「理論探索」神華號交流機車總風缸自動排水閥的研究與應用

0.引言

隨著機車應用水平的提高，對機車壓縮空氣的乾燥和淨化提出了更高的要求。神華號交流電力機車各類風缸及貯風裝置的排水裝置，一直沿用最原始最簡單的手動截門式排水塞門。在目前過載的執行工況下，此種排水塞門已無能力滿足運輸的需求。當機車執行時間較長時，乘務人員往往無法及時開啟排水塞門排水。長期運用，大量水汽冷凝水就會積存在各類風缸及空氣管路貯風裝置中，並隨著壓縮空氣進入制動系統各部，造成管路鏽蝕、各閥卡滯、管路凍結、機車制動失靈等故障，直接影響行車安全。

為了解決傳統的手動截門式排水塞門無法及時排水的缺點，研製一種機車自動排水裝置，安裝機車各類風缸及貯風過濾裝置（如油水分離器）排水口，與空壓機的工作週期相適應，能夠及時排出空氣管路及總風缸內的冷凝水，防止機車空氣管路系統中冷凝水進入制動裝置，保障機車在運用及檢修時的行車安全，避免使用單位遭受重大的經濟損失。

1.

神華號機車總風缸自動排水閥結構組成

神華號交流機車自動排水裝置由控制系統，控制風源管路，自動排水閥，過濾元件等部件組成。自動排水閥分為手動排水功能元件及自動排水功能元件，自動排水功能元件又由上閥座、中間體、下閥蓋3部分組成。

在上閥座上安裝有手動排水功能元件以及過渡連線法蘭元件。手動排水功能元件設有手動排水手輪及排水嘴；過渡連線法蘭元件內部安裝有過濾元件，在方便安裝連線的同時對進入閥體的液體進行粗濾，防止韝鞴卡制。

中間體的中央部分設有一個自動排水韝鞴和復位彈簧，韝鞴杆上裝有兩個相對稱的半球閥。雙閥口、雙半球手動排水閥可實現自動排水、手動排水和手動故障切除。

下閥蓋上設有4個螺栓孔，它一方面形成韝鞴上方的壓力空腔，另一方面透過4個M6螺栓和O型密封圈將中間體和上閥座聯接成一個整體。

電空閥是控制系統的關鍵部件，安裝在機車內部，透過管路連線與自動排水閥共同組成機車的自動排水系統。

自動排水閥外形結構示意圖如圖1所示。

圖1 神華號交流機車總風缸自動 排水閥外形圖

2.

神華號機車總風缸自動排水閥工作原理

神華號機車總風缸自動排水閥總風缸自動排水閥工作原理：空氣壓縮機開始工作時，先後兩次開啟和關閉排水閥，每次以1~2s時間排水；空氣壓縮機再次工作時壓力達到600kPa時，先後再次開啟和關閉排水閥，每次以1~2s時間排水。如圖2所示。

圖2自動排水閥工作原理圖

2.1第一次排水

當空氣壓縮機開始工作時，空氣壓縮機的電磁接觸器閉合時，同時也接通了控制排水閥動作的電空閥。電空閥得電開啟空氣通路，使總風缸的壓縮空氣經電空閥和控制風管進入排水閥上閥座的控制風入口。再經節流孔進入下閥蓋的自動排水韝鞴下方的壓力室，迫使韝鞴壓縮復位彈簧逐漸上移，上半球閥逐漸開啟閥口M，上閥座空腔中的積水，在總風缸壓力的作用下經自動排水彎嘴排出體外。

2.2第一次排水結束

當空氣壓縮機繼續運轉，電空閥繼續向排水閥供風，自動排水韝鞴繼續上移，直至下半球閥關閉閥口N，第一次排水結束。

2.3第二次排水

當空氣壓縮機停止工作時，由於電磁接觸器失效，使控制排水閥動作的電空閥失電，截斷總風缸通向排水閥的通路。此時排水閥韝鞴下方的壓縮空氣經節流孔、連線管路返回電空閥，並經電空閥上的排氣口排向大氣。此時，自動排水韝鞴在復位彈簧及總風缸空氣的壓力作用下緩緩下移，閥口N開啟，下半球閥還未接觸閥口。上閥座空腔中的積水經自動排水彎嘴排出體外。

2.4第二次排水結束

當韝鞴逐漸下移，上半球閥關閉閥口M，第二次排水結束。

2.5手動排水

將手動排水閥手輪逆時針方向旋轉，逐漸開啟手動排水口，即將上閥座空腔中的積水排出。

2.6手動故障切除

手動排水閥手輪逆時針方向旋轉至止點，球面閥座切斷上閥座空腔與各閥口的通路，以實現手動故障切除，此閥處於手動關閉。

2.7非工作狀態

當空氣壓縮機不工作時，總風缸中的積水透過聯接法蘭，經排水閥通道流入排水閥上閥座空腔內。此時，中間體內的自動排水韝鞴在復位彈簧和總風缸壓力的作用下，使下半球閥關閉閥口，積水不能排出。

3.

神華號機車總風缸自動排水閥安裝方法

3.1準備工作

備好安裝所需的產品、備件、工具等裝置。

3.2拆掉機車下車體排水管部分

將機車總風缸排水管壓板鬆開，拆卸掉下車體排水管部分。

3.3安裝過渡接頭、連線法蘭、排水堵頭和排水閥

將過聯接法蘭（纏生料帶）一端擰入過渡接頭，另一端擰入排水閥閥體，將排水堵頭擰入閥體右端M14排水口。將自動排水閥裝入聯接法蘭，調整好方向。

3.4安裝附屬部件

安裝排水閥接頭體、感應加熱裝置，風源管路的佈置必須兼顧車體結構、佈線方案等機車其他系統，在總體佈置許可條件下擇優佈置。在允許的條件下，應選擇最短路徑佈置。

3.5布管

按照原理圖及管路佈置圖連線好控制風管管路。

（1）取風位置。管路取風位置選擇在機車乾燥器上方進氣管路的接頭處。（2）壓力範圍。控制風源工作壓力範圍為600~900±20kPa。

（3）布管原則。控制風源管路的佈置必須兼顧車體結構、佈線方案等機車其他系統，在總體佈置許可條件下擇優佈置。在允許的條件下，應選擇最短路徑佈置。

3.6安裝固定管卡

管路應便於操作、檢查和維修。安裝時必須用管夾固定，應滿足美觀與簡統要求。

3.7完工檢查

（1）檢查管路的走向是否正確；

（2）檢查截斷塞門是否處於開通狀態；

（3）檢查自動排水閥是否處於自動排水狀態；

（4）檢查管路接頭是否擰緊，連線線是否處於防護狀態；

（5）檢查管卡是否安裝牢固。

4.

啟機試驗

神華號交流機車自動排水閥裝車後應做洩漏及效能試驗。

4.1洩漏試驗

洩漏試驗應在首次排水週期後進行。

（1）檢查手動排水嘴及自動排水彎嘴處無洩漏。

（2）逆時針旋轉手動排水裝置手輪，此時應有氣體或水氣混合物從手動排水嘴排出；繼續逆時針旋轉手把止端，自動排水閥處於全關閉狀態。

（3）處於全關閉狀態時自動和手動排水嘴均無洩漏現象。

（4）順時針旋轉手動排水裝置手把至止點，恢復裝置至自動排水狀態。

4.2效能試驗

過程：總風缸壓力達到600~900±20kPa時，總風缸控制開關處在自動位時，風泵工作中排水閥自動實現多次排水；未發生因閥體常排風現象時，排水閥手輪應在自動位。

4.3關閉手動排手輪

在使用過程中，當出現不明原因故障時，首先關閉排水閥上手動排水手輪（逆時針旋轉至止端；注意擰緊力度不易過大，擰緊即可）。

5.

使用維護

5.1檢查一級修程

（1）機車執行時間：6個月或7~8萬km。

（2）範圍：①更換過渡聯接法蘭中的過濾元件；②檢查手動排水功能元件密封效能；③保養潤滑：用優質空氣制動機用潤滑脂或矽基潤滑脂潤滑韝鞴和密封件；④檢查自動排水功能元件自動排水週期是否符合規定要求。

5.2檢查二級修程

（1）機車執行時間：1年或15萬km。

（2）範圍：①按照檢修工藝要求對自動排水閥進行解體檢修。②按照試驗大綱要求進行效能試驗。③更換所有橡膠密封件、進氣濾網、排水過濾元件。④更換閥座。⑤更換復位彈簧。⑥按電空閥檢修工藝要求進行檢修。⑦安裝排水閥2年更換排水閥進氣口內M5銅過濾器，更換排水閥連線法蘭過濾元件。

6.

應用情況

神華號交流機車空氣管路系統自動排水裝置是專為及時排除空氣管路系統中冷凝水，減少制動裝置損失，提高機車執行安全而研製開發的，從源頭緩解了冷凝水隨壓縮空氣進入機車各風管及制動系統，使得機車風管、風缸中的積水、汙物能夠及時全部排出，解決制動系統中因空氣管路中的積水、汙物引起的諸多故障。在神華號交流機車上安裝以來，至今狀態良好，試用期間未發生因排水閥失效、排風水止，安裝不牢固導致的機車故障；同時，機車自動排水閥與風泵同步起停工作可靠，能及時將空氣管睡中的積水排掉，減少和預防了空氣管路及閘、閥的鏽蝕，以及因積水引發的制動系統相關裝置故障，該裝置質量移定，使用效果良好。

作者：徐楨

本文刊發於《中國高新科技》雜誌2020年第22期

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