周春明

(中国铁路郑州局集团有限公司 郑州机务段，河南 郑州 450000)

HXD1D型机车采用2台螺杆式压缩机组作为系统风源，为机车车辆的制动系统提供符合要求的干燥、洁净的压缩空气。郑州机务段共配属33台HXD1D型机车，其中11台安装的为克诺尔公司生产的SL20-5-103/C型压缩机，15台安装的为石家庄嘉祥公司生产的TSA-230ADVII型压缩机，7台安装的为惠州标顶公司生产的BT-2.4/10AD1型压缩机。机车在段运用的过程中，多次出现压缩机润滑油乳化的问题，严重影响了机车的正常运用。

1 问题的提出

由于螺杆式压缩机采用润滑油与空气先混合后分离的压缩方式，所以在潮湿的夏秋季节，润滑油乳化是普遍存在的惯性故障[1]。统计HXD1D型机车压缩机润滑油乳化的情况(见表1)，发现标顶压缩机在夏秋季节润滑油乳化极为频繁，而克诺尔与嘉祥压缩机在同样情况下，出现乳化的次数显著偏少。因此，急需查找标顶压缩机润滑油频繁乳化的原因，并采取针对性措施，以降低使用成本。

表1 HXD1D型机车压缩机润滑油乳化次数统计

2 原因分析

从润滑油乳化条件、压缩机参数、工作模式及换油过程等方面，综合分析标顶压缩机润滑油频繁乳化的原因。

2.1 润滑油乳化条件分析

未饱和空气在保持水分与压力不变的情况下，通过降温使之达到饱和状态时的温度称为露点温度。当温度降至露点温度时，湿空气中便会有凝结水析出。空气湿度越大，其露点温度就越高。当压缩机排气温度低于压缩空气的露点温度时，压缩空气会析出凝结水，析出的水与润滑油混合搅拌后，就会造成润滑油的乳化。冬春季节，空气干燥，湿度低，压缩空气对应的露点温度也偏低，三种型号压缩机在工作时的排气温度都容易达到并超过露点温度，所以基本上不会出现润滑油频繁乳化的情况。夏秋季节，空气湿润，压缩空气对应的露点温度较高，若因为某种原因使得压缩机排气温度经常低于压缩空气的露点温度，就会造成润滑油频繁乳化[2]。

2.2 压缩机参数分析

从表2可以看出，三种压缩机的额定容积流量及额定排气压力均相同，表明在相同空气湿度的工作条件下，三种压缩机内部压缩空气的露点温度相同。因标顶压缩机润滑油乳化率显著偏高，表明在正常运用中，相比于其他两种压缩机，标定压缩机的排气温度偏低。排气温度与温控阀整定值和压缩机运转时间有关[3]。

表2 HXD1D型机车三种压缩机的参数对比

压缩机在设计时，会合理整定温控阀的动作值，用来控制油气筒的温度，使排气温度维持在露点温度之上，以防止压缩空气中水分的析出，进而防止润滑油乳化。从理论上讲，相比于其他两种压缩机，标顶压缩机不应该出现显著乳化的现象。为了验证标顶压缩机的温控阀整定值是否在合理范围之内，在夏秋季节空气湿度较高的条件下，选取轻度乳化的标顶压缩机进行试验，使其连续工作30分钟后，发现润滑油乳化的现象消失。其间油气筒最高温度维持在90度左右，表明标定压缩机的温控阀整定值正常。

在油气筒达到最高恒定温度之前，压缩机运转时间越长其单位体积油的温度就越高，反之就越低。从表2可以看出，三种压缩机使用的是相同型号的润滑油，但标项压缩机的油量远高于其他两种压缩机。油量多使得标项压缩机润滑油在相同工作时间内升温最慢，因此也最容易发生乳化现象。

2.3 压缩机工作模式对润滑油的影响

HXD1D型机车压缩机有两种启动控制模式。在模式一条件下，当机车总风压力低于750 kPa时，靠近非操作端的一台压缩机，单独工作至总风压力达到900 kPa时停止，当机车总风压力低于680 kPa时，两台压缩机同时工作至总风压力达到900 kPa时停止。在模式二条件下，当机车总风压力低于750 kPa时，两台压缩机同时工作至总风压力达到900 kPa时停止。模式一的优点是非操作端压缩机的工作时间长，有利于其润滑油的升温，既适合用风量少的交路，又能满足用风量多的交路，但因操作端压缩机工作时间极短，非常不利于其润滑油的升温。模式二的优点是打风速度快，且能使机车总风维持在较高压力，特别适合于用风量多的交路，但其缺点是压缩机在每次打风时工作时间偏短，油温不易上升，尤其是用风量少时，压缩机打风间隔偏长，油温就更不易维持在较高温度(露点温度之上)。

HXD1D型机车在出厂时，默认设置压缩机在模式二条件下工作，三种压缩机在运用之初均维持在模式二运行。在相同工况下，仅标顶压缩机出现了频繁乳化的现象，表明模式二下的打风时间，不易使其润滑油维持在露点温度之上。将标顶压缩机启动控制模式设置为模式一，通过一段时间的运用观察，发现乳化情况并没有明显改善。分析认为，模式一虽然能有效延长非操作端压缩机的打风时间，但操作端压缩机的打风时间会更短，其润滑油乳化会更严重。经过多次换端操作，两端压缩机润滑油乳化程度达到一致。因此，启动控制模式的转换不能有效解决标顶压缩机润滑油频繁乳化的问题。

2.4 换油过程分析

在压缩机润滑油乳化后换油的过程中，若旧油没有完全排除干净就加入新油，很容易造成新的润滑油再次乳化。在HXD1D型机车出厂配属到段时，标顶压缩机的油散热器上没有安装泄油阀，只有一个泄油堵，且所处的位置无法放置盛油容器。所以在换油时，只能通过压缩机机体上的泄油阀放油。由于散热器在机体下方，因此其内部残存的旧油不能通过机体泄油阀排出，从而造成换油后新、旧油混在一起。

3 改进措施

以上分析发现，标顶压缩机因其润滑油量多，在既有工作模式下不能使油气筒温度维持在露点温度之上，是造成润滑油频繁乳化的主要原因。另外，油散热器未安装泄油阀导致换油不彻底，是造成换油后很快乳化的重要原因。为解决标顶压缩机润滑油频繁乳化的问题，需设法使其油气筒维持在较高且合理的温度，并在换油时彻底放出旧油。因此，提出以下改进措施。

3.1 增加空载模式，延长压缩机运行时间

将压缩机原进气阀更改为带有电磁阀的进气阀，通过控制电磁阀的得失电来实现压缩机的加载与空载。压缩机加载运行时，电磁阀得电使进气阀口正常打开，能对外输出压缩空气；压缩机空载运行时，电磁阀失电使进气阀口处于常闭状态，不对外输出压缩空气。通过增加空载模式开关来实现空载模式的投入与切除。在空气湿度较高的季节，投入空载模式，当压缩机加载运行至机车总风压力达到设定值时，电磁阀失电，压缩机即进入空载运行状态，总风压力不再升高，压缩机润滑油维持在较高温度。压缩机空载运行的6分钟内，当总风压力下降至需要压缩机打风的压力时，电磁阀得电，压缩机加载运行直至机车总风达到设定压力，并再次进入空载运行状态。若没接收到再次打风的指令，压缩机就会退出空载运行并停止工作，直至接收到再次打风的指令。

3.2 安装散热器泄油阀，规范换油工艺

在原散热器泄油堵处安装泄油阀，使用配套的泄油管放油。换油前，先启动压缩机使润滑油温升高，然后再停机换油。在每次换油时，从安装的散热器泄油阀处放油，能充分排除机体内的旧油。加入新油后，使压缩机运行6分钟后，再次放油，使机体内壁清洗干净。待更换油过滤器后，再次加入新油，完成换油过程。

3.3 加强日常检查，及时消除油中水分

在日常的检修整备中，加强对标顶压缩机润滑油的目视检查。当发现润滑油轻度乳化或含少量液态水时，应采取压缩机连续打风30分钟以上的方式，及时消除润滑油中的水分，使润滑油恢复到正常状态，避免进一步乳化。