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        電力機(jī)車分配閥安全閥損壞的原因及防止措施

        2011-08-08 02:31:08
        鐵道機(jī)車車輛 2011年6期
        關(guān)鍵詞:分配閥制動(dòng)缸閥口

        田 洪

        (成都鐵路局 成都機(jī)務(wù)段 技術(shù)科,四川成都610081)

        目前,我國(guó)韶山系電力機(jī)車上使用的是DK-1制動(dòng)機(jī),為了限制制動(dòng)缸壓力,在109型分配閥上安裝有安全閥。安全閥通過(guò)跳躍式排氣方式直接控制分配閥容積室壓力,經(jīng)分配閥均衡部作用,間接控制制動(dòng)缸壓力保持在(450±10)k Pa(緊急制動(dòng)時(shí))或200 kPa(無(wú)火回送時(shí))?,F(xiàn)有安全閥靠金屬研磨件密封,雖然具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),但是金屬研磨件密封本身就存在漏泄,很難達(dá)到TB規(guī)定的漏泄要求。而且,機(jī)車每次緊急制動(dòng)時(shí),安全閥就持續(xù)跳躍式動(dòng)作,很容易造成密封面損傷。特別是乘務(wù)員退勤時(shí)不按要求操作制動(dòng)機(jī),導(dǎo)致安全閥長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作,造成安全閥快速損壞。成都機(jī)務(wù)段曾在3個(gè)月內(nèi)損壞80多個(gè)安全閥,有些安全閥使用不到1個(gè)月就出現(xiàn)密封故障。若安全閥密封不良,當(dāng)單獨(dú)制動(dòng)閥制動(dòng)后放中立位時(shí),則會(huì)造成容積室漏風(fēng),出現(xiàn)制動(dòng)缸壓力跟隨下降,嚴(yán)重影響機(jī)車運(yùn)用安全。由于金屬研磨件損壞后很難修復(fù),不僅增加了機(jī)務(wù)段的成本支出,而且嚴(yán)重影響機(jī)務(wù)段的正常工作。

        1 安全閥損壞原因分析

        最早的安全閥圖號(hào)是MSP315(如圖1),主要存在開(kāi)閉壓力超標(biāo)和漏泄等問(wèn)題。從1999年起改用目前的安全閥,圖號(hào)為 MSP315A(如圖2)。當(dāng)連接管路空氣壓力大于閥上方彈簧的整定壓力時(shí),閥上移開(kāi)放通大氣口,因排風(fēng)口大于管路截面,使管路內(nèi)壓力下降,當(dāng)降至低于彈簧的反力時(shí),彈簧將閥壓回閥座,關(guān)閉閥口。由于總風(fēng)不斷向容積室充風(fēng),安全閥閥口連續(xù)不斷的開(kāi)閉,從而產(chǎn)生間斷排氣。

        圖1 早期安全閥

        圖2 現(xiàn)用安全閥

        由分配閥結(jié)構(gòu)可知,當(dāng)分配閥容積室壓力達(dá)到能克服分配閥增壓閥彈簧的反力和增壓閥上方列車管壓力時(shí),增壓閥動(dòng)作,總風(fēng)經(jīng)增壓閥套徑向小孔迅速流向容積室,當(dāng)容積室壓力達(dá)到(450±10)k Pa時(shí),安全閥動(dòng)作。由此可見(jiàn),增壓閥動(dòng)作將引起安全閥動(dòng)作,而增壓閥動(dòng)作主要發(fā)生在兩種情況:一是緊急制動(dòng)時(shí),列車管壓力急劇下降;二是制動(dòng)機(jī)失電制動(dòng),列車管壓力持續(xù)下降。特別是乘務(wù)員在退勤時(shí),若直接拉開(kāi)蓄電池閘刀,由于緩解電空閥和制動(dòng)電空閥均失電,使得均衡風(fēng)缸壓力空氣→轉(zhuǎn)換閥153→緩解電空閥上閥口→閥座縮孔d3→制動(dòng)電空閥上閥口→大氣;由于電空制動(dòng)電源已被切除,壓力開(kāi)關(guān)208不作用,均衡風(fēng)缸壓力將一直減到零,經(jīng)中繼閥作用,將列車管內(nèi)壓力空氣全部排入大氣,增壓閥下方壓力大于上方壓力而上移,總風(fēng)進(jìn)入容積室導(dǎo)致安全閥長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)閉動(dòng)作,造成安全閥閥口快速磨損、閥口關(guān)閉不嚴(yán)。

        2 防止措施

        由以上分析可知,乘務(wù)員退勤時(shí)的不規(guī)范操作是造成安全閥長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作而損壞的主要原因,為消除人為因素造成安全閥損壞,成都機(jī)務(wù)段技術(shù)科專門(mén)發(fā)文對(duì)乘務(wù)員退勤操作進(jìn)行了規(guī)范。乘務(wù)員退勤交出機(jī)車時(shí),除按《機(jī)車操縱規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行外,還應(yīng)按下列3條進(jìn)行操作,然后方可關(guān)閉車門(mén)交出機(jī)車:

        (1)將單獨(dú)制動(dòng)閥置“制動(dòng)”位,確認(rèn)制動(dòng)缸壓力為300 k Pa,防止后續(xù)操作中機(jī)車溜逸。

        (2)將自動(dòng)制動(dòng)閥置“中位”后,將轉(zhuǎn)換閥153由“正?!蔽晦D(zhuǎn)到“空氣”位。如果直接轉(zhuǎn)換153,雖然切斷了均衡風(fēng)缸與電空制動(dòng)屏均衡管的通路,但制動(dòng)屏均衡管經(jīng)轉(zhuǎn)換閥與大氣溝通,而此時(shí)緩解電空閥依然得電,總風(fēng)→55#調(diào)壓閥→緩解電空閥下閥口→制動(dòng)屏均衡管→大氣,造成風(fēng)源的極大浪費(fèi)。將自動(dòng)制動(dòng)閥置“中位”后,制動(dòng)電空閥得電吸合,切斷了制動(dòng)屏均衡管經(jīng)制動(dòng)電空閥上閥口排大氣通路,雖然緩解電空閥經(jīng)壓力開(kāi)關(guān)207聯(lián)鎖維持得電,但當(dāng)轉(zhuǎn)換153時(shí),制動(dòng)屏均衡管快速排風(fēng),207動(dòng)作斷開(kāi)緩解電空閥電路,緩解電空閥失電,切斷了55#調(diào)壓閥到制動(dòng)屏均衡管通路,因此轉(zhuǎn)換153時(shí)只會(huì)出現(xiàn)短暫排風(fēng)現(xiàn)象。

        (3)最后拉下機(jī)車蓄電池開(kāi)關(guān)。

        3 安全閥的改進(jìn)

        在不改變主要控制原理和安裝接口情況下,要徹底解決安全閥漏泄和壽命短的問(wèn)題,就必須要改變金屬研磨面密封方式,而采用橡膠與金屬密封方式。為此,在眉山車輛廠的配合下嘗試進(jìn)行了多次安全閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn),見(jiàn)圖3~圖5。

        圖3 K型圈方案

        圖4 Y型圈方案

        由于只需單向密封,且閥桿頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此選用具有單向密封性能的Y型密封圈進(jìn)行往復(fù)動(dòng)密封。

        圖5 反頂式安全閥方案

        經(jīng)過(guò)試驗(yàn),橡膠金屬密封的安全閥雖能保證漏泄量,但關(guān)閉壓力達(dá)不到TB要求,一般差50~150 k Pa。

        4 徹底解決方案

        安全閥動(dòng)作是由增壓閥動(dòng)作后總風(fēng)直接進(jìn)入容積室引起的,如果增加一個(gè)限壓閥,將進(jìn)入容積室的總風(fēng)壓力限制在安全閥動(dòng)作壓力稍下一點(diǎn),則安全閥將不動(dòng)作,只有在限壓閥故障不起限制作用時(shí),安全閥才動(dòng)作,從而可以從根本上解決安全閥壽命不長(zhǎng)的缺陷。改造方案原理如下:

        總風(fēng)壓力空氣經(jīng)主閥上蓋通道進(jìn)入限壓閥上膜板下方,克服彈簧反力將上膜板頂?shù)缴蠘O限位,帶動(dòng)進(jìn)風(fēng)閥打開(kāi),輸出壓力空氣進(jìn)入下膜板下方,當(dāng)輸出壓力逐漸增高,則閥桿上下方壓力差逐漸變大,閥桿逐漸上移,當(dāng)輸出壓力達(dá)到限制值時(shí),進(jìn)風(fēng)閥關(guān)閉,從而將進(jìn)入容積室的總風(fēng)壓力限制在安全閥動(dòng)作壓力以下。

        圖6 109分配閥改造原理圖

        方案優(yōu)點(diǎn):由于采用限壓式取代泄壓式控制容積室壓力,不會(huì)出現(xiàn)緊急制動(dòng)時(shí),安全閥一直排風(fēng)的現(xiàn)象,因此,更加節(jié)能環(huán)保。另外,方案更加有利于單緩,從原理上分析,單緩不到零的問(wèn)題也可以完全得到解決。本方案對(duì)于現(xiàn)車改裝也很方便,只需將原有109分配閥的主閥上蓋取下,換上裝有限壓閥的109主閥上蓋組成即可。改造后的實(shí)物如圖7。

        改裝后的分配閥經(jīng)地面上DK-1制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)后,于2010年10月、12月分別在SS3型5208、5063機(jī)車中修竣工試運(yùn)時(shí)裝車試驗(yàn)。新型的安全閥能保證在任何工況下制動(dòng)缸壓力與列車管壓力成比例正常升降,而且能保證列車施行最大有效減壓(減壓170 kPa)和緊急制動(dòng)時(shí),通過(guò)限壓閥將制動(dòng)缸壓力控制在450 k Pa,分配閥安全閥不再動(dòng)作噴氣,從而避免分配閥安全閥因頻繁動(dòng)作磨耗閥口導(dǎo)致制動(dòng)缸不保壓。

        圖7 109分配閥改造實(shí)物圖

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