青藏客車硬臥車空壓機啟動存在的問題和對策

王帥

摘 要

青藏客車硬臥車制氧裝置設計有兩臺空壓機，本文分析了空壓機的啟動方式、啟動過程，針對兩臺空壓機頻繁啟動的問題，提出了改進方案，將兩臺空壓機的啟動信號分開，每臺空壓機單獨啟動和停止，消除了故障，提高了制氧系統的穩定性。

【關鍵詞】青藏硬臥車 空壓機啟動 逆變器 制氧系統

1 青藏客車運用環境

青藏鐵路海拔4000米以上線路長960公里，占全長的84%，最高海拔5072米，大氣壓力和氧含量只相當于平原地區的60%左右，最高海拔5000米的區段，大氣壓力和氧含量只相當于平原的53%左右。

2 制氧裝置組成

青藏客車采用膜式制氧系統，其制氧過程是一個物理過程，無任何化學反應，無需任何添加劑，無污染廢物，屬環保制氧。制氧系統主要由空壓機、空氣罐、制氧機以及制氧管路組成。

外界空氣在壓縮機單元壓縮達到一定壓力后，再經預處理系統除去油、塵埃等固體雜質及大部分的氣態水，預熱后進入膜制氧系統分離出含氧量在35%～45%富氧空氣。

富氧空氣一路進入空調風道， 隨空調新風混合后彌散到客室，稱為彌散供氧；另一路沿車廂側墻或地板輸氧管路進入乘客區域，每個鋪位上方或每組座椅下方均設有富氧空氣快速插頭，稱為個體分布供氧。

3 空壓機的啟動方式

空壓機為制氧系統提供氣源，決定了制氧系統能否穩定運行。整列車（按2個軟臥、8個硬臥、1個餐車、4個硬座配置）一共23臺空壓機，每臺空壓機為22KW。其中硬臥車配備2臺空壓機，其他車型各配備1臺空壓機。

青藏客車每輛車設計有2組50KVA逆變器，分別為車上的制氧機、空調機組等三相電器設備提供電源，2組逆變器互為備用。

由于空壓機的啟動電流比較大，對供電系統的沖擊比較大，為避免此問題，空壓機啟動采用以下方式：

（1）各個車廂的空壓機在接收到啟動指令時，根據車廂號的不同，延時不同時間后再啟動，不同時啟動。

（2）每臺空壓機要和逆變器同步變頻啟動，空壓機在逆變器啟動之前接觸器就吸合，使空壓機隨著逆變器的啟動而啟動，降低空壓機的啟動電流。

4 空壓機啟動過程

空壓機啟動過程如下：在制氧機準備啟動空壓機時，必須先向逆變器發出啟動請求信號（保持），待逆變器返回允許啟動信號后，制氧空壓機的接觸器立即吸合（保持），并撤消啟動請求信號（同時逆變器返回的允許啟動信號也會自動撤消），如果DC600V有電，逆變器30秒后啟動；如果發電車還沒有提供DC600V供電，此時逆變器和制氧機的空壓機仍然保持啟動的準備，在發電車供電后一起工作。

5 空壓機啟動存在的問題

由于硬臥車兩臺空壓機共用一組啟動請求和啟動允許信號，按照現有啟動流程，每臺空壓機啟動前都要發出啟動請求信號，那么不管兩臺逆變器現在處于何種狀態，只要接收到空壓機啟動請求信號，兩臺逆變器都要重新啟動，因此必須保證兩臺空壓機的同步啟動。當運行過程中一臺空壓機故障停機恢復后需要重新啟動時，必須要先停止另一臺空壓機，之后兩臺壓縮機再同時啟動。在上述情況下，若一臺逆變器或空壓機發生啟動故障時，會造成兩臺空壓機頻繁輪換啟動和停止，這樣不利于整個制氧系統的穩定運行。

6 空壓機啟動改進措施

為解決硬臥車兩臺空壓機的頻繁啟動問題，對現有的硬臥車空壓機的啟動方式進行改進。逆變器與空壓機之間增加一對啟動請求信號和啟動允許信號，這樣每臺空壓機和對應的逆變器單獨使用獨立的啟動請求和允許信號，互不影響，同時，將逆變器的故障信號反饋給對應的空壓機，以免逆變器故障時對應的空壓機重復啟動。

改進后，空壓機啟動過程如下：空壓機啟動前，先判定對應逆變器有無故障，若無故障，則發出啟動請求信號給對應的逆變器，逆變器接收到啟動請求信號后，立即發出啟動允許信號給空壓機，并重新啟動。空壓機接收到啟動允許信號后，接觸器吸合，同時斷開啟動請求信號，逆變器隨之斷開啟動允許信號，空壓機隨著逆變器同時啟動。若逆變器故障，則對應的空壓機不啟動，也不發出啟動請求信號。在運行過程中，若空壓機或逆變器發生故障，則只停止對應的空壓機，故障恢復后，只需單獨啟動該空壓機，不需停止另一臺空壓機，也不影響另一臺空壓機的運行，更不需要兩臺空壓機必須同步啟動。

按照改進方案，將逆變器的啟動控制板更新，增加一個啟動請求信號和一個啟動允許信號，同時在綜合控制柜中取每臺逆變器故障繼電器的常閉點信號到對應的空壓機，并按照上述的邏輯更改空壓機控制程序，這樣就可以解決了兩臺空壓機頻繁啟動的問題。

該方案現已在青藏客車硬臥車A5修時進行了驗證，效果良好，提高了青藏客車制氧系統的穩定性。

參考文獻

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