DF4C型內燃機車空氣干燥器工作原理及常見故障分析

陳亞東 中國鐵路上海局集團有限公司合肥機務段

1 前言

為了提高機車制動機的可靠性，延長其使用壽命和檢修周期，DF4C型內燃機車裝有空氣干燥器，以清除壓縮空氣中的油、水及塵埃等雜質。在實際工作中，空氣干燥器相關的故障較高，因此，如何能夠快速、準確判斷及處理這些故障對提高檢修效率及保障機車質量有著重要的現實意義。

2 空氣干燥器工作原理

圖1 空氣干燥器空氣管路圖

DF4C型內燃機車空氣干燥器是一種雙塔交替工作的空氣干燥裝置，干燥和再生是同時進行的，其主要組成部件及工作原理參見圖1、2。

圖2 空氣干燥器控制電路原理圖

空氣干燥器由機械部分和電氣控制部分組成。機械部分主要部件有：干燥塔（A塔和B塔）、干燥塔排氣閥（排氣閥A和排氣閥B）、進氣閥（包含一個A塔進口和一個B塔進口）、出氣止回閥（包含一個A塔出口：閥口A和一個B塔出口：閥口B）、油水分離器、排污閥、各塞門及管路；電氣控制部分部件有：空氣干燥器控制盒、兩個干燥塔控制電空閥（電空閥A、電空閥B）、排污電空閥。

正常情況下，塞門1、2及塞門4（排污閥切除塞門）處于打開狀態，塞門3（干燥器旁路塞門）處于關閉狀態，由空壓機產生的壓縮空氣主要經油水分離器、塞門1、進氣閥、干燥塔、出氣止回閥、塞門2通向總風缸。由于空壓機泵風時，空壓機接觸器YC反聯鎖斷開，排污電空閥線圈失電，排污閥關閉，所以來自空壓機的壓縮空氣不會在通過油水分離器時經排污閥排向大氣，而是全部經進氣閥進入干燥塔。該空氣干燥器為雙塔結構，根據干燥塔中干燥劑工作狀態的不同，稱干燥劑起吸附（干燥）作用的干燥塔為工作塔，而干燥劑處于再生（被干燥）狀態的干燥塔為再生塔。

干燥器控制盒是空氣干燥器工作轉換的控制裝置，其設置的轉換周期為90 s，在啟機狀態下（燃油泵開關4K閉合）電源接通。當空壓機泵風時，YC正聯鎖閉合（設此時A塔為工作塔，B塔為再生塔），干燥器控制盒控制電空閥B線圈得電，電空閥B動作，一方面，使進氣閥開啟A塔進口，關閉B塔進口，另一方面，使排氣閥B開啟。因此，從油水分離器來的壓縮空氣進入A塔，經A塔中干燥劑干燥后，大部分頂開出氣止回閥的閥口A去往總風缸，另一小部分經過再生孔進入到B塔膨脹成為極干燥的再生空氣，然后向下流經B塔的干燥劑，從而帶走B塔干燥劑中的水分，最后經開啟的排氣閥B流往大氣。

當空氣干燥器繼續工作到轉換前的某個時間，干燥器控制盒便會使電空閥B線圈失電，排氣閥B關閉，由于進氣閥為雙穩態閥，所以此時進氣閥的狀態依然不變，A塔依然為工作塔；但由于排氣閥B的關閉，使得充入B塔的再生空氣無法排出，B塔壓力逐漸升高而接近A塔壓力，因此稱此時的B塔處于充氣狀態。

當空氣干燥器繼續工作到轉換時間時，干燥器控制盒便會控制電空閥A線圈得電，電空閥A動作，一方面，控制進氣閥開啟B塔進口，關閉A塔進口，另一方面，控制排氣閥A開啟。壓縮空氣進入B塔進行干燥，而小部分經過再生孔進入到A塔形成再生空氣，帶著A塔干燥劑的水分經開啟的排氣閥A排往大氣。此刻，B塔為干燥塔，A塔為再生塔，干燥器完成轉換。由于轉換前，B塔壓力已經接近于A塔，所以在進氣閥開啟B塔進口的瞬間，B塔干燥劑不會承受巨大進氣壓力的沖擊。

當空壓機停止泵風時，YC正聯鎖斷開，電空閥A線圈與電空閥B線圈都失電，排氣閥A與排氣閥B均關閉；進氣閥狀態不變；出氣止回閥閥口A與閥口B也在重力及復位彈簧的作用下處于關閉狀態，防止總風缸壓力逆回而導致壓力下降。此時，干燥器的干燥和再生作用都停止，干燥器控制盒將此時干燥器的工作狀態記憶，以便下次空壓機泵風時，干燥器在此工作狀態上繼續工作。與此同時，YC反聯鎖閉合，排污電空閥線圈得電，排污電空閥動作，打開排污閥，將油水分離器從壓縮空氣中分離出來的液態油、水等雜質隨同管路中殘存的壓縮空氣排向大氣。

3 常見故障分析

3.1 空壓機泵風時排污閥排風

空壓機泵風時，排污閥正常應處于關閉狀態，否則流經油水分離器的壓縮空氣便會由排污閥排出，造成空壓機泵風時排污閥排風。

（1）主要故障原因：排污閥在無控制風壓的情況下閥口無法關閉或關閉不嚴，如勾貝卡滯、閥墊不良或閥口被雜質墊住等。

（2）其它故障原因：①排污電空閥故障，使得排污電空閥線圈失電后，排污閥依然有控制風壓，如排污電空閥卡滯等；②排污電空閥線圈電路故障，導致排污電空閥線圈在空壓機泵風時沒有失電，如YC反聯鎖斷不開或接線錯誤等等。

（3）機車運行途中應急處理：關閉塞門4，維持運行，回段報修。

3.2 空壓機停止泵風后排污閥排風不止

空壓機停止泵風時，YC反聯鎖閉合，排污閥電空閥線圈得電，排污閥打開，管路中的壓縮空氣連同油水分離器中的油、水等雜質共同由排污閥排向大氣，整個排污過程持續約（3～8）s，但在整個空壓機停止泵風期間，排污閥是一直處于開啟狀態的。在此期間，若總風缸壓縮空氣逆流至油水分離器，就會從打開的排污閥閥口排出，造成空壓機停止泵風時排污閥排風不止，導致總風缸壓力持續下降。

（1）主要故障原因：①出氣止回閥在空壓機停止泵風時無法關閉或關閉不嚴，如閥墊不良等；②塞門3關閉不嚴或處于打開狀態。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關閉塞門4，打開塞門3，關閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.3 空壓機泵風時再生塔排氣閥排風較大（總風缸壓力上升過慢）

空壓機泵風時，再生塔的控制電空閥動作，再生塔的排氣閥處于開啟狀態，來自工作塔的再生空氣從再生塔的排氣閥排向大氣，這部分空氣流量只占空壓機總泵風流量的15%左右（取決于再生孔的大小），所以不會對總風缸壓力上升速度造成大的影響。此時，若空壓機產生的壓縮空氣通過除再生孔之外的途徑進入再生塔，就會造成空壓機泵風時排氣閥排氣量過大，造成總風缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：①進氣閥的再生塔進口關閉不嚴致使壓縮空氣從再生塔進口直接進入再生塔內，如閥墊不良等；②出氣止回閥的再生塔出口關閉不嚴致使壓縮空氣從再生塔出口逆流回再生塔，如閥墊不良等。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關閉塞門4，打開塞門3，關閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.4 空壓機泵風時工作塔排氣閥排風

空壓機泵風時，工作塔的控制電空閥線圈失電，工作塔的的排氣閥處于關閉狀態，否則，工作塔的壓縮空氣便會從工作塔的排氣閥排向大氣，導致總風缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：工作塔排氣閥不能關閉或關閉不嚴，如閥桿卡滯、閥墊不良等。

（2）機車運行途中應急處理：斷開10K，關閉塞門4，打開塞門3，關閉塞門1、2，閉合10K，維持運行，回段報修。

3.5 空壓機泵風時工作塔控制電空閥排風口排風

空壓機泵風時，工作塔的控制電空閥線圈失電，與該電空閥相連的進氣閥的控制風管通過該電空閥排氣孔通大氣，如果此時經過進氣閥工作塔進口的壓縮空氣泄漏至進氣閥的該控制風管，就會經工作塔控制電空閥的排風口排出。

（1）主要故障原因：進氣閥故障，其閥桿的O形密封圈破損導致密封不良。

（2）機車運行途中應急處理：一般排風量不大，途中不需處理，回段報修。

3.6 空壓機泵風結束后排污閥不排污

空壓機泵風結束后，排污閥打開進行排污，很顯然，該故障是由于排污閥沒有正常打開所致。

（1）主要故障原因：排污閥電空閥線圈得電而電空閥不動作，如排污電控閥線圈燒損等。

（2）其它故障原因：①YC反聯鎖虛接；②排污閥勾貝卡滯；③塞門4關閉或相關風路堵塞等。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

3.7 干燥器控制盒相關故障

空氣干燥器控制盒通過自身的開關得電，在啟機狀態一直處于得電狀態。當空壓機泵風時，YC正聯鎖閉合，干燥器控制盒控制干燥器在上一次停止時狀態的基礎上繼續工作。干燥器控制盒設有一個電源指示燈，兩個干燥塔再生指示燈（燈亮說明其對應的干燥塔為再生塔）。

3.7.1 干燥器控制盒電源指示燈不亮

（1）主要故障原因：①干燥器控制盒開關未閉合；②干燥器控制盒保險熔斷。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒電源線路斷路，無110 V電源輸入；②干燥器控制盒本身故障。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

3.7.2 干燥器控制盒電源指示燈亮，但干燥塔控制電空閥狀態不對

（1）主要故障原因：干燥塔控制電空閥故障或其線圈電路斷路。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒本身故障；②YC正聯鎖虛接或其線路斷路。

（3）機車運行途中應急處理：途中不需處理，回段報修。

4 結束語

由于DF4C型內燃機車空氣干燥器的工作原理涉及電氣及機械兩個方面，一直是現場檢修工作的一個難點，而本文的分析正是綜合這兩個方面進行的，非常易于理解，便于學習。實踐證明，本文的分析是正確的，在我段DF4C型內燃機車空氣干燥器的檢修、運用工作中發揮有相當重要的作用。