广州地铁8号线工程车空压机改造

2013-09-25黄鹤良

城市轨道交通研究 2013年7期

黄鹤良

（广州市地下铁道总公司，510310，广州∥助理工程师）

广州地铁8号线的大部分工程车使用了国产W－0.9／8－B型活塞式空气压缩机。该空压机组在广州地铁初期的工程车上使用普遍，但其较高的故障率使得维修及更换十分频繁，对工程车的日常作业造成了影响。在后来的新线工程车采购中，广州地铁选取了斯可络SCR－10 T螺杆式空压机作为替代产品，并在新线取得了良好使用经验。而原有的W－0.9／8－B型活塞式空压机的故障日趋严重，经常出现窜油、皮带脱皮、曲轴断裂和底座裂纹等严重故障，对该类工程车的运行带来严重的安全隐患。由此，萌发了用斯可络螺杆式空压机对工程车进行改装的设想。

1 改造过程

1.1 调研论证阶段

在加装方案进行设计之前，对新、旧线路工程车的活塞式空压机组和螺杆式空压机组的设计、原理及运行工况分别进行了比较，认为活塞式空压机故障高的原因，不仅仅是空压机的质量问题。表1为广州地铁线网内工程车所用各型空压机及其传动方式对比。

由表1可看出，W－0.9／8－B活塞式空压机在卸载时仍然在转动，造成活塞环和缸套一直在磨损。此外，空压机的动力输入方式也是影响空压机寿命和故障率的原因之一。工程车制造厂家之所以采用柴油机直接连接皮带带动空压机的设计，原因有两个：一是小型工程车空间紧凑；二是节约成本。如果要通过改变传动方式来降低空压机的故障率，首先是设计难度大，其次是改造成本高。权衡考虑后，认为改造成卸载时磨损较少的螺杆式空压机是首选。

表1 广州地铁线网内工程车所用空压机及其传动方式对比

其后对本线使用量最大的DWG网轨检测车和JX－3DT接触网作业车的机械、电气部分做了系统研究，落实了这两台车为第一期改造的对象。技术人员在2011年曾多次与工程车制造厂家联系，借鉴其在广州地铁新线工程车上成功的组装经验，对DWG网轨检测车和JX－3DT接触网作业车的空压机组改装原理和螺杆式空压机组加装技术进行了系统研讨，最终确定了符合本线实际情况的改造方案。

1.2 改造试验阶段

首先进行了螺杆式空压机组整体改装，但在最初的工程车上试验时没有完全成功。经分析，其主要原因为：①JX－3DT接触网作业车的各种设备安装位置紧凑，皮带挠度过大引起皮带运转不稳定；②空压机油运转温度过低，空压机油乳化严重；③DWG网轨检测车的干燥塔是利用原活塞式空压机压力调节阀的压力控制来进行排水的，新空压机则是利用压力调节阀的电信号控制卸载，故新空压机与干燥塔无法匹配运行。

针对这两台工程车的实际情况，组织技术人员进行了改造技术方案的论证，最终确定改造方案为：①调整JX－3DT接触网作业车的空压机架的位置，并在空压机打风要求的范围内通过适当降低皮带轮的直径来降低皮带的运行线速度，使皮带运行更稳定；②加装温控阀，使空压机油分大小循环，确保空压机油温度迅速上升到70℃；③不改变新空压机的设计，利用时间循环继电器实现周期性排风功能，以取代原有的压力控制模式。通过一系列的技术改造，实现了这两台工程车的空压机组改造。

2 基本原理

改装后的螺杆式空压机组仍然使用原工程车的皮带驱动方式，但更换了皮带轮，为空压机提供合适的传动比。此外，也不改变空压机原有的电路，仍通过操作台互锁继电器控制供电，并在每个司机室上安装空压机故障报警蜂鸣器。

因为新螺杆式空压机运行时油温偏低，为润滑油提供了容易乳化的环境，故润滑油乳化情况比较严重。工程车打风的时间主要集中在启机初期，所以让润滑油迅速升温是解决润滑油乳化问题的最好途径。改造后的螺杆式压缩机成功解决了润滑油乳化问题。此外，在空压机和冷却器之间加装温控阀（见图1），润滑油在低温时直接返回到空压机而不经过冷却系统冷却，使得空压机的油温迅速上升。改装后的螺杆式空压机组能完全解决润滑油乳化的问题。

图1 加装温控阀后空压机的油路

结合DWG网轨检测车的空气干燥系统，在改装的螺杆式空压机组上加装时间循环继电器（见图2），直接控制干燥系统的再生排风周期，完善空压机组运用性能。时间循环继电器的工作周期设定为：机车启动前先排风，实现空压机空载启动的功能，循环延时15min，使其每15min进行一次再生排风，将干燥器内的水分排出。排水时间设定为5s，既能将干燥塔的水分排干净，也能最大限度地减少对打风的影响。此方法不改变空压机与干燥塔的总体设计，节省了成本。

图2 加装时间循环继电器后空压机与干燥塔的气路

3 改造后空压机组的主要技术参数

规格型号：SCR10T－10；

额定排气量：0.9m3／min；

额定排气压力：0.9MPa；

冷却方式：风冷；

压缩级数：连续、单级；

传动方式：三角皮带传动；

主机额定转速：5 600r／min；

停机温度：≤105℃；

压力调节范围：0.75～0.9MPa；

打风时间：≤5min。

4 测试试验及性能确定

2012年1月，在4台工程车上改装螺杆式空压机组，并正式投入试运用。目前，试验运行已1年多，最大运行小时数已接近2 000h，螺杆式压缩机主机和传动皮带未发生问题，机组运转噪声小，循环再生排风装置安全，整体性能稳定，工作可靠。在验收该项目时，对DWG网轨检测车改装螺杆式空压机组进行了3次测试，测试情况见表2。