驼峰气动系统工艺设计研究

【摘 要】驼峰气动系统主要包括压缩空气站和供气管道，本文对驼峰空压机间及相关设施设计进行研究，主要包括：压缩空气消耗量的计算、空压机的选择、空气干燥装置的选择、储气罐容量的选择、供气管道的设计等，并提出设计中的注意事项，为驼峰空压机间及相关设施的设计提供了参考。

【关键词】驼峰气动系统；空压站；供气管道；工艺设计

引言

根据驼峰编组场的作业要求，驼峰空压机间及相关设施系统必须保证不间断地供给气动型车辆减速器、电空转辙机及其他驼峰气动设备可靠动作所需的用气量。

根据单台气动机械的压缩空气消耗量及压缩空气负荷特点计算出整个驼峰编组场的压缩空气消耗量。根据压缩空气消耗量和各型空压机比选出了合适的空压机。计算出储气罐容量并选择储气罐。

压缩空气消耗量计算

驼峰编组场空压机间应能满足车场进行连续解体作业时压缩空气的消耗。因为空压机标明的排气量为自由空气量，每分钟压缩空气实际消耗量计算时必须转换为自由空气量。

空压机的选择

根据计算出的压缩空气消耗量Q，并适当考虑空压机后的辅助设施压缩空气消耗量和管道阻力、泄露损失之后，往上圆整到单机能力为10m?/min或20m?/min的空压机的整数倍，为了保证不间断供气，还应设置两台同前型号的空压机，作为一热储备机组和一冷储备机组。

目前空压机一般选用单机能力为10m?/min或20m?/min的螺杆式空压机。

空气干燥装置的选择

空压机产生的压缩空气，按《驼峰专用气动系统技术条件》规定：压缩空气在进入总供气管道前，应设置空气干燥装置，以消除冰冻和水锈，且空气干燥装置应含除油功能。空气干燥设备的选择，应根据当地气候条件，并经技术经济比较后确定。空气干燥装置应不少于两套，其中一套为备用。

目前，用于压缩空气的干燥装置一般有三种：

冷冻式干燥器

压力露点：1～6 0 C，亦有个别厂家为1～10 0 C，对应处理后的压缩空气含水量为0.68g/m?。该型干燥器对压缩空气无损耗。

吸附式无热再生干燥器

压力露点：-20 0 C，对应处理后的压缩空气含水量为0.01g/m?。该型干燥器需损耗压缩空气15%。

吸附式微热再生干燥器

压力露点：-20 0 C，对应处理后的压缩空气含水量为0.01g/m?。该型干燥器需损耗压缩空气8%。相对于吸附式无热再生干燥器而言，需大约增加10%的电量（相对于空压机电量）。

推荐压缩空气过滤器的配置方式：

采用冷冻式干燥器时：空压机-储气罐-预过滤器-冷冻式干燥器-精过滤器-超精过滤器-用气设备。

采用吸附式干燥器时：空压机-储气罐-预过滤器-超精过滤器-吸附式干燥器-精过滤器-用气设备。

储气罐容量的选择

储气罐的容量应能保证在发生停电故障时能对正在溜放中峰顶已摘钩的车辆进行有效的制动。稳定压缩空气供气系统的压力。进一步分离压缩空气中的油和水。减弱活塞式空压机排出的脉动气流。

储气罐的选择

计算出VQ以后，即可选择储气罐。选择时应注意：储气罐符合国家劳动总局《压力容器安全监察规程》的要求编组场内储气罐力求使用同一类型，一般选用单个容积为V=10m?的储气罐。

横穿站场供气主管道两端（包括驼峰头部和编组线内），都设储气罐。总容积大于VQ。与空压机间合设的储气罐棚内所设储气罐个数除与空压机数量相同外，还需考虑空气干燥装置所需的储气罐。位于驼峰头部一、二制动位空压机间对侧的储气罐棚内所设储气罐个数与空压机数量相同。位于第三制动位编组线两侧一般各设2个储气罐。为保证储气罐的安全使用，储气罐一般设置在棚内。

供气管道设计：供气管道设计必须满足《驼峰专用气动系统技术条件》。比选供气管道各种布置形式，供气管道采用双环布置。

驼峰空压机间及相关设施供气管道设计主要根据管网系统各段的最大负荷，流速和压降等。为限定空气管道中的壓降，流速一般按8～15m/s计算，最大不超过30m/s。根据流速和流量即可确定管道内径。

其他注意事项

穿越站场股道的室外管沟应向“站场、桥涵、房建”三个专业提供相关下序要求。管沟布置时需注意管沟内侧壁预留管支架设置的方位，以方便检修人员通行为准；第三制动位处的室外管沟布置在车辆减速器来车方向的前端，可缩短供气主管道长度。室外管沟要求提出后必须核对“站场、桥涵、房建”专业所出的相关图纸，确保满足所需工艺要求。

空压站房屋要求提出后必须接合房建专业返回的房屋平立剖图纸，核对空压机间跨距对设备摆放（空压机的散热管道）的影响。

空压站房屋方位应保证空压机的散热管道出口朝南。

空压机间起重机的起升高度应充分考虑空压机间内设备安装、维修的要求。

储气罐棚应设计成方便“拆顶”的简易棚，以便储气罐的拆装。

室外储气罐底部自动排污装置应根据实际环境条件判断是否设置保温措施。

室外用电要求包括：自动排污装置、局部电加热装置。室外用电要求除提供用电位置、用电量外，应尽量清晰的提出电缆设置要求。

室外管道的敷设有管沟、低支架、直埋三种方式，除过股道宜采用管沟敷设外，其他应尽量按低支架方式敷设，直埋敷设的管道除应在冻土层以下外，还必须采用沥青漆防腐。

结论

本文对驼峰空压机间及相关设施设计进行了研究，主要包括：压缩空气消耗量的计算、空压机的选择、空气干燥装置的选择、储气罐容量的选择、供气管道的设计等。最后总结了设计中应该注意的其他事项。为驼峰空压机间及相关设施的设计提供了参考。

参考文献：

[1] GB50029-2003，压缩空气站设计规范[S].

[2] TB/T1555-2005，驼峰专用气动系统技术条件[S].

[3] 李岱峰，T.JK T.JY系列车辆减速器[K]，中国铁道出版社，2002.

[4] 宋苛苛，压力管道设计及工程实例[K]，化学工业出版社，2007.

作者简介：李毅（1984-），男，工程师，2009年毕业于天津大学机械制造及其自动化专业，工学硕士。