。在螺桿壓縮機(jī)中,通過(guò)減少兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的剩余空間來(lái)壓縮空氣,此時(shí)將油泵到壓縮室中,起到降溫和潤(rùn)滑的作用。壓縮空氣成為油氣混合壓縮體。高溫壓縮油氣混合體經(jīng)過(guò)逆止閥進(jìn)入油氣分離器。在油氣分離器中,大多數(shù)注入壓縮室的油與壓縮空氣分離,并通過(guò)回油管路進(jìn)行循環(huán)利用。當(dāng)油氣分離器中的壓力達(dá)到額定壓力(4×105Pa)時(shí),最低壓力閥打開并允許高溫壓縮空氣進(jìn)入空氣冷卻器中。經(jīng)過(guò)空氣冷卻室冷卻后的壓縮空氣即可為車載設(shè)備所用。

1.2 空氣壓縮機(jī)控制電路

HXD2機(jī)車的螺桿空氣壓縮機(jī)采用星三角轉(zhuǎn)換控制技術(shù)。通過(guò)時(shí)間原則控制星形啟動(dòng)和三角形啟動(dòng)的轉(zhuǎn)換。采用星三角啟動(dòng),可以將啟動(dòng)電流降至原來(lái)的1/1.732,可以減輕系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。當(dāng)列車空載時(shí),可以讓電機(jī)在星形接法下運(yùn)行,此時(shí),額定轉(zhuǎn)矩可以與負(fù)載匹配,這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率提高,并因之節(jié)約電力消耗。HXD2機(jī)車空壓機(jī)采用星三角轉(zhuǎn)換控制技術(shù)的主要特點(diǎn)就是能最大限度地節(jié)約能源。空氣壓縮機(jī)控制電路主要由星三角轉(zhuǎn)換控制電路,加熱器控制電路和干燥器控制電路組成(圖2)。加熱控制信號(hào)針對(duì)機(jī)車運(yùn)行環(huán)境在-29℃和5℃的情況。當(dāng)環(huán)境溫度小于對(duì)應(yīng)的值時(shí),將啟動(dòng)加熱模塊。加熱水和潤(rùn)滑油可以讓壓縮機(jī)處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài),保證壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和壽命。干燥器連接控制模塊實(shí)現(xiàn)干燥器的時(shí)序控制,保證干燥器正常地進(jìn)行干燥和再生動(dòng)作。

圖2 空氣壓縮機(jī)控制電路

1.3 空氣干燥裝置

HXD2電力機(jī)車采用CDR45-628型干燥器。由英國(guó)某公司生產(chǎn),其原理如下:

壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí),電控器得到電信號(hào),使一個(gè)電空閥處于“得電供氣”狀態(tài),另一電空閥處于“失電狀態(tài)”,并以此操縱各自的進(jìn)、排氣動(dòng)作。如圖3所示,A塔進(jìn)入再生狀態(tài),B塔進(jìn)入吸氣狀態(tài),來(lái)自空氣壓縮機(jī)的高溫、高濕度的壓縮空氣,經(jīng)冷卻和分離油水粒子后,由進(jìn)氣閥口B進(jìn)入B塔,當(dāng)空氣流通過(guò)B塔干燥劑床時(shí),空氣中的水分子被干燥劑吸附而降低了相對(duì)濕度,成為干燥空氣,干燥空氣經(jīng)過(guò)B塔后分為兩路,其中一部分進(jìn)入總風(fēng)缸:另一小部分(15%)進(jìn)入A塔,在A塔內(nèi)膨脹為極干的低壓“再生空氣”。然后流經(jīng)干燥劑床時(shí),將干燥劑吸附的水分子脫附,并攜帶水分子排到大氣。這樣,B塔在吸附的同時(shí),還擔(dān)負(fù)著對(duì)A塔的再生。B塔的吸附與A塔的再生是同時(shí)進(jìn)行的。

圖3 空氣干燥器

1.4 WSDR25自動(dòng)除水/PDR60自動(dòng)除油/DDR60P除塵過(guò)濾器

WSDR25利用離心力從空氣中分離水。含有液態(tài)冷凝液的壓縮空氣在經(jīng)過(guò)葉輪后,其流向由垂直向下變?yōu)檠剡^(guò)濾器壁的圓周運(yùn)動(dòng),這樣冷凝液在離心作用下被甩到側(cè)壁上,然后在重力作用下流到殼體底部,并最終排出;壓縮空氣則向上經(jīng)出口輸送出去。

干燥器除塵過(guò)濾器DDR60P與螺桿壓縮機(jī)除油過(guò)濾器PDR60結(jié)構(gòu)原理大致相同,除油過(guò)濾器PDR60壓縮空氣是由內(nèi)而外進(jìn)行過(guò)濾,除塵過(guò)濾器DDR60P壓縮空氣是由外而內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾。主要通過(guò)3種形式去除壓縮空氣含有的雜質(zhì)顆粒和殘油,即直接攔截、撞擊分離和布朗運(yùn)動(dòng)。過(guò)濾器濾芯包含一個(gè)極深的玻璃纖維層。固體顆粒被直接攔截在過(guò)濾器纖維層中,穿過(guò)濾材間隙后的固體顆?；蛴偷斡捎趹T性撞擊纖維并附在其上。而非常細(xì)微的液滴會(huì)在此形成較大的液滴,它們被強(qiáng)制進(jìn)入外部的泡沫夾層,并在重力作用下成為黏性液體薄膜,流入下過(guò)濾器的碗形容器中。覆有PVC的專用泡沫夾層可以阻滯礦物油、合成油和使用過(guò)久的油通過(guò)(圖4)。

圖4 過(guò)濾器處理過(guò)程

1.5 壓縮空氣貯備

經(jīng)干燥過(guò)濾后的壓縮空氣儲(chǔ)存在氣動(dòng)柜中的2個(gè)總風(fēng)缸內(nèi),每個(gè)總風(fēng)缸容量為500 dm3。總風(fēng)缸采用并聯(lián)方式連接?？傦L(fēng)缸出口裝有2個(gè)壓力傳感器,壓力信號(hào)分別送入機(jī)車兩主微機(jī)MPU1和MPU2。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)總風(fēng)壓力低于750 kPa時(shí),主微機(jī)控制壓縮機(jī)啟動(dòng),壓力高于900 kPa時(shí),主微機(jī)控制壓縮機(jī)停止工作,使總風(fēng)缸壓力保持在750～900 kPa正常工作范圍內(nèi)。

2 機(jī)車風(fēng)源及凈化系統(tǒng)測(cè)試方法

溫度測(cè)試、露點(diǎn)溫度測(cè)試、濕度測(cè)試、壓力測(cè)試、固體顆粒等級(jí)測(cè)試、轉(zhuǎn)速測(cè)量分別采用溫度傳感器、露點(diǎn)溫度傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、塵埃粒子計(jì)數(shù)器、光電測(cè)速儀直接進(jìn)行測(cè)試讀取。功率測(cè)試依照GB 1032-68《中小型三相異步電機(jī)試驗(yàn)方法》。壓縮機(jī)排氣量采用噴嘴法。聲音測(cè)量采用聲音強(qiáng)度計(jì)來(lái)記錄設(shè)備的聲功率。

(1)溫度測(cè)量參數(shù)。to為常溫,不受風(fēng)源干擾;ta為進(jìn)氣口溫度,距空氣過(guò)濾器前面最多5 cm進(jìn)行測(cè)量;th1為螺桿出口溫度;th2為注入螺桿副的油溫;tes為壓縮空氣在水分離器入口的溫度;tss為壓縮空氣在干燥器出口的溫度;tau為冷卻器前,設(shè)備吸入的空氣溫度;tru為風(fēng)扇罩出口前,設(shè)備吹出的空氣溫度。在低溫狀態(tài),需要對(duì)除水、除塵裝置進(jìn)行加熱,加熱板為PTC半導(dǎo)體材料,功率30 W,電壓 AC220 V,在0 ～5℃開始加熱,加熱10℃,然后保持恒溫。

(2)壓力測(cè)量參數(shù)。Po為大氣壓力,不受風(fēng)源干擾;Ph1為油分離器入口(PR(PRN2)CPR)的壓力;Ph2為螺桿注射口的油壓;Pes為干燥器進(jìn)氣口(PR(PRN)(EN)SR)的壓力;Pss為干燥器出氣口(PR(PRN)(SO)SR)的壓力。壓力下降值:Pes-Pss;Ph1-Pes。

(3)流量。在排氣管道上裝設(shè)噴嘴,測(cè)出噴嘴前后壓力差以求得空氣壓縮機(jī)的排氣量。①主管的選擇:本結(jié)構(gòu)中主管內(nèi)徑選用D=85 mm,D≥4d,其中d為噴嘴直徑,d=20 mm,其測(cè)量范圍按內(nèi)插法計(jì)算后為1.129～2.248 m3/min,可滿足要求。②噴嘴前的差壓、溫度測(cè)量點(diǎn)的位置根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),噴嘴前的差壓量點(diǎn)的位置距噴嘴的距離85 mm,溫度測(cè)量點(diǎn)255 mm,整個(gè)裝置的長(zhǎng)度900 mm,噴嘴中心距地面高度520 mm,整流格板和導(dǎo)板的位置與加工尺寸按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。③流量測(cè)量的計(jì)算:在額定工作壓力下:

式中Q0為未計(jì)冷凝水的壓縮機(jī)容積流量,m3/s;C為噴嘴系數(shù),選取范圍0.973～0.991;TX 1為壓縮機(jī)1級(jí)吸氣溫度,K;Δp為噴嘴前后的壓差,Pa;T1為噴嘴前氣體溫度,K;Pb為試驗(yàn)處的大氣壓力,Pa。④排氣壓力和排氣溫度的測(cè)量位置:排氣壓力檢測(cè)點(diǎn)接PR(PRN)(EN)SR接口處,排氣溫度、調(diào)壓器壓力的測(cè)量點(diǎn)接PR(PRN2)CPR接口處,法維萊安全閥壓力測(cè)量點(diǎn)接PR(PRN1)CPR接口處,安全閥壓力(11.5×105Pa)測(cè)量點(diǎn)接PR(PRN3)CPR接口處。⑤當(dāng)壓縮機(jī)試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速不同時(shí),按式(2)修正:

(4)功率測(cè)量。功率在電機(jī)電源上測(cè)量,并測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速vcpr和穩(wěn)定狀態(tài)下的電流,壓縮機(jī)的總耗電量(電機(jī)、干燥器、電磁閥)。由實(shí)測(cè)電動(dòng)機(jī)輸入功率按式(3)計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率:

式中ηd為電動(dòng)機(jī)的效率。由電動(dòng)機(jī)輸出功率按式(4)計(jì)算壓縮機(jī)軸功率:

式中ηc為電動(dòng)機(jī)與空氣壓縮機(jī)軸間的傳動(dòng)效率。

(5)露點(diǎn)溫度的測(cè)量。露點(diǎn)溫度Tr采用基于電容的傳感器在設(shè)備出氣口進(jìn)行測(cè)量,壓力露點(diǎn)≤-40℃。

(6)噪聲測(cè)量。根據(jù)PN8NTC2.2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量聲音強(qiáng)度(1 m處的聲壓級(jí)≤85 dbA)。

(7)固體顆粒等級(jí)。根據(jù)ISO 8573《壓縮空氣系列標(biāo)準(zhǔn)》。干燥后的壓縮空氣塵埃顆粒尺寸≤1 μ m、濃度≤5 mg/m3,干燥后的壓縮空氣含油率≤3 mg/m3。

(8)干燥器再生轉(zhuǎn)換方式與時(shí)間等參數(shù)。空氣干燥器的再生轉(zhuǎn)換過(guò)程與時(shí)間參數(shù)是連接在專用試驗(yàn)臺(tái)上的空氣干燥器正常工作的條件下,通過(guò)觀察電控箱及試驗(yàn)臺(tái)上的指示器和計(jì)時(shí)器而獲得。如圖5所示,A塔為再生排氣90 s(0～90)階段:測(cè)試VE-SR(C1)(NO)常開電磁閥處于失電90 s狀態(tài),從而使壓縮空氣A塔進(jìn)氣閥關(guān)閉,此時(shí),A塔排氣VE(PU)C1-SR(NC)常閉電磁閥得電,保證A塔出氣分配閥打開,使A塔再生空氣排大氣;這期間,B塔為吸附進(jìn)氣90 s(0～90)階段:測(cè)試VE-SR(C2)(NO)常開電磁閥處于得電120 s狀態(tài),使壓縮空氣B塔進(jìn)氣閥打開,保證壓縮空氣進(jìn)入B塔進(jìn)行吸附作用,此時(shí),排氣VE(PU)C2-SR(NC)常閉電磁閥失電,保證B塔出氣分配閥關(guān)閉,則壓縮空氣不能從B塔排出。90 s后,A塔轉(zhuǎn)換為30 s(90～120)保壓狀態(tài),排氣VE(PU)C1-SR(NC)常閉電磁閥失電,保證A塔出氣分配閥關(guān)閉,則再生空氣不能從A塔排出;而B塔仍為吸附進(jìn)氣(保壓)30 s(90～120)狀態(tài)。這樣就完成了一個(gè)120 s的吸附、再生轉(zhuǎn)換的循環(huán)周期,并進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

A塔轉(zhuǎn)換為吸附進(jìn)氣90 s(120～210)階段:測(cè)試VE-SR(C1)(NO)常開電磁閥處于得電120 s狀態(tài),使壓縮空氣A塔進(jìn)氣閥打開,保證壓縮空氣進(jìn)入A塔進(jìn)行吸附作用,此時(shí),排氣VE(PU)C1-SR(NC)常閉電磁閥失電,保證A塔出氣分配閥關(guān)閉,則壓縮空氣不能從A塔排出;這期間,B塔為再生排氣90 s(120～210)階段:測(cè)試VE-SR(C2)(NO)常開電磁閥處于失電90 s狀態(tài),從而使壓縮空氣B塔進(jìn)氣閥關(guān)閉,此時(shí),B塔排氣VE(PU)C2-SR(NC)常閉電磁閥得電,保證B塔出氣分配閥打開,使B塔再生空氣排大氣;210 s后,B塔轉(zhuǎn)換為30 s(210～240)保壓狀態(tài),排氣VE(PU)C2-SR(NC)常閉電磁閥失電,保證B塔出氣分配閥關(guān)閉,則再生空氣不能從B塔排出;而A塔仍為吸附進(jìn)氣(保壓)30 s(210～240)狀態(tài)。這樣又完成了一個(gè)吸附、再生轉(zhuǎn)換的循環(huán)周期(圖5)。

只要在保壓30 s階段,自動(dòng)除油/除水常得電電磁閥VE(PU)FI-DH(NO)與VE(PU)FI-CPR(NO)均失電2 s(110～112 s,230～232 s),從而保證除油/除水過(guò)濾器內(nèi)的油、水自動(dòng)排出。VE(PU)FI-DH(NO)與VE(PU)FI-CPR(NO)電磁閥功率為12 W,電壓為DC24V。

圖5 空氣處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)循環(huán)

試驗(yàn)測(cè)試5種工況:常溫20℃工況;冷卻器50%阻塞工況;40℃工況;-25℃工況;慢熱工況。各種工況都必須滿足大秦線制動(dòng)空氣質(zhì)量要求。比如在冷卻器50%阻塞工況,每120 s,過(guò)濾器(WSDR和PDR)需進(jìn)行自動(dòng)排油、排水,這個(gè)過(guò)程(2 s)將使流量降至1 920 dm3/min以下,但是這不能影響壓縮機(jī)性能,并能獲得滿足要求的壓力空氣。

通過(guò)試驗(yàn)并修正可以得出AGTU參數(shù):功率22 kW;壓縮空氣出口溫度,高于環(huán)境溫度10℃～15℃;最高壓力1 080 kPa;壓縮機(jī)出口壓力900 kPa;最低工作壓力400 kPa;溫度范圍-40℃/+50℃;經(jīng)干燥后的壓縮空氣質(zhì)量:(含水)壓力露點(diǎn)≤-40℃,含塵≤1 μ m/濃度5 mg/m3,含油≤3 mg/m3;電機(jī)轉(zhuǎn)速 2 930 r/min;供風(fēng)量2 400 dm3/min;壓縮機(jī)電機(jī)功率22 kW。

3 系統(tǒng)供風(fēng)能力的研究

HXD2電力機(jī)車風(fēng)源及凈化系統(tǒng)的供風(fēng)能力能否滿足要求,需要進(jìn)行分析計(jì)算。影響機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)能力的主要因素有空氣壓縮機(jī)型式,空氣壓縮機(jī)排氣壓力和排氣量,總風(fēng)缸容積與壓力范圍。還需要考慮空氣干燥器再生耗氣率、總體布置的可行性以及機(jī)車設(shè)計(jì)任務(wù)書等。

本系統(tǒng)選擇的是螺桿壓縮機(jī),能提高機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)的可靠性,保證列車的安全運(yùn)行。

3.1 總風(fēng)缸使用壓力

總風(fēng)缸與列車管壓力差為ΔP。當(dāng)在同樣的壓力差下,列車管壓力越高,其緩解與再充氣時(shí)間增加;當(dāng)列車管壓力一定時(shí),壓力差越大,其緩解與再充氣時(shí)間就越短;當(dāng)壓力差大于200 kPa后,緩解時(shí)間加速并不顯著。HXD2機(jī)車有貨車位也有客車位。對(duì)于列車管壓力為600 kPa時(shí),總風(fēng)缸壓力取值750～900 kPa較為合適;對(duì)于列車管壓力為500 kPa時(shí),總風(fēng)缸壓力取值750～900 kPa就更能滿足緩解與充氣要求(對(duì)于加速充氣ΔP取300 kPa更理想)。

選擇螺桿空氣壓縮機(jī)時(shí)因?yàn)橛谐?fù)荷運(yùn)用的限制,其額定排氣壓力選擇1 080 kPa比較合適,法維萊安全閥的限制壓力為1 080 kPa,可以滿足要求。

3.2 空氣壓縮機(jī)排氣量

機(jī)車空氣壓縮機(jī)排氣量取決于制動(dòng)時(shí)空氣實(shí)際消耗量、管路系統(tǒng)的空氣泄漏量、機(jī)車控制與輔助裝置及其他用風(fēng)量,還與列車充氣緩解時(shí)間、總風(fēng)缸的容積大小有關(guān)。

(1)列車制動(dòng)系統(tǒng)容積

根據(jù)《大秦線2萬(wàn)t重載組合列車制動(dòng)計(jì)算分析》,可知列車編組數(shù)量n為53。

式中L1j為機(jī)車列車管長(zhǎng)度,單機(jī)取30 m,雙節(jié)重聯(lián)取60 m;L1i為車輛列車主管長(zhǎng)度,取15 m;1.004為公稱通徑為Dg32管徑的單位長(zhǎng)度容積,dm3/m。

式中 L2j,L2i分別為機(jī)車(取3 m)、車輛(取1.5 m)的列車支管長(zhǎng)度;0.573為公稱通徑為Dg25管徑的單位長(zhǎng)度容積,dm3/m。

式中Vf為車輛副風(fēng)缸容積,大秦線牽引車輛為C80和C80B,副風(fēng)缸容積分別為40和50 dm3,這里取最大值50 dm3。

式中V4j,V4i為機(jī)車、車輛分配閥容積(包括工作風(fēng)缸等),V4j取 22 dm3,V4i取 11 dm3。

總風(fēng)缸2 000 dm3,其連接管60 m長(zhǎng)度,公稱通徑Dg32,管路計(jì)算為60 dm3。

⑥全部制動(dòng)系統(tǒng)容積V

通過(guò)計(jì)算可以得到表1。

表1 列車制動(dòng)系統(tǒng)容積 dm3

(2)列車壓縮空氣消耗量

①管路系統(tǒng)的空氣泄露量

式中A1為機(jī)車總風(fēng)缸系統(tǒng)及車輛副風(fēng)缸泄漏量,取10 kPa/min;A2為列車管系泄漏量,取10 kPa/min;P0為大氣壓力,取100 kPa;

②常用制動(dòng)再充氣空氣最大消耗量

式中N為每小時(shí)全制動(dòng)次數(shù),取5;Rmax為最大有效減壓量,按列車管定壓600 kPa,取170 kPa。

③機(jī)車控制與輔助系統(tǒng)空氣消耗量

式中Qs為撒沙用風(fēng)量,取120 dm3/m;Ql為風(fēng)喇叭用風(fēng)量,單機(jī)與雙節(jié)重聯(lián),均取25 dm3/m;Qd為控制系統(tǒng)的風(fēng)動(dòng)電器用風(fēng)量,取15 dm3/m;Qq為輔助系統(tǒng)的其他器械用風(fēng)量,取25 dm3/m。

④列車壓縮空氣消耗量QA=Q1+Q2+Q3

通過(guò)計(jì)算可以得到表2。

表2 列車壓縮空氣消耗量 dm3/m

(3)列車充氣緩解空氣消耗量

①初充風(fēng)空氣消耗量

式中P1為列車管定壓,按600 kPa取值;t1為列車初充氣時(shí)間,取15.5 min(7 000 t級(jí))。

②緊急制動(dòng)后再充氣空氣消耗量

式中Rmax為緊急制動(dòng)時(shí),副風(fēng)缸壓力下降值與最大有效減壓量相同,按列車管定壓600 kPa,取170 kPa;t3為緊急制動(dòng)后的再充氣時(shí)間,取6.6 min(7 000 t級(jí))。

(4)空氣壓縮機(jī)的排氣量

通過(guò)西南交通大學(xué)制動(dòng)研究實(shí)驗(yàn)室的定置試驗(yàn)臺(tái)得到結(jié)論:由于受機(jī)車車輛制動(dòng)機(jī)本身性能(如機(jī)車中繼閥)的限制,機(jī)車空氣壓縮機(jī)排氣量達(dá)到一定數(shù)值后,不適合再通過(guò)提高機(jī)車空氣壓縮機(jī)排氣量來(lái)縮短列車初充氣的時(shí)間。

按照國(guó)外通行慣例,每臺(tái)機(jī)車采用兩臺(tái)相同的空氣壓縮機(jī)組,而單臺(tái)空氣壓縮機(jī)的排氣量按照牽引列車運(yùn)行時(shí)的壓縮空氣總消耗量QA來(lái)選取:Q=QA/ψ=1 388/0.8=1 735 dm3/min?？紤]到大秦線機(jī)車的安全性,取QB,QC進(jìn)行校核,選擇空氣壓縮機(jī)的排氣量為2 400 dm3/min,該風(fēng)源系統(tǒng)能滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了 WSDR25除水過(guò)濾器/PDR60除油過(guò)濾器/DDR60P除塵過(guò)濾器的工作原理。并且介紹了國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的鐵路螺桿壓縮機(jī),它采用的星三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制技術(shù),首次用于國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)輸。該風(fēng)源系統(tǒng)在HXD2上運(yùn)行可靠穩(wěn)定,具有保養(yǎng)時(shí)間少、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、低噪聲、低振動(dòng)、占空比少、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算表明,能穩(wěn)定持續(xù)地向列車制動(dòng)機(jī)、列車輔助用風(fēng)設(shè)備提供所需高質(zhì)量、潔凈、干燥、氣壓穩(wěn)定的壓縮空氣。

[1] TB 2056-1989.電力機(jī)車制動(dòng)機(jī)技術(shù)條件[S].1989.

[2] 王俊勇,仝 雷,王海平.HXD2電力機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)[J].機(jī)車電傳動(dòng),2008,(5):8-14.

[3] 周 浩,王樹海,仝 雷.HXD2型大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車空氣管路與制動(dòng)系統(tǒng)[J].機(jī)車電傳動(dòng),2008,(5):15-18.

[4] 劉豫湘,吳 智,盧東濤,等.機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)能力的研究[J].電力機(jī)車與城軌車輛,2003,(9):5-26.