王蓮芝

（蘇州大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，215137，蘇州∥高級(jí)工程師）

螺桿式空氣壓縮機(jī)于20世紀(jì)90年代末引入我國(guó)軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)，主要作用是為軌道交通車輛制動(dòng)、空氣彈簧減振等提供壓縮空氣，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、排溫低、供風(fēng)效率高、維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，其在使用中常常會(huì)遇到機(jī)油乳化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響空壓機(jī)的正常使用，甚至造成空壓機(jī)大部件報(bào)廢。本文通過對(duì)螺桿式空壓機(jī)工作原理和使用的分析，提出防止機(jī)油乳化的預(yù)防措施。

1 螺桿式空壓機(jī)工作原理

軌道交通車輛用螺桿式空壓機(jī)組由驅(qū)動(dòng)裝置、空壓機(jī)機(jī)體、風(fēng)冷裝置和彈性底座等4大主要部件構(gòu)成，其工作原理如圖1所示?？諌簷C(jī)工作時(shí)，外部的空氣經(jīng)由空氣濾清器、進(jìn)氣止回閥被吸入壓縮機(jī)單元內(nèi)；同時(shí)，由于運(yùn)轉(zhuǎn)中壓縮機(jī)組里的壓差，機(jī)油經(jīng)機(jī)油濾清器被吸入壓縮機(jī)單元，用來冷卻、潤(rùn)滑和密封壓縮機(jī)單元。吸入的空氣和機(jī)油在此被壓縮成混合氣體噴入油箱，沖擊油箱內(nèi)壁及折流板后，在油箱內(nèi)振蕩，進(jìn)行第一次油氣分離，99%的機(jī)油會(huì)形成油滴與空氣分離。接著，仍含油的壓縮氣體通過油氣分離器進(jìn)行第二次精細(xì)分離，極少量通過油氣分離器的機(jī)油會(huì)聚集在油氣分離器底部，在機(jī)體內(nèi)壓力差的作用下經(jīng)回油管返回到壓縮機(jī)單元。經(jīng)過二次分離后的純凈壓縮空氣進(jìn)入冷卻器冷卻后被輸出到后部的壓縮空氣系統(tǒng)。

圖1 螺桿式空壓機(jī)工作原理圖

機(jī)油乳化是螺桿式空壓機(jī)的常見故障，是機(jī)油與水混合后在一定溫度和壓力下形成的，尤其是在天氣寒冷或多雨潮濕的季節(jié)。這一現(xiàn)象主要是由這種空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和空氣流程決定的。由于空氣中含有的水蒸氣在被壓縮后會(huì)形成水滴，而在整個(gè)空壓機(jī)工作過程中空氣與機(jī)油一直在進(jìn)行混合、分離，這樣就給機(jī)油乳化創(chuàng)造了條件；當(dāng)壓縮空氣中的水分留在油箱而不隨壓縮空氣排出時(shí)，就會(huì)造成機(jī)油乳化。避免機(jī)油乳化的根本方法是使空氣中的水分始終保持氣態(tài)，這樣水分就會(huì)隨壓縮空氣排出。

2 螺桿式空壓機(jī)機(jī)油乳化的原因及預(yù)防措施

2.1 溫控閥作用不良及其預(yù)防

溫控閥是螺桿式空壓機(jī)的重要部件之一，其作用是自動(dòng)控制空壓機(jī)油箱內(nèi)的油溫，使排氣溫度維持在水的露點(diǎn)之上，以便油中的水分能正常氣化排出。

一般螺桿式空壓機(jī)溫控閥的動(dòng)作點(diǎn)為83℃。當(dāng)機(jī)油溫度達(dá)到83℃時(shí)，溫控閥開始逐漸打開機(jī)油通向冷卻器的油路，部分機(jī)油流經(jīng)冷卻器冷卻后噴入壓縮機(jī)單元；當(dāng)機(jī)油溫度低于83℃時(shí)，溫控閥關(guān)閉機(jī)油冷卻油路，此時(shí)機(jī)油只在油箱及壓縮機(jī)單元間流動(dòng)。這種方式可保證空壓機(jī)在起動(dòng)時(shí)很快達(dá)到最佳工作溫度，并在工作過程中也保持最佳溫度，避免溫度過高或過低對(duì)空壓機(jī)的危害。溫控閥故障時(shí)，一種情況是導(dǎo)致冷卻油路提前打開或因溫控閥閥芯不能復(fù)原而使冷卻油路處于常開狀態(tài)，造成機(jī)油溫度低，使空壓機(jī)在低溫下工作，這時(shí)壓縮空氣中的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)水留在油箱；另一種情況是導(dǎo)致冷卻油路打開太遲或完全不能打開，將造成空壓機(jī)機(jī)油溫度高，甚至使空壓機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

預(yù)防措施：根據(jù)維護(hù)手冊(cè)，每工作6 000h或最遲4年應(yīng)對(duì)溫控閥進(jìn)行檢查，但在實(shí)際運(yùn)用中，有時(shí)會(huì)因使用了不合格的空氣濾清器、機(jī)油濾清器，或沒有定期更換空氣濾芯、機(jī)油濾芯，造成機(jī)油臟污，使溫控閥動(dòng)作不靈、犯卡，進(jìn)而使空壓機(jī)長(zhǎng)期在低溫下工作，造成機(jī)油乳化。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)定檢修周期，定期檢查溫控閥的動(dòng)作情況，并清潔溫控閥內(nèi)部部件，使閥芯保持動(dòng)作靈活。當(dāng)空壓機(jī)工作時(shí)，若油溫保持在77～93℃，說明溫控閥工作正常，反之需維修或更換。

2.2 最低壓力閥關(guān)閉不嚴(yán)及其預(yù)防

最低壓力閥安裝在空壓機(jī)出氣口與冷卻器之間?？諌簷C(jī)起動(dòng)后，該閥先處于關(guān)閉狀態(tài)，沒有壓力空氣輸出；當(dāng)油箱內(nèi)的壓力達(dá)到約0.65MPa時(shí)，最低壓力閥開啟，壓縮空氣被輸出到車輛的壓縮空氣系統(tǒng)中。最低壓力閥有三個(gè)作用：一是使壓縮機(jī)單元及油箱內(nèi)形成壓力差，便于啟動(dòng)機(jī)油循環(huán)；二是當(dāng)空壓機(jī)停機(jī)時(shí)，該閥立刻關(guān)閉，阻止壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣返回油箱；三是在壓力迅速升高油箱溫度也隨之升高時(shí)，配合溫控閥的動(dòng)作，使機(jī)油溫度迅速達(dá)到規(guī)定的工作溫度。最低壓力閥關(guān)不嚴(yán)會(huì)使油箱中的機(jī)油溫度上升慢，導(dǎo)致進(jìn)入油箱中的水蒸氣因低溫液化而停留在油箱中，同時(shí)從壓縮空氣系統(tǒng)返回的空氣也夾帶著水分一起返回油箱。

預(yù)防措施：定期檢查最低壓力閥，保持閥內(nèi)部清潔，動(dòng)作靈活。如壓力閥密封不嚴(yán)，或開啟壓力低于0.65MPa，應(yīng)即時(shí)維修或更換。

2.3 空氣濾清器不合格或太臟及其預(yù)防

外界空氣必須經(jīng)空氣濾清器過濾后才能進(jìn)入壓縮機(jī)單元，空氣濾清器保證了進(jìn)入壓縮機(jī)單元的空氣是潔凈、合格的。但是，有的單位出于經(jīng)濟(jì)方面考慮，安裝了不合格的濾芯或人為延長(zhǎng)濾芯的更換周期，使空氣中的灰塵不能被有效過濾?；覊m進(jìn)入空壓機(jī)內(nèi)后，會(huì)加速壓縮機(jī)單元內(nèi)的轉(zhuǎn)子、軸承等部件的磨損；并使機(jī)油提前變臟，導(dǎo)致空壓機(jī)內(nèi)部各種閥件的動(dòng)作不良，如進(jìn)氣止回閥不密封；還可造成溫控閥犯卡，最低壓力閥犯卡等。而這些閥件故障將直接影響空壓機(jī)的正常工作，導(dǎo)致空壓機(jī)在較低溫度下工作，造成機(jī)油乳化，并大大縮短空壓機(jī)的使用壽命。

預(yù)防措施：使用合格的空氣濾清器濾芯并定期更換。根據(jù)維護(hù)手冊(cè)，該濾芯每工作1 200h或最長(zhǎng)1年需更換。但更換周期應(yīng)根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，尤其在我國(guó)北方，風(fēng)沙很大，這樣濾芯的更換周期就應(yīng)大大縮短。作為更換濾芯的參考依據(jù)，在空壓機(jī)上裝有一個(gè)真空指示器，如果空壓機(jī)工作時(shí)真空指示器上的紅色標(biāo)志可見，就要準(zhǔn)備更換濾芯了。當(dāng)停機(jī)后仍可看到紅色標(biāo)記時(shí)，必須立即更換濾芯。

2.4 空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低及其預(yù)防

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，空壓機(jī)在運(yùn)用中的最低運(yùn)轉(zhuǎn)效率為30%。保證螺桿式空壓機(jī)較高的工作效率，目的之一就是保證空壓機(jī)內(nèi)部保持較長(zhǎng)時(shí)間的高溫，防止液態(tài)水在壓縮機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生。運(yùn)轉(zhuǎn)效率＝壓縮機(jī)運(yùn)行小時(shí)／機(jī)車運(yùn)行小時(shí)。實(shí)際運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)大部分發(fā)生機(jī)油乳化的空壓機(jī)工作效率均遠(yuǎn)低于30%，空壓機(jī)總在冷態(tài)下起動(dòng)且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短；當(dāng)機(jī)油溫度還未升到80℃左右時(shí)，壓縮空氣系統(tǒng)的壓力已達(dá)到1MPa，使空壓機(jī)自動(dòng)停機(jī)。這是目前造成螺桿式空壓機(jī)機(jī)油乳化最主要的原因之一。

預(yù)防措施：調(diào)整車輛的制動(dòng)系統(tǒng)，避免多臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)工作；增大空氣系統(tǒng)中干燥塔的排風(fēng)量，盡量延長(zhǎng)單臺(tái)空壓機(jī)的工作時(shí)間，使其運(yùn)轉(zhuǎn)效率大于30%。

2.5 加裝機(jī)油預(yù)熱器

空壓機(jī)在環(huán)境溫度低于－20℃的寒冷區(qū)域工作時(shí)很難達(dá)到最佳溫度（77～93℃），容易因油溫低造成機(jī)油乳化。這時(shí)，應(yīng)考慮加裝機(jī)油預(yù)熱器，自動(dòng)給機(jī)油加溫，以利于空壓機(jī)起動(dòng)并保持最佳的工作溫度。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)油乳化雖然是螺桿式空壓機(jī)的常見故障，但只要采取正確的預(yù)防措施，就能減少、避免空壓機(jī)機(jī)油乳化現(xiàn)象的發(fā)生，降低由此造成的空壓機(jī)損壞甚至報(bào)廢，延長(zhǎng)空壓機(jī)的使用壽命。

［1］ 連蘇寧.城市軌道交通車輛構(gòu)造［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.