DF4內燃機車空壓機油乳化原因及解決方案分析

尹慶玲 梁嚴 張濱

摘要：文章根據東風4（DF4）內燃機車空壓機油乳化現象，通過分析乳化原因，找出設計不足，提出解決方案，完成中國鐵路南寧局集團公司提出的“強基達標、提質增效”目標。

關鍵詞：NPT5空壓機;機油乳化;解決方案

0 引言

空氣壓縮機產生的具有一定壓力的壓縮空氣是列車產生制動、緩解制動的動力來源。DF4型內燃機車裝用的是NPT5型空氣壓縮機，它是現有內燃機車中使用最多的一種空氣壓縮機。

NPT5型空氣壓縮機是中間冷卻、兩級壓縮、活塞式空氣壓縮機，設計時因我國幅員遼闊，各地的使用環境不同，收集到的反饋信息有限，缺乏有效的現場經驗支持，所以在實際運用中，某些部件缺陷經常發生故障，導致空壓機機油乳化，嚴重影響了空壓機的使用壽命。本文結合南寧機務段玉林檢修車間近年來小輔修作業時發現的問題，總結現場經驗，提出有效可行的解決方案。

1 空壓機油乳化的危害

NPT5型空氣壓縮機的曲軸、連桿、活塞等主要部件采用壓力潤滑的方式，曲軸箱內注有的機油對各部件進行潤滑，曲軸轉動帶動油泵工作，由油泵輸出的壓力機油，經出油孔進入曲軸內部孔道，經三個連桿軸頸分別對主軸頸、活塞銷及活塞進行冷卻。在日常使用中，經常會發生機油乳化現象，既影響其流動性，使機油的閃點、黏度偏低，也會因機油乳化導致堵塞曲軸及連桿內部的潤滑孔道，直接破壞曲軸、活塞摩擦副的液體動壓潤滑條件，進而降低空壓機的使用壽命。在機車運用中如果不及時處理，容易產生油壓低、空氣供應不足、曲軸瓦燒、缸套拉傷、曲軸斷裂等現象。

2 空壓機油乳化原因分析

油和水混合是空壓機機油乳化的主要原因，分析實際現場運用的情況，油和水混合通常由以下幾方面組成[1-2]：

（1）中間冷卻器排水閥堵塞。NPT5空壓機長期運用后，排水閥彈簧彈性變弱，集氣箱內污垢增多，堵塞排水閥，導致壓縮空氣轉化成的水滴竄入機體曲軸箱內，在曲軸高速旋轉情況下將水和油攪拌在一起使其乳化。

（2）出風管路逆止閥關閉不嚴。出風管路的逆止閥卡死不落座導致關閉不嚴，在空壓機停止工作后，總風缸內的壓力空氣倒流入空壓機機體內，冷的壓縮空氣遇到熱的機體會凝析成水，通過氣閥沿氣缸壁滲進曲軸箱內的機油中，引起空壓機油乳化。

（3）氣閥關閉不嚴或者活塞、活塞環密封不良。空壓機氣閥關閉不嚴或卡死，在空壓機停止工作后，一部分壓縮空氣會反竄進機體內。活塞、活塞環密封不良，空壓機工作時有一部分高溫的熱氣從氣缸竄入曲軸箱內，容易使機油老化、品質變差和乳化。

（4）不按工藝要求檢修。發生空壓機機油乳化后更換機油時，如果不按工藝要求擦拭清潔曲軸箱內部件，污油清理不干凈，則新換的機油很容易再次發生污染乳化。

（5）雨水飄入曲軸箱內。曲軸箱設有透氣孔，在空壓機曲軸轉動時，作為透氣的通道，可避免曲軸箱內因背壓過高產生的危害。但遇下雨時，由于冷卻間的百葉窗通風工作，容易通過透氣孔吸入雨水進入曲軸箱，使機油乳化。

3 解決方案

3.1 改造中間冷卻器排水閥

空壓機冷卻器原來裝的是自動型排水閥，其工作原理是當空壓機工作時，集氣箱內的空氣壓力將排水閥彈簧壓縮進而關閉排水閥，停止工作時集氣箱內壓力降低，排水閥在彈簧的作用下打開并排出積水。這種自動型排水閥在設計方面存在缺陷，彈簧弱，容易堵塞，使用長久時，集氣箱內的污垢容易堵塞排水閥，致使彈簧不起作用。在實際小輔修交驗中經常出現空壓機冷卻器排水閥失效的情況，僅對南寧機務段2017年一季度交驗的85臺次小輔修機車進行統計，存在空壓機油乳化的有12臺，其中空壓機自動排水閥失效的有8臺，占比66%，如表1所示。

由于冷卻器排水閥失效造成空壓機油乳化的現象占比很高，因此，如何解決冷卻器排水閥失效的問題成為解決空壓機油乳化的關鍵。本文解決方案為：對現有的冷卻器排水閥進行技術改進，把冷卻器自動排水閥改為直通式排水閥，如圖1所示。

排水閥材料采用直徑30 mm、A3的圓鋼，中間開直徑3 mm的小孔，與冷卻器連接位置使用M14螺紋，與排水膠管連接處設計兩道槽，并使用鐵絲固定膠管以防脫落。

使用改進后的樣本在發生空壓機油乳化的機車上進行試驗，雙空壓機壓力工作范圍設為750～900 kPa，工作時間<30 s。運用跟蹤試驗半年后，結果表明排水閥未發生堵塞，空壓機油未發生乳化，改進具有可推廣性。

3.2 改進空壓機出風管逆止閥閥芯蓋

空壓機工作時逆止閥閥芯上升到頂部卡死，防止總風逆流的作用失效，造成總風在下集氣箱冷卻、集水，同時在風閥上集水流入壓縮室，造成氣缸工作環境惡化，最終導致壓縮空氣竄入機體，造成空壓機油乳化。對故障的逆止閥解體后發現閥芯蓋防松止釘脫落，閥芯蓋翻轉，造成逆止閥關閉不嚴。改進方法為：在逆止閥芯蓋兩顆防松止釘上進行點焊處理，防止逆止閥閥芯蓋松脫翻轉造成固死。

3.3 定期拆檢、更換氣閥

加強對材料部門采購空壓機氣閥的認證審查工作，使用有生產資質廠家生產的材料。并建議在內燃機車第3次小修時對空壓機氣缸蓋開蓋檢查，更換磨損的氣閥。

3.4 嚴格按工藝要求檢修空壓機

駐段驗收室與技術部門制定一套更換空壓機油的作業流程圖和作業指導書，并張貼在班組，要求在更換空壓機油時，需要注意以下操作要點：徹底抽凈舊油，使用柴油清洗油底殼、濾網、曲軸、連桿并用毛巾擦拭干凈，加入新機油。

3.5 加裝空壓機曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務員機車保養制度

對空壓機曲軸箱通氣孔前部位置進行加裝改進，加裝一塊擋水板，防止水滴或水汽進入曲軸箱。將“雨天行車司機應關閉NPT5型空壓機旁百葉窗”條款納入《機車運用保養制度》，同時利用“學習會”等資源向司機廣泛宣傳，遇到雨天行駛時及時關閉冷卻間下部百葉窗，讓乘務員了解雨水吸入冷卻間的嚴重危害。

4 結語

制動系統的安全是列車運行安全的重中之重。從南寧機務段技術部門對2017年機破事故件數、臨修、碎修件數統計看，制動系統所占比例較高，從駐段驗收室對2017年所交驗機車發現的“三修”不良處統計，制動系統占40%，尤其是風源裝置的故障最為突出。通過分析，得出DF4內燃機車空壓機油乳化的原因主要有中間冷卻器排水閥堵塞、出風管路逆止閥關閉不嚴、氣閥關閉不嚴或者活塞、活塞環密封不良、不按工藝要求檢修、雨水漂入曲軸箱內等五個方面。針對上述原因提出相應的解決方案：改造中間冷卻器排水閥;改進空壓機出風管逆止閥閥芯蓋;定期拆檢、更換氣閥;嚴格按工藝要求檢修空壓機;加裝空壓機曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務員機車保養制度。目前，南寧機務段玉林檢修車間承修的內燃機車已經實施了部分加改方案，裝車試用半年來，從運用部門、臨修部門、檢修部門反饋的信息看，取得不錯的效果。經過加改的機車出現風源系統故障已經大幅降低，2017年下半年只發生了1件風源系統途中故障，同比減少了66%，確保了列車運行安全，完成了南寧局集團公司提出的“強基達標、提質增效”年度目標。

參考文獻：

[1]馮傳榮.NPT5型空壓機機油乳化的原因分析及對策[J/OL].http：∥www.chinaqking.com/yc/2017/995416.html.2017-12-19.

[2]曹 磊，段緒連.HX_D3型機車壓縮機油乳化原因分析及應對措施[J].電力機車與城軌車輛，2014（3）：93-94.