李景州，赵广乐

（1.太原中车时代轨道工程机械有限公司北京分公司，北京 100032；2.株洲国创轨道科技有限公司，湖南 株洲 412005）

1 制动风源系统

GCY520 内燃车是中车北京二七机车有限公司研发制造的标准轨距液力传动机车，该车兼容深圳地铁三期7、9、11 号线运营环境和检修设备，满足地铁线路的限界要求，适用于地铁线路的调车或小运转作业，现相关业务已被太原中车时代轨道工程机械有限公司接收。

GCY520 内燃车制动系统采用了成熟的JZ-7 型制动机，并采用了集成化安装工艺，便于检修和维护。该系统主要由风源系统、JZ-7 型制动机、旁路制动、停放制动、紧急制动控制、压力传感器等部分组成。机车风源系统负责生产并提供全车气动器械及列车制动机所需要的压缩空气。风源系统主要由空气压缩机、预留吹扫接口、空气干燥器、总风缸、最小压力阀、截断塞门、止回阀、节流阀、安全阀、总风压力传感器等组成[1]。主要气路如图1所示。

GCY520 内燃车安装有皮带轮驱动的螺杆式空气压缩机，空压机的启停通过机车微机读取总风压力传感器的信号来控制，总风压降至（750±20）kPa 时启动，风压升至（900±20）kPa 时停止，是整车制动系统的空气来源。由于空压机润滑系统依靠机油形成一层油膜来提高机械效率，机油乳化后不仅会造成空压机内部零件的磨损，更会影响打风性能，甚至威胁列车运行安全[2]。

空压机排出的压缩空气如果含有油气、水分和灰尘通常会引起腐蚀和冻结，还会造成气动设备加速磨损。为了提高机车制动机的可靠性，防止管路和配件锈蚀，延长使用寿命和检修周期，在空压机后安装了带电子排水过滤器的空气干燥器，该装置能通过分子筛进一步清除压缩空气中的杂质、液态水和油雾。

2 故障概况

目前在深圳地铁配属的9 台GCY520 内燃车中，由于使用频率的差异，有7 台空压机机油乳化现象尤为频繁和严重，大约每隔半月可清晰的观察到机油变为乳黄色粘稠状。临时采取的办法为人工排掉总风使空压机持续工作30 分钟左右，利用其自身产生的热量使机箱内的水分蒸发掉，试验一段时间后不仅效果不佳，而且经常性更换空压机油也造成了巨大经济损失。此外，有2 台列车在运行过程中总风有泄漏，空压机持续打风，而总风风压无论如何都无法达到设定值，后经排查发现干燥器内部偶发排风不止的故障，严重影响了列车的运用，造成用户用车紧张。

3 原因分析

3.1 机油乳化分析

机油乳化本质上是由于空压机内产生或存留了大量水分，在空压机运转过程中与机油混合形成的。从“人、机、环境”三个方面综合分析，主要有以下影响因素。

图1 风源系统主要气路

图2 空压机系统流程图

3.1.1 湿热空气及人为影响

空压机工作流程如图2 所示，开机时空气经空气滤清器和进气阀进入主机压缩腔，被润滑油冷却后进入油气室，这种含油空气在油气室内经撞击进行第一次气、液粗分，随后经过油细分离器进行第二次气、液精分，当油气室压力达到输出压力后，被压缩的空气通过最小压力阀和后冷却器排出。最小压力阀具有止回作用，可切断后部高压气路，停机时进气止回阀关闭，主机压缩腔内的高压气体返至低压腔使进气阀中的泄压阀动作，将系统压缩空气与进气阀入气口连通后经空气滤清器排出[3]。

深圳地处南方沿海地区，气温常年偏高，且空气湿度平均保持在77%左右。空压机工作时压缩腔内压力剧增会造成水蒸气的在空气中的分压高于饱和蒸汽压，进而发生液化现象并与润滑油混合。在日常的维护保养中，不仅要检查润滑油的油位和状态，还需人工打开空压机底部的放油阀门进行定期排水，如忽略此步骤会加剧机油乳化。

3.1.2 空压机使用率低

空压机启动时，在最小压力阀作用下，优先建立起润滑油循环所需要的压力。润滑油进入温控阀后，经油冷却器或油过滤器并通过喷油口射入机体内。温控阀能控制恒定的润滑油温度及粘度，当润滑油温低于77℃时，温控阀阻断油冷却通路，润滑油经过滤器直接流入机体，可快速积累油温，进而提升排气温度并达到空气露点温度之上。当润滑油高于77℃时，温控阀逐渐打开油冷却通路，至88℃时全开，此时润滑油全部经过油冷却器后再进入机体。

经过现场调研和实测，在设计选型时空压机流量偏大，导致打风速度过快，实际使用率较低。空压机平均每小时打风3-4 次并延时4 分钟，使用率最高仅达到30%。并且总风风压达到后，空压机会转换至空载工况，使得机油温升极其缓慢，导致压缩机喷嘴处温度低于露点温度而析出液态水造成机油乳化。

3.2 干燥器故障分析

3.2.1 分子筛进入止回阀

空气干燥器是由两个干燥塔交替工作的无热再生式除湿净化装置，工作原理如图3 所示。当电控阀Ad 处于得电状态而电控阀Ap 处于失电状态时，右侧进气阀Cd关闭，左侧进气阀Cp 打开，左侧排气阀Bd 开启，右侧排气阀Bp 关闭，此时，A2 塔开始工作吸附，A1 塔进行循环再生。饱和湿空气由开放的进气阀Cp 进入右边干燥塔，沿着箭头的流向，经过干燥器下部的油水分离器除去部分较大的油水气及灰尘，后经分子筛吸附后借助压力差打开出气止回阀并送向总风缸[4]。空气干燥器使用的分子筛为颗粒状，其上方安装有滤网挡板和弹簧，如果分子筛加入的量不足，弹簧压缩量减小，在压缩空气的压力下易吹翻滤网挡板，携带分子筛进入止回阀导致阀芯卡滞无法归位而造成总风泄漏。更严重的是，分子筛被吹成粉末状，一旦通过止回阀进入制动管路系统，后果将不堪设想。

3.2.2 组合阀密封失效

出气止回阀的左右进气室有一小孔相连，经A2 干燥塔吸附净化后的空气有一部分经过小孔流向A1 干燥塔，自上而下带走分子筛内的水分进行循环再生，并带着离心式油水分离器下部的水滴、油滴及尘埃由排气阀排出。组合阀阀芯或阀口损伤、密封橡胶件老化、弹簧疲劳失效，均可能会导致泄漏[5]。

图3 干燥器系统流程图

4 处理办法

4.1 机油乳化处理办法

4.1.1 清洗油路系统

在机油发生乳化后应首先对系统进行完全清洗：将旧油放出加入新油，使空压机运转2～3 小时后，基本使油温保持在60～80℃，将本次加入的机油放出使系统中残留的各种有机物被清洗干净。随后再次加入新油并开机运行三分钟，这时机体油路都被充满，油位会有所降低，补足至max 油位线即可。

4.1.2 提高温控阀精度

为了避免空压机使用率的影响，考虑将温控阀的配合精度提高，减少在油温不高的情况下通过间隙进入散热器的油量，利于油温快速积累，以防温差过大导致水蒸气在喷嘴处液化。具体方案其一是将温控阀83 摄氏度阀芯更换为90 摄氏度阀芯；其二是在散热器进油管路中增加一个单向阀并去掉传感器及电磁阀。

4.2 干燥器故障处理办法

4.2.1 切除干燥器

干燥器设有旁通管路，在干燥器故障无法正常工作时，关闭空压机与干燥器连通管路的阀门，打开旁通管路阀门，使压缩空气直通总风缸，而不影响机车供风。总风缸下部设有自动排水阀，且自动排水阀前装有截断塞门，检查此塞门应为开启状态，排出总风缸内的积水。

4.2.2 排查止回阀

（1）将阀芯座从阀体上旋下来，同时从阀体中取出弹簧和阀芯。

（2）依次将再生螺堵、O 形密封圈和再生螺钉卸下，检查阀垫橡胶状态。

（3）如果发现止回阀阀芯座里出现分子筛粉末，则需要将分子筛清理干净，更换适量的分子筛使其上部弹簧能牢牢压死滤网挡板。

（4）检查总风缸前安装的过滤器，排查分子筛粉末是否进入空气管路中。

4.2.3 排查组合阀

（1）将组合阀左右两边的四个盖卸下来，取出整个排气阀。

（2）松开排气活塞杆上的防松六角螺母，卸下导向块和排气活塞。

（3）将排气活塞杆连同活塞和密封座从活塞套内取出。

（4）检查橡胶件是否老化损坏、阀芯的阀口是否损伤、弹簧是否疲劳失效。

（5）更换状态不佳的密封件，同时将拆卸件清洗干净后倒序装回。

5 结束语

制动系统的故障不分大小，任一故障都有可能严重影响列车的运行安全。对制动系统的故障及时总结和处理，才能做到有的放矢。目前对深圳地铁9 台车初步整改后，经实际上线运用验证，空压机改进效果良好，干燥器故障率大大降低。