田 洪

（成都鐵路局 成都機務(wù)段 技術(shù)科，四川成都610081）

目前，我國韶山系電力機車上使用的是DK－1制動機，為了限制制動缸壓力，在109型分配閥上安裝有安全閥。安全閥通過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，間接控制制動缸壓力保持在（450±10）k Pa（緊急制動時）或200 kPa（無火回送時）?，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，但是金屬研磨件密封本身就存在漏泄，很難達到TB規(guī)定的漏泄要求。而且，機車每次緊急制動時，安全閥就持續(xù)跳躍式動作，很容易造成密封面損傷。特別是乘務(wù)員退勤時不按要求操作制動機，導(dǎo)致安全閥長時間動作，造成安全閥快速損壞。成都機務(wù)段曾在3個月內(nèi)損壞80多個安全閥，有些安全閥使用不到1個月就出現(xiàn)密封故障。若安全閥密封不良，當(dāng)單獨制動閥制動后放中立位時，則會造成容積室漏風(fēng)，出現(xiàn)制動缸壓力跟隨下降，嚴(yán)重影響機車運用安全。由于金屬研磨件損壞后很難修復(fù)，不僅增加了機務(wù)段的成本支出，而且嚴(yán)重影響機務(wù)段的正常工作。

1 安全閥損壞原因分析

最早的安全閥圖號是MSP315（如圖1），主要存在開閉壓力超標(biāo)和漏泄等問題。從1999年起改用目前的安全閥，圖號為 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，閥上移開放通大氣口，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，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，增壓閥動作，總風(fēng)經(jīng)增壓閥套徑向小孔迅速流向容積室，當(dāng)容積室壓力達到（450±10）k Pa時，安全閥動作。由此可見，增壓閥動作將引起安全閥動作，而增壓閥動作主要發(fā)生在兩種情況：一是緊急制動時，列車管壓力急劇下降；二是制動機失電制動，列車管壓力持續(xù)下降。特別是乘務(wù)員在退勤時，若直接拉開蓄電池閘刀，由于緩解電空閥和制動電空閥均失電，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→制動電空閥上閥口→大氣；由于電空制動電源已被切除，壓力開關(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)進入容積室導(dǎo)致安全閥長時間開閉動作，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)員退勤時的不規(guī)范操作是造成安全閥長時間動作而損壞的主要原因，為消除人為因素造成安全閥損壞，成都機務(wù)段技術(shù)科專門發(fā)文對乘務(wù)員退勤操作進行了規(guī)范。乘務(wù)員退勤交出機車時，除按《機車操縱規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行外，還應(yīng)按下列3條進行操作，然后方可關(guān)閉車門交出機車：

（1）將單獨制動閥置“制動”位，確認制動缸壓力為300 k Pa，防止后續(xù)操作中機車溜逸。

（2）將自動制動閥置“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)缸與電空制動屏均衡管的通路，但制動屏均衡管經(jīng)轉(zhuǎn)換閥與大氣溝通，而此時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→制動屏均衡管→大氣，造成風(fēng)源的極大浪費。將自動制動閥置“中位”后，制動電空閥得電吸合，切斷了制動屏均衡管經(jīng)制動電空閥上閥口排大氣通路，雖然緩解電空閥經(jīng)壓力開關(guān)207聯(lián)鎖維持得電，但當(dāng)轉(zhuǎn)換153時，制動屏均衡管快速排風(fēng)，207動作斷開緩解電空閥電路，緩解電空閥失電，切斷了55＃調(diào)壓閥到制動屏均衡管通路，因此轉(zhuǎn)換153時只會出現(xiàn)短暫排風(fēng)現(xiàn)象。

（3）最后拉下機車蓄電池開關(guān)。

3 安全閥的改進

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行了多次安全閥的結(jié)構(gòu)改進設(shè)計與試驗，見圖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)運動，因此選用具有單向密封性能的Y型密封圈進行往復(fù)動密封。

圖5 反頂式安全閥方案

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

4 徹底解決方案

安全閥動作是由增壓閥動作后總風(fēng)直接進入容積室引起的，如果增加一個限壓閥，將進入容積室的總風(fēng)壓力限制在安全閥動作壓力稍下一點，則安全閥將不動作，只有在限壓閥故障不起限制作用時，安全閥才動作，從而可以從根本上解決安全閥壽命不長的缺陷。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，帶動進風(fēng)閥打開，輸出壓力空氣進入下膜板下方，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)輸出壓力達到限制值時，進風(fēng)閥關(guān)閉，從而將進入容積室的總風(fēng)壓力限制在安全閥動作壓力以下。

圖6 109分配閥改造原理圖

方案優(yōu)點：由于采用限壓式取代泄壓式控制容積室壓力，不會出現(xiàn)緊急制動時，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，單緩不到零的問題也可以完全得到解決。本方案對于現(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。改造后的實物如圖7。

改裝后的分配閥經(jīng)地面上DK－1制動機試驗臺試驗各項數(shù)據(jù)通過后，于2010年10月、12月分別在SS3型5208、5063機車中修竣工試運時裝車試驗。新型的安全閥能保證在任何工況下制動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）和緊急制動時，通過限壓閥將制動缸壓力控制在450 k Pa，分配閥安全閥不再動作噴氣，從而避免分配閥安全閥因頻繁動作磨耗閥口導(dǎo)致制動缸不保壓。

圖7 109分配閥改造實物圖