DG-2型風(fēng)源凈化裝置工作原理及常見故障探討

雒新軍

（蘭州市軌道交通有限公司運營分公司，甘肅 蘭州 730000）

1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置概述

DG-2型風(fēng)源凈化裝置是蘭州軌道交通1號線內(nèi)燃機車風(fēng)源系統(tǒng)的重要組成，其作用是清除壓縮空氣中所含的水、油污、塵埃等雜質(zhì)顆粒，保證空氣壓縮機為內(nèi)燃機車提供干燥、潔凈的持續(xù)風(fēng)源，防止壓縮空氣流經(jīng)內(nèi)燃機車制動系統(tǒng)中的管道和各閥件時產(chǎn)生銹蝕、堵塞、凝結(jié)水、結(jié)冰等現(xiàn)象，可避免由上述現(xiàn)象引起的制動失靈而造成的行車事故，并可延長制動機的檢修周期。

DG-2型風(fēng)源凈化裝置具有自動周期性排水和干燥劑狀態(tài)監(jiān)測等功能。該風(fēng)源凈化裝置采用高吸附性整體式分子篩結(jié)構(gòu)、干燥濾清一體化結(jié)構(gòu)、所有閥類集成化結(jié)構(gòu)，充分實現(xiàn)了設(shè)備的小型輕量化，控制元件等關(guān)鍵電器部件采用進口技術(shù)，提高了設(shè)備的運用可靠性和穩(wěn)定性。經(jīng)該裝置壓縮空氣的溫度為-40 ℃～+55 ℃，且處理后的壓縮空氣最高溫度與環(huán)境溫度之差不大于20 ℃。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置結(jié)構(gòu)組成

DG-2型風(fēng)源凈化裝置主要由干燥筒總成、底盤總成、吊裝架組成、控制箱組成及旁管路組成。該裝置完全采用集成化結(jié)構(gòu)[1]，將干燥筒、濾清筒和再生風(fēng)缸集成為雙層結(jié)構(gòu)的簡體，將安全閥、止回閥、排泄閥集成在底盤上，實現(xiàn)了小型輕量化。該設(shè)備還采用了模塊式高性能分子篩吸附劑，吸附性能提高30%，并具有壽命等特點。

2.1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥筒組成

干筒體內(nèi)由下向上安置了干燥芯支架、網(wǎng)孔板、過濾網(wǎng)芯、橡膠墊、吸附劑芯和“O”型圈；筒體內(nèi)外夾層空間用于儲存再生空氣；過濾網(wǎng)芯用于攔截液態(tài)水、油及大顆粒塵埃；吸附劑芯用于吸附空氣中的水蒸氣，使?jié)窨諝膺M行干燥，在吸附劑芯的頂部有過濾網(wǎng)，用于攔截懸浮微塵（圖1）。干燥筒是完成壓縮空氣干燥凈化的核心部件。

圖1 干燥筒總成

2.2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置底盤組成

底盤總成主要控制著干燥筒的進氣、排氣，安裝在干燥器的下部，閥口根據(jù)電氣控制的電磁閥所發(fā)出的壓縮空氣指令來控制開閉。排泄閥的作用是將再生過程中的干燥過程積存的油、水、塵埃等雜質(zhì)排出至大氣中；止回閥的作用是防止總風(fēng)缸壓縮空氣倒流回至干燥筒中；安全閥的作用是防止吸附劑芯長期堵塞而影響供風(fēng)（圖2）。

圖2 底盤總成

2.3 DG-2型風(fēng)源凈化裝置控制箱組成

控制箱主要包括電磁閥、轉(zhuǎn)換中間繼電器、溫度開關(guān)和溫控中間繼電器；電磁閥的作用是再生時打開再生風(fēng)室與排泄閥部的氣路，導(dǎo)通排泄閥口；轉(zhuǎn)換中間繼電器的作用是實現(xiàn)空氣壓縮機與電磁閥的反向帶電；溫度開關(guān)和溫控中間繼電器作用是實現(xiàn)冬季通過加熱管對排泄閥部進行加熱，防止排泄閥口出現(xiàn)凝結(jié)水結(jié)冰堵塞。

3 DG-2型風(fēng)源凈化裝置工作原理

DG-2型風(fēng)源凈化裝置是由單塔干燥器進行干燥凈化和無熱再生交替工作式的除濕凈化裝置[2]，該風(fēng)源凈化裝置只適用于空氣壓縮機間歇泵風(fēng)工況，不能滿足空氣壓縮機連續(xù)供風(fēng)工況。

3.1 DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥過程工作原理

當(dāng)內(nèi)燃機車上的空氣壓縮機運轉(zhuǎn)泵風(fēng)時，此時DG-2型風(fēng)源凈化裝置上的電磁閥處于失電狀態(tài)，對排泄閥部不發(fā)出壓縮空氣指令，排泄閥口處于關(guān)閉狀態(tài)。飽和濕空氣由空氣壓縮機出口經(jīng)后冷卻器進入進氣閥座，濕空氣經(jīng)DG-2型風(fēng)源凈化裝置進風(fēng)口并沿箭頭的方向向上流入，經(jīng)過干燥塔下部的濾網(wǎng)芯時，除去部分較大的液態(tài)水滴、油滴及塵埃等雜質(zhì)使壓縮空氣基本成為飽和的凈化空氣；然后將飽和的凈化空氣送到干燥床，流經(jīng)干燥床上的吸附劑芯時，吸附劑吸附壓縮空氣中的水蒸氣，使壓縮空氣經(jīng)吸附劑芯后成為干燥凈化空氣，經(jīng)干燥后的凈化空氣借助壓力打開出氣口的止回閥，將干燥凈化的空氣送向總風(fēng)缸（圖3）。

圖3 風(fēng)源凈化裝置干燥過程工作原理

風(fēng)源凈化裝置向總風(fēng)缸持續(xù)充風(fēng)的同時，有一部分凈化空氣經(jīng)頂部的節(jié)流孔流向再生氣室A，對再生氣室A進行充氣。干燥過程一直延續(xù)到內(nèi)燃機車上的空氣壓縮機停止泵風(fēng)。

3.2 DG-2型風(fēng)源凈化裝置再生過程工作原理

當(dāng)總風(fēng)缸壓力達到規(guī)定的最高定壓時，內(nèi)燃機車上的空氣壓縮機停止泵風(fēng)，此時DG-2型風(fēng)源凈化裝置上的電磁閥處于得電狀態(tài)，電磁閥得電勵磁，連通再生氣室A與排泄閥部之間的氣路；通過電磁作用力打開排泄閥閥口，使干燥塔內(nèi)部的壓縮空氣連同干燥塔下部濾網(wǎng)芯上的水滴、油滴及塵埃經(jīng)排泄閥口排向大氣。同時再生氣室A中的壓縮空氣經(jīng)節(jié)流孔膨脹成為近似大氣壓力的干燥空氣，從DG-2型風(fēng)源凈化裝置干燥塔由上而下流經(jīng)干燥床上的吸附劑芯，將脫附的水蒸氣帶入大氣中，讓吸附劑重新恢復(fù)吸附性，使DG-2型風(fēng)源凈化裝置恢復(fù)其凈化功能[3]。

當(dāng)再生氣室A內(nèi)的空氣壓力降至約30 KPa時，排泄閥口在恢復(fù)彈簧的作用下，使其排泄閥口關(guān)閉，從而導(dǎo)致DG-2型風(fēng)源凈化裝置再生過程結(jié)束（圖4）。

圖4 風(fēng)源凈化裝置再生過程工作原理

當(dāng)總風(fēng)缸壓力達到規(guī)定的最低定壓時，內(nèi)燃機車上的空氣壓縮機又開始泵風(fēng)，從而使風(fēng)源凈化裝置又進入干燥過程。DG-2型風(fēng)源凈化裝置就是這樣隨著空氣壓縮機的啟動和停止，干燥塔反復(fù)進行干燥和再生過程。

4 故障原因及處理方法

DG-2型風(fēng)源凈化裝置在蘭州軌道交通有限公司日常的檢修和運用中，主要容易發(fā)生排泄閥排風(fēng)不止和排泄閥不排風(fēng)兩類故障[4]，下面結(jié)合蘭州軌道交通1號線內(nèi)燃機車的檢修實際情況來探討這2類故障發(fā)生的原因及處理方法。

4.1 空氣壓縮機泵風(fēng)過程中排泄閥排風(fēng)不止

當(dāng)空氣壓縮機在泵風(fēng)過程中發(fā)現(xiàn)排泄閥排風(fēng)不止時，一般情況下造成此類故障的原因有：一是排泄閥內(nèi)部存有雜質(zhì)卡住閥口；二是排泄閥的組成橡膠墊破損；三是排泄活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象；四是排泄閥彈簧發(fā)生疲勞變形等情況。針對上述故障現(xiàn)象逐一進行分析。

（1）排泄閥內(nèi)部存有異物

當(dāng)排泄閥內(nèi)部存有異物時，使排泄閥口無法正常關(guān)閉，導(dǎo)致干燥塔內(nèi)腔與排泄閥的閥口連通，造成干燥塔排泄閥排風(fēng)不止。原因是當(dāng)空氣壓縮機泵風(fēng)時，排污閥的閥口被進入的異物卡住，導(dǎo)致排泄閥蓋無法復(fù)位關(guān)閉閥口，造成來自空氣壓縮機的部分空氣從排污閥的閥口排出。

處理方法：須拆卸排泄閥部件，并對排泄閥部件進行分解清潔，將卡入排泄閥口的雜質(zhì)清洗干凈，然后對排泄閥部件重新組裝，組裝排泄閥部時須對密封圈墊及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂，最后重新安裝故障消除。

（2）排泄閥的組成橡膠墊破損

由于壓縮空氣中含有一定的油雜質(zhì)，含油雜質(zhì)的壓縮空氣與排泄閥的組成橡膠墊接觸，容易導(dǎo)致橡膠件老化和腐蝕[5]，造成排泄閥的組成橡膠墊的破損；當(dāng)空氣壓縮機泵風(fēng)時，排泄閥的組成橡膠墊密封不嚴，導(dǎo)致來自空氣壓縮機的部分空氣會從排泄閥的組成橡膠墊破損處漏向排泄閥口，造成干燥塔工作異常，排泄閥口排風(fēng)不止。

處理方法：發(fā)生該故障時，需要對排泄閥部件進行分解清潔，檢查組成橡膠墊表面是否存在損傷，如果橡膠墊有0.4 mm的凹痕或膨脹超過0.2 mm時，需要更換排泄閥橡膠墊，然后將排泄閥部件重新組裝（組裝時須對有密封圈墊及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂），即可消除此類故障。

（3）排泄閥活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象

當(dāng)檢修人員在檢修過程中，發(fā)現(xiàn)排泄活塞桿上的緊固螺栓存在松動、脫落現(xiàn)象，此時由于排泄閥螺桿的螺母松脫，復(fù)位彈簧會自由伸長，將排泄閥閥口打開，造成排泄閥失效，導(dǎo)致來自空氣壓縮機的部分空氣會從排泄閥口排出。

處理方法：發(fā)生該故障時，檢修人員須使用排泄閥拆裝專用工具將排泄活塞組件重新進行組裝，排泄活塞組裝后應(yīng)在排泄活塞套內(nèi)能夠滑動且動作靈活自如，檢修人員使用手指堵住排泄活塞套上的小孔，按壓排泄活塞（最大行程位置），應(yīng)有明顯的氣阻感并不會產(chǎn)生壓到底的現(xiàn)象；將排泄閥部件重新組裝后即可消除此類故障。

（4）排泄閥活塞復(fù)位彈簧故障

當(dāng)干燥塔排泄閥復(fù)位彈簧故障時，一般復(fù)位彈簧故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為彈力變?nèi)趸驈椈烧蹟啵盼坶y蓋不能正常復(fù)位關(guān)閉，導(dǎo)致來自空氣壓縮機的部分空氣會直接通過排泄閥口排出。

處理方法：此類故障一般發(fā)生在內(nèi)燃機車使用年限較長，造成排泄閥活塞復(fù)位彈簧疲勞，導(dǎo)致復(fù)位彈簧彈力變?nèi)酰ㄅ判归y活塞復(fù)位彈簧自由高不得低于45 mm），或者彈簧材質(zhì)變硬造成彈簧折斷。發(fā)生該故障時，我們只能更換排泄閥復(fù)位彈簧，然后重新組裝排泄閥部件，即可消除此類故障。

（5）排泄閥活塞磨損或損傷

當(dāng)排泄閥活塞安裝角度不正確或者有異物卡入活塞活動面中時，排泄閥工作過程中過大的塵埃粒子和機械雜質(zhì)容易產(chǎn)生運動零件的磨損或拉傷，導(dǎo)致排泄閥活塞壁損傷，使排泄閥口與排泄閥桿件無法密封，當(dāng)空氣壓縮機進行泵風(fēng)時會造成排污閥口排風(fēng)不止。

處理方法：發(fā)生該故障時，工作人員需要對排泄閥部件進行分解清潔，檢查排泄閥活塞滑動面上是否存在劃痕，如果有微小劃痕可以通過磨光校正，但必須確保尺寸和表面光潔度，否則必須更換。

4.2 空氣壓縮機停止泵風(fēng)時排泄閥排風(fēng)不止

需要檢查出風(fēng)口的止回閥部有無雜物墊住閥口、止回閥組成橡膠面有無損傷、止回閥彈簧是否疲勞變形。當(dāng)出風(fēng)口逆止閥密封不嚴時，干燥凈化過的空氣就會逆流再生儲氣室，通過排泄閥閥口排出，造成排泄閥排風(fēng)不止現(xiàn)象。此類故障可以參照4.1中的排泄閥自身故障處理方法處理。

4.3 空氣壓縮機停止泵風(fēng)時排泄閥口不排風(fēng)

當(dāng)空氣壓縮機停止泵風(fēng)時，發(fā)現(xiàn)排泄閥口未出現(xiàn)排風(fēng)現(xiàn)象，一般情況下造成此類故障的原因有：一是排泄閥控制電磁閥故障；二是干燥塔加熱裝置故障[6]；三是排泄閥固死。具體情況分析如下。

（1）排泄閥控制電磁閥故障

當(dāng)排泄閥的控制電磁閥故障時，干燥塔再生過程中電磁閥無法得電勵磁，導(dǎo)致排泄閥無法動作，排泄閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，使再生氣室A與排泄閥口之間的氣路斷開，從而造成空氣壓縮機停止泵風(fēng)時排泄閥口無法排風(fēng)[7]。

處理方法：發(fā)生此類故障時，首先檢查電磁閥電源線纜接頭是否松脫或虛接，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電磁閥接線存在故障時，對故障點的接線重新安裝緊固處理；其次檢查電磁閥是否損壞，如果電磁閥本體存有損傷等造成電磁閥無法工作時，此時也只能更換電磁閥。

（2）干燥塔加熱裝置故障

當(dāng)溫度開關(guān)和溫控中間繼電器故障，導(dǎo)致干燥器加熱裝置無法正常工作，尤其在冬季時期外界氣溫低0 ℃以下，使排泄閥口出現(xiàn)的凝結(jié)水無法及時排除，凝結(jié)水易結(jié)成冰，從而造成排泄閥動作不良，排泄閥口無法打開，導(dǎo)致干燥器排泄閥口無法正常排風(fēng)。

處理方法：檢查溫度開關(guān)和溫控中間繼電器電源線纜接頭是否松脫或虛接，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度開關(guān)和溫控中間繼電器接線存在故障時，對故障點的接線重新安裝緊固處理；其次檢查電磁閥是否損壞，如果溫度開關(guān)和溫控中間繼電器本體存有損傷等造成電磁閥無法工作時，此時也只能更換相應(yīng)的電氣元件才能恢復(fù)干燥塔功能。

（3）排泄閥固死

由于干燥塔排泄閥的工作環(huán)境比較惡劣，日常保養(yǎng)不及時，會造成油水混合物腐蝕排泄閥活塞或活塞桿，導(dǎo)致排泄閥固死，使排泄閥無法正常工作，造成排泄閥再生狀態(tài)下閥口無法正常打開進行排風(fēng)。

處理方法：拆卸排泄閥部件，并對排泄閥部件進行分解清潔，然后對排泄閥部件重新組裝，組裝時，在所有密封圈、“O”型圈及金屬滑動面上均勻涂抹一層潤滑脂；最后確認排泄閥部件動作良好后再重新安裝；若組裝后的排泄閥部件動作不良時，此時只能更換排泄閥。

4.4 應(yīng)急處置

為了防止干燥塔的故障影響內(nèi)燃機車行車，干燥塔在結(jié)構(gòu)設(shè)計上布置了旁通結(jié)構(gòu)[8]，若風(fēng)源凈化裝置在運用過程中出現(xiàn)排泄閥排風(fēng)不止或不排風(fēng)現(xiàn)象時，關(guān)閉干燥塔的進風(fēng)管路折角塞門和出風(fēng)管路折角塞門，打開旁通支路折角塞門，使壓縮空氣不經(jīng)干燥凈化處理直接從旁通支路進入總風(fēng)缸，以確保車輛用風(fēng)。

5 結(jié)束語

以上是DG-2型風(fēng)源凈化裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、故障分析及處理措施，其主要故障類型有空氣壓縮機泵風(fēng)過程中排泄閥排風(fēng)不止，空氣壓縮機停止泵風(fēng)時排泄閥排風(fēng)不止，空氣壓縮機停止泵風(fēng)時排泄閥口不排風(fēng)，以及日常運用時的故障應(yīng)急處置辦法。通過運用和維修相結(jié)合，保證風(fēng)源凈化裝置的檢修質(zhì)量，提高其工作效率，從而確保機車安全運行。