唐國義

（重慶凱裝自動化設備有限公司，重慶 402760）

汽車空氣干燥器干燥能力測試臺架設計與開發(fā)

唐國義

（重慶凱裝自動化設備有限公司，重慶 402760）

文章針對汽車空氣干燥器的干燥能力測試臺架進行研究，提出了一種對壓縮空氣進行加濕加熱處理的方法，對干燥器處理體積測量方法加以創(chuàng)新，填補了國內(nèi)在空氣干燥器測試領域的空白。

干燥效率；可變氣容；空氣干燥器；加熱加濕

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-178-03

引言

大型客運車輛以及商用車一般都是使用壓縮空氣制動的，加上高級客車的懸掛裝置基本上都是使用的氣囊，因此需要大量的壓縮空氣。但壓縮空氣中含有水分，水分進入車輛管路后會引起管路金屬元件的銹蝕、橡膠密封件的老化龜裂、潤滑油脂分解失效，甚至造成管路堵塞（特別是在寒冷的冬季）等故障，嚴重影響我們的行車安全。

因此，在氣制動系統(tǒng)中需要采用除水裝置--汽車空氣干燥器。汽車空氣干燥器[1]是利用分子篩的物理吸附效應，去除來自空壓機壓縮氣體中的水分、油、灰塵等雜質(zhì)，一般采用與卸荷調(diào)壓閥（氣壓調(diào)整閥）一體的整體式結(jié)構(gòu)，巧妙利用調(diào)壓閥卸荷排氣的動作過程，使再生貯氣筒中的干燥空氣反向通過干燥劑筒，將干燥劑表面吸附的水分帶走，排入大氣，從而實現(xiàn)了干燥劑再活化，能長期有效地吸收壓縮空氣中的水分，使汽車制動系統(tǒng)保持良好的工作狀態(tài)，保證制動可靠、行車安全。

由此可見，汽車空氣干燥器干燥能力及干燥效率對氣制動系統(tǒng)影響非常重要。本文主要針對汽車空氣干燥器干燥能力及干燥效率測試臺架進行設計與研究。

1、測試原理及方法[2]

1.1 干燥能力及干燥效率

進氣口試驗條件如下：

a) 空氣溫度：Tmax±2℃；

b) 空氣濕度：97%RH～100%RH；

c) 空氣流量：340L/min±10L/min。

調(diào)節(jié)氣源輸入流量、壓力滿足標準要求，開啟空氣加熱加濕裝置，通過濕度、溫度反饋閉環(huán)控制氣源輸出的濕度溫度。

通過控制卸壓電磁閥通斷，實現(xiàn)加壓與卸壓，以140kPa ±10kPa的壓差，使出氣口壓力在680kPa～840kPa 范圍內(nèi)進行周期性的循環(huán)，直至與出氣口相連的貯氣筒中空氣的露點溫度達到穩(wěn)定為止。記錄此時試驗系統(tǒng)的貯氣筒體積及貯氣筒中空氣的露點降(DPD22)。試驗時，卸壓時間應大于加壓時間2 倍，即負載率小于33%。通過調(diào)整卸壓調(diào)壓閥調(diào)整負載率。

加大貯氣筒體積，繼續(xù)進行試驗，直至貯氣筒空氣的露點降(DPD22)低于17℃。計算貯氣筒空氣的露點降（DPD22）為17℃時，一個循環(huán)所處理的空氣體積，該體積即為空氣干燥器的干燥體積，及干燥能力。對系統(tǒng)沖洗式干燥器，應減去沖洗體積。計算出干燥效率。

1.2 干燥器后備能力

在完成1.1 試驗后，繼續(xù)加大貯氣筒體積進行試驗，直至貯氣筒中空氣的露點降(DPD22)低于5℃。

計算貯氣筒中空氣的露點降(DPD22)為5℃時，一個循環(huán)所處理的空氣體積，該體積減去1.1所測的干燥體積即為空氣干燥器的后備能力(單位為L)。對系統(tǒng)沖洗式干燥器，還應減去沖洗體積。

1.3 干燥器恢復性

在完成1.2試驗后，將貯氣筒體積調(diào)整到理論干燥體積(設計計算的干燥體積)，繼續(xù)進行循環(huán)試驗，直至貯氣筒中空氣的露點降（DPD22）達到14℃。記錄貯氣筒中空氣的露點降(DPD22)從5℃變?yōu)?4℃的循環(huán)次數(shù)。

圖1 測試原理圖

露點溫度是指當蒸汽分壓保持不變時，濕空氣達到飽和時所對應的溫度。

露點本是個溫度值，當空氣中水汽已達到飽和時，氣溫與露點相同；當水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。所以露點與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。在100%的相對濕度時，周圍環(huán)境的溫度就是露點。露點越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性就越小，也就意味著空氣越干燥，露點不受溫度影響，但受壓力影響。

透過露點就可以知道出空氣中的水汽含量，因而露點是一項絕對濕度的指標。

2、系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由臺架、壓縮空氣處理單元、測量回路、可變?nèi)莘e調(diào)整系統(tǒng)及測控系統(tǒng)等組成。

2.1 臺架

臺架是由鋁型材構(gòu)建，外框配噴塑面板，美觀大方，堅固耐用。氣動回路及安裝夾具、電氣元件均安裝在上面。

2.2 壓縮空氣處理單元

要準確測量空氣干燥器的能力，首先必須要盡量模擬出實際工況，其輸入壓縮空氣需滿足一定的壓力下，具有較高的濕度及溫度。

因此，壓縮空氣處理單元是本測試設備的重中之重，也是難點之一。普通的給空氣加壓加濕，空氣壓力很小，實現(xiàn)起來比較容易。但是所需壓縮空氣壓力要達到840kpa，而且流量要保持510L/MIN，在這樣的條件下保持空氣濕度及溫度穩(wěn)定就不容易。因此，專門設計開發(fā)了加熱加濕系統(tǒng)。

本裝置中系統(tǒng)加濕加熱系統(tǒng)原理圖如下：

圖2

1）加熱系統(tǒng)

采用特殊在線式壓縮空氣加熱器，在氣源流量發(fā)生變化時，加熱線圈和溫度傳感器會配合工作，通過PID控制，快速反應以適應變化，達到溫度可控。

氣源溫度控制選用專用伺服控制器，采用專用控制策略控制，通過溫度傳感器的反饋，對溫度實現(xiàn)準確控制。

2）加濕系統(tǒng)

由于整個氣源是帶有壓力的氣源，常規(guī)的霧化加濕無法完成系統(tǒng)的加濕動作，本裝置采用高壓微霧加濕系統(tǒng)，利用高壓柱塞泵將水壓提高到約7MPa，經(jīng)高壓管道輸送到專業(yè)噴嘴進行霧化，產(chǎn)生3~15μm的微霧顆粒，通過PID調(diào)節(jié)輸出，從而完成加濕的目的。

本裝置的目的是為了產(chǎn)生帶有壓力和濕度的氣源，傳感器的布置對系統(tǒng)氣源影響較大，本系統(tǒng)溫度傳感器、濕度傳感器、露點計均安裝于氣源出口，通過溫度閉環(huán)、濕度閉環(huán)達到氣源壓力要求。

2.3 測量回路

處理空氣體積有兩種測試方式，直接式與間接式。SAE標準要求是間接式，通過測量系統(tǒng)流量，根據(jù)時間計算當排氣口露點降為17℃時其處理氣體的體積為干燥體積，間接式是將處理后的空氣排入到空氣中。直接式是主動調(diào)節(jié)負載體積直到露點降為17℃，該體積即為其干燥體積。由于間接式測量精度受流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等精度的影響，一般精度不高，在本系統(tǒng)中采用直接測量式。

測量回路由33L儲氣罐、可變氣容、負載率調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器、濕度傳感器、露點計等組成?？勺儦馊萦蓺飧?、位移傳感器、導向裝置、直線驅(qū)動裝置組成，根據(jù)需要自動調(diào)整輸出端容積大小，可調(diào)整范圍為0-160L，調(diào)節(jié)精度0.2L。

圖3 測量回路

2.4 測控系統(tǒng)

該部分由工業(yè)控制計算機、打印機、專用計算機接口板，傳感器放大器、信號濾波處理器和電源凈化器等硬件組成。

控制軟件基于美國 NI 公司先進的計算機虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW 設計的電機及控制器測試程序，運行在Windows7操作系統(tǒng)下。作為測試系統(tǒng)的一個重要部件。計算機采集和分析計算的試驗數(shù)據(jù)可以儲存、顯示或以數(shù)據(jù)表和曲線的格式打印測試報告，并可自動轉(zhuǎn)換為 Excel或 PDF等電子文檔格式。

3、創(chuàng)新點

該測試系統(tǒng)的設計與開發(fā)填補了國內(nèi)在汽車空氣干燥器干燥效率測量方面的空白，為汽車空氣干燥器的應用提供強有力試驗數(shù)據(jù)。

主要創(chuàng)新在以下兩個方面。一是壓縮空氣加熱加濕系統(tǒng)的開發(fā)，能夠更好的在實驗室模擬實際工況；二是體積測量方式改為直接測量式，測量精度提高，數(shù)據(jù)更準確。

4、結(jié)束語

完善的測試體系和良好的測試設備是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提和基礎。汽車空氣干燥器直接關(guān)系到汽車氣制動系統(tǒng)的好壞，關(guān)系到行車安全，本文中的干燥器測試臺架可提供一種有效的測試方法，為產(chǎn)品的開發(fā)設計及產(chǎn)品出廠提供理論依據(jù)。

[1] 生發(fā),趙樹朋等.汽車構(gòu)造.北京:中國林業(yè)出版社.2006.8.

[2] AE J2384 -2006 Air Dryer Test Procedure.

Research on the Drying Capacity of Air Dryer for Vehicle Test Bench

Tang Guoyi
( Chongqing kay automation equipment Co. Ltd., Chongqing 402760 )

This paper focuses on the research of the drying capacity of air dryer for vehicle test bench, and proposes a method of humidification and heating treatment of compressed air. The method of processing volume is innovated, which fills up the blank in the air dryer test field.

the drying efficiency; variable air volume; air dryer; humidification and heating

U467.3

A

1671-7988(2016)07-178-03

唐國義，就職于重慶凱裝自動化設備有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.055