摘要：本文介紹南昌地鐵2號(hào)線列車使用的VV120空壓機(jī)機(jī)油乳化的故障，從空壓機(jī)工作原理出發(fā)著重分析了造成空壓機(jī)機(jī)油乳化的故障原因;同時(shí)提出了改進(jìn)措施，為南昌地鐵后續(xù)新線項(xiàng)目解決類似問(wèn)題提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： VV120空壓機(jī);乳化;改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：U293文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）14-0058-02

1引言

南昌地鐵2號(hào)線采用6輛編組，配屬34臺(tái)B2型列車，列車使用的VV12O型活塞式空氣壓縮機(jī)（簡(jiǎn)稱 VV120空壓機(jī)），該空壓機(jī)在運(yùn)營(yíng)初期出現(xiàn)空壓機(jī)機(jī)油乳化現(xiàn)象。在南昌高溫高濕度的季節(jié)性氣候（如 6～10 月）環(huán)境下空壓機(jī)乳化現(xiàn)象更加明顯。VV120 活塞式空氣壓縮機(jī)的機(jī)油在空壓機(jī)工作過(guò)程中具有重要作用。它使壓縮機(jī)活塞與氣缸壁，連桿與曲軸間的相對(duì)動(dòng)動(dòng)摩擦副獲得潤(rùn)滑，同時(shí)還具有對(duì)活塞及氣缸等進(jìn)行散熱、清潔及防銹的作用。

2乳化原因分析

2.1空壓機(jī)工作原理?？諌簷C(jī)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。VV120 活塞式空氣壓縮機(jī)采用二級(jí)壓縮工作方式，采用飛濺潤(rùn)滑方式，空壓機(jī)在工作過(guò)程中通過(guò)活塞移動(dòng)使氣缸內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，從而使外界空氣通過(guò)吸氣口及空氣過(guò)濾器而被吸入低壓缸，當(dāng)活塞處于壓縮狀態(tài)時(shí)將吸入的空氣壓縮排出。在壓縮空氣過(guò)程中，除了空氣密度增加而使壓力上升外，空氣的溫度也會(huì)相應(yīng)上升，當(dāng)壓縮空氣中所含總水量已經(jīng)遠(yuǎn)大于當(dāng)時(shí)壓縮空氣所對(duì)應(yīng)的飽和濕空氣含水量，則有一部分水以液態(tài)水形式存在壓縮空氣中。如果活塞與氣缸間的密封環(huán)受損，或者潤(rùn)滑油的密封效果相對(duì)較差，則氣缸內(nèi)的液態(tài)水將在壓縮空氣作用下部分滲漏進(jìn)入空壓機(jī)曲軸箱。進(jìn)入空壓機(jī)曲軸箱內(nèi)的液態(tài)水在空壓機(jī)工作過(guò)程中受當(dāng)時(shí)潤(rùn)滑油油溫的影響而形成濕空氣，在空壓機(jī)吸氣過(guò)程中，曲軸箱內(nèi)的濕空氣通過(guò)油過(guò)濾器而被吸入空壓機(jī)進(jìn)氣穩(wěn)壓腔，進(jìn)而通過(guò)壓縮過(guò)程而進(jìn)入空氣干燥器。因此，在曲軸箱內(nèi)的少量液態(tài)水可以在空壓機(jī)工作過(guò)程中（需要有一定的油溫）被蒸發(fā)掉，其前提是少量的液態(tài)水及一定的潤(rùn)滑油溫。這也是空壓機(jī)工作負(fù)荷率至少大于30%的原因。但空壓機(jī)工作負(fù)荷率大小與空壓機(jī)潤(rùn)滑油乳化是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，并非一個(gè)絕對(duì)值，當(dāng)外界空氣溫度相對(duì)較低、濕度相對(duì)較低時(shí)，空氣中的水分相對(duì)較少，空壓機(jī)出現(xiàn)乳化的概率要小得多，此時(shí)空壓機(jī)負(fù)荷率即使低于 30%可能也并不會(huì)一定出現(xiàn)潤(rùn)滑油乳化，但如果外界空氣溫度相對(duì)較高，濕度相對(duì)較大時(shí)，則空壓機(jī)在較低負(fù)荷率時(shí)出現(xiàn)潤(rùn)滑油乳化概率明顯增加。

2.2空壓機(jī)油乳化具體原因分析。空壓機(jī)潤(rùn)滑油乳化的原因有很多，主要有下面三個(gè)方面的原因：

（1） 空壓機(jī)工作負(fù)荷率低?？諌簷C(jī)負(fù)荷率低（如空壓機(jī)平均工作負(fù)荷率小于經(jīng)驗(yàn)值 30%），則曲軸箱內(nèi)的油溫較低，不利于進(jìn)入機(jī)油內(nèi)的水的析出。如下圖2所示，在風(fēng)源模塊凈排量、列車實(shí)際耗風(fēng)量、空壓機(jī)實(shí)際工作負(fù)荷率這三間之間，如果風(fēng)源模塊凈排量不變時(shí)，則空壓機(jī)實(shí)際工作負(fù)荷率僅取決于實(shí)際耗風(fēng)量，關(guān)系如下：

空壓機(jī)實(shí)際工作負(fù)荷率=列車實(shí)際耗風(fēng)量/風(fēng)源模塊凈排量

在列車實(shí)際耗風(fēng)量計(jì)算困難時(shí)，空壓機(jī)平均工作負(fù)荷率還可以用以下方法進(jìn)行估算：

空壓機(jī)實(shí)際工作負(fù)荷率=空壓機(jī)實(shí)際工作時(shí)間/列車上電總時(shí)間

2號(hào)線列車空壓機(jī)正線負(fù)荷率可達(dá)到30%，但由于2號(hào)線列車配屬數(shù)量多，庫(kù)停上電停時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷率極低工作效率，該時(shí)段潤(rùn)滑油中進(jìn)入的水分相對(duì)增多，而在此時(shí)段潤(rùn)滑油中水分蒸發(fā)少。

（2） 潤(rùn)滑油潤(rùn)滑特性變差。未采用合格的活塞空壓機(jī)用潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的水分離性要高（也就是抗乳化性高），具體應(yīng)符合 VV120 活塞空壓機(jī)用油高低溫粘度要求。

2號(hào)線列車活塞式空壓機(jī)潤(rùn)滑油采用了指定的殼牌潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑特性滿足相關(guān)粘度要求。

（3） 空壓機(jī)活塞環(huán)出現(xiàn)損傷。當(dāng)空壓機(jī)在乳化狀態(tài)下繼續(xù)工作時(shí)會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)（包括 2 個(gè)氣環(huán)及 1 個(gè)油環(huán)）部分損傷，使進(jìn)入空壓機(jī)曲軸箱內(nèi)的水增加，此時(shí)通過(guò)正常的空壓機(jī)工作將不足以將進(jìn)入曲軸箱內(nèi)的較多水量蒸發(fā)掉。

檢查號(hào)線列車活塞式空壓機(jī)活塞環(huán)未出現(xiàn)損壞。

3改進(jìn)措施

3.1增大空氣干燥器再生孔孔徑。通過(guò)增大空氣干燥器再生孔孔徑，可以通過(guò)增大空氣干燥器再生孔孔徑（目前為 1.4mm），增加再生耗氣量，從而適當(dāng)增加空壓機(jī)工作時(shí)間。選取2 列上的各一個(gè)風(fēng)源模塊進(jìn)行空氣干燥器再生孔的更換試驗(yàn)工作。選取風(fēng)源模塊時(shí)，其中一臺(tái)選取空壓機(jī)狀態(tài)較好的模塊進(jìn)行試驗(yàn)，另一臺(tái)空壓機(jī)選取最近發(fā)生潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象比較頻繁，更換過(guò)潤(rùn)滑油較短時(shí)間就有乳化現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)源模塊。根據(jù)目前再生孔孔徑的空壓機(jī)負(fù)荷率計(jì)算出更換后的空壓機(jī)負(fù)荷率，繼而初步確定再生孔的直徑;

（1）選取在更換再生孔之前，通過(guò)空壓機(jī)工作將系統(tǒng)總風(fēng)升高至9.0bar（制動(dòng)風(fēng)缸內(nèi)的壓力均升至 9.0bar），然后再通過(guò)總風(fēng)缸排水塞門降低系統(tǒng)總風(fēng)壓力至 8.0bar 后關(guān)閉排水塞門。在僅一臺(tái)空壓機(jī)（準(zhǔn)備更換空氣干燥器再生孔所在模塊）工作的情況下，記錄系統(tǒng)總風(fēng)壓力從 8.0bar 升至9.0bar 的時(shí)間，通過(guò)司機(jī)室顯示屏記錄開(kāi)始空壓機(jī)工作時(shí)的時(shí)間及空壓機(jī)結(jié)束的時(shí)間，該時(shí)間段為 T1。

（2） 更換指定風(fēng)源模塊內(nèi)的空氣干燥器再生縮堵，新縮堵孔徑（可選）。

（3） 重復(fù)上述第 1 條過(guò)程，記錄更換新再生縮堵后的系統(tǒng)風(fēng)壓從 8.0bar 升至 9.0bar 的時(shí)間 T2。

（4） 2 列試驗(yàn)空壓機(jī)的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)檢查油位及狀態(tài)（通過(guò)放油或者加油口觀察）正常后記錄并進(jìn)行后續(xù)觀察，至少觀察 2 周左右。

通過(guò)上述試驗(yàn)可以推出：更換新空氣干燥器再生縮堵后的風(fēng)源模塊的空壓機(jī)工作負(fù)荷率是更換前的（T2/T1）倍。

3.2 TCMS系統(tǒng)參與控制。根據(jù)南昌地鐵項(xiàng)目的制動(dòng)設(shè)備的布置，防乳化零部件安裝在帶有電動(dòng)泵的Mp1車（2車）的車下升弓氣路板上。具體包括截?cái)嗳T、電磁閥、溢流閥、可調(diào)式節(jié)流閥、消音器。防乳化方案管路原理詳見(jiàn)圖2。

如上圖所示，從總風(fēng)管路引出一個(gè)分支管路，管路中設(shè)置截?cái)嗳T（A12），用于檢修維護(hù);同時(shí)設(shè)有電磁閥（A17）、截?cái)嗳T（A14），用于控制防乳化功能激活或停止。當(dāng)防乳化功能通過(guò)電磁閥得電激活或者截?cái)嗳T（A14）打開(kāi)而觸發(fā)時(shí)，總風(fēng)管路壓縮空氣會(huì)流向防乳化分支管路，此時(shí)，如果總風(fēng)壓力大于7.9bar（正?？傦L(fēng)管壓力為7.5bar～9bar），溢流閥（A13）打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)溢流閥（A13）、可調(diào)式節(jié)流閥（A15）、消音器（A16）排向大氣，從而使總風(fēng)管路壓力降低，當(dāng)總風(fēng)壓力低于8bar時(shí)，TCMS控制主空壓機(jī)啟動(dòng)。

（1）電磁閥（A17）需要得電才能打開(kāi)，其控制信號(hào)（持續(xù)信號(hào)）來(lái)自TCMS。通過(guò)TCMS監(jiān)控空壓機(jī)啟停狀態(tài)，TCMS發(fā)出空壓機(jī)停止信號(hào)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果空壓機(jī)停止15分鐘（可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整）內(nèi)沒(méi)有發(fā)出空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，則發(fā)出激活電磁閥（A17）的信號(hào)，使電磁閥（A17）持續(xù)得電，強(qiáng)制將總風(fēng)管排風(fēng)，當(dāng)監(jiān)控到TCMS發(fā)出空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后將激活電磁閥（A17）的信號(hào)置位，防乳化分支管路關(guān)閉，不再排風(fēng)。當(dāng)TCMS收到空壓機(jī)停止信號(hào)后重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，如此反復(fù)。

（2）電磁閥（A17）需要得電才能打開(kāi)，其控制信號(hào)（持續(xù)信號(hào)）來(lái)自TCMS。通過(guò)TCMS監(jiān)控空壓機(jī)啟停狀態(tài)，TCMS發(fā)出空壓機(jī)停止信號(hào)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果空壓機(jī)在當(dāng)日22：00的負(fù)荷率未達(dá)到30%，則發(fā)出激活電磁閥（A17）的信號(hào)，使電磁閥（A17）持續(xù)得電，強(qiáng)制將總風(fēng)管排風(fēng)，當(dāng)負(fù)荷率達(dá)到30%，TCMS發(fā)出空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后將激活電磁閥（A17）的信號(hào)置位，防乳化分支管路關(guān)閉，不再排風(fēng)。

3.3油位顯示管增加刻度標(biāo)識(shí)。由于空壓機(jī)潤(rùn)滑油乳化是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程，除定期更換空壓機(jī)潤(rùn)滑油外，還需根據(jù)實(shí)際情況加強(qiáng)日常檢修維護(hù)。

（1）針對(duì)南昌高溫高濕運(yùn)用環(huán)境及相應(yīng)時(shí)間段（如 6-10 月），空氣溫度升高及濕度增加。空壓機(jī)潤(rùn)滑油乳化的前期是水進(jìn)入曲軸箱，其最直觀的表現(xiàn)是液位管內(nèi)的液位上升（通過(guò)對(duì)比上述的油位標(biāo)志線）。

（2）空壓機(jī)潤(rùn)滑油加油量要適中，建議加至油位顯示管1/3-1/2，并做好記錄，作為運(yùn)營(yíng)中預(yù)防油乳化措施中比較重要的一條?？諌簷C(jī)曲軸箱內(nèi)油量的減少，可以使空壓機(jī)油溫的提升更容易，這樣水分也較易蒸發(fā)和析出，從而減少乳化發(fā)生的可能性。

4結(jié)語(yǔ)

增大空氣干燥器再生孔孔徑可適當(dāng)提高空壓機(jī)的負(fù)荷率，可有效的解決此問(wèn)題，但造成空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和能耗浪費(fèi)，可能造成正線供風(fēng)不足。對(duì)比TCMS系統(tǒng)參與智能控制，是更有效的解決空壓機(jī)油乳化的措施。

而加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢修觀察，通過(guò)控制列車上線，確保列車能夠連續(xù)上線，盡可能避免短時(shí)間、低頻率的使用，針對(duì)庫(kù)內(nèi)備車、正線備車及庫(kù)內(nèi)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間不夠的車做好特定的防范措施等都是有效的預(yù)防措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦娟蘭.蘇州地鐵1號(hào)線車輛空氣壓縮機(jī)機(jī)油乳化故障分析及改進(jìn)措施，2016

[2]邱華新.馮鶴騰.廣州地鐵車輛VV120空壓機(jī)維修中常見(jiàn)故障及處理，2016

[3]侯品楊.廣州地鐵3 號(hào)線列車空氣壓縮機(jī)油乳化原因分析及改進(jìn)措施[J]. 機(jī)車電傳動(dòng)，2009（2）：42-43.

作者簡(jiǎn)介：黃志玲 1988年生，女，江西省撫州市人，中級(jí)工程師。