CRH3型动车组供风系统湿度控制优化方案

郭同川

摘  要：该文结合CRH3型系列动车组返厂高级修时主风缸排风口、压力测试口和供风管路多处出现凝结水残留的现象，分析动车组供风系统主要部件的工作原理，找出凝结水残留的原因，提出供风系统压缩空气湿度控制的优化方案，杜绝供风系统凝结水残留，防止由于压缩空气湿气引起的腐蚀和冻结，保证列车供风系统和其他系统气动装置可靠工作。

关键词：凝结水;供风系统;压缩空气;湿度控制

中图分类号：U27           文献标志码：A

0 前言

供风系统是动车组的重要组成部分。供风系统为动车组提供洁净和干燥的压缩空气。但是CRH3型系列动车组返厂高级修时，主风缸排风口、撒砂压力测试口和供风管路多处出现凝结水。凝结水造成测试风表和列车总风压力传感器损坏。通过分析动车组供风系统主要部件工作原理，找出凝结水残留的原因，结合应用较为广泛的除湿技术和传感器技术，提出供风系统压缩空气湿度控制优化方案，防止气动装置由于压缩空气湿气影响出现故障和过早磨损，保证各系统气动部件稳定工作。

1 干式空气滤清器工作原理及优化方案

1.1 干式空气滤清器工作原理

干式空气滤清器用来预分离灰尘和粗颗粒，灰尘和粗颗粒分离度可以达到80%，过滤元件用于对吸入空气进行精细过滤。

1.2 干式空气滤清器优化方案

干式空气滤清器仅对空气中大分子的灰尘颗粒进行过滤，而对空气湿度没有进行有效控制。在运营环境特殊性，设备本身承载负荷大，干燥失效率高等因素的影响下，供风系统内部凝结水残留现象在动车组高寒车型中显得尤为突出。建议在干式空气滤清器出风口加装除湿设备，这样可以对空气湿度进行预处理。除湿设备由含有少许金属钛的特殊玻璃纤维载体和活性硅胶复合而成。除湿设备蜂窝状的结构设计，不但能够极大限度地附着吸湿剂，增加湿空气与吸湿剂相互接触的表面积，提高除湿的工作效率，而且具有很高的强度，能够很好地适用于各种复杂的工作环境。除湿设备对空气湿度进行预处理，提高空气质量，可有效降低供风设备对湿度控制承载的负荷，减少干燥器失效后产生凝结水的数量。

2 空气干燥设备工作原理及优化方案

2.1 空气干燥设备工作原理

空气干燥设备根据冷却再生吸附法进行工作。这种方法基于以下的物理过程：潮湿的压缩空气通过由晶硅酸铝制成的干燥剂（吸附质），这种结晶硅酸铝由于其分子结构具有特别大的比内表面，从而可从流经的空气中吸走水蒸气。与其他吸附质相比较，这种吸附质的突出优点是对油很不敏感。所选定的硅酸盐孔隙均匀，其大小正好能吸附水分子，而不能同时吸附较大的油分子。吸附质和干燥风通过吸收压缩空气中的水蒸气，控制压缩空气相对湿度保持在 35% 以下，由此可防止压缩空气中的水分对车辆气动部件造成腐蚀和冻结的影响。

2.2 空气干燥设备优化方案

原有设计方案缺少检测程序，存在干燥剂失效、吸附质再生不完全和干燥设备内部活塞阀转换卡滞等突发情况，无法保证出风口处的压缩空气相对湿度小于35%。

第一，建议加装干燥剂状态检查窗，这样可以使干燥剂状态和干燥设备工作状态一目了然。第二，双塔式空气干燥设备内部阀体由金属构成。阀锥和阀座在转换控制装置设置的固定程序（2 min/次）控制下频繁打开和关闭。残留在压缩空气中最小的油滴和水滴，通过多次环流、涡旋和碰撞后，都落在拉西环的较大表面上，然后结成较大的滴液，在重力的作用下落到下面的集流室中，与从再生干燥剂中吸走水分的空气一起流经阀锥和阀座。在设备长时间的工作过程中，压缩空气中的湿气势必会对阀锥和阀座造成侵蚀，影响活塞阀的转换功能。当干燥设备内部活塞阀转换卡滞时，干燥剂罐长时间处于充气状态，这样会造成干燥剂过饱和，最终导致干燥剂失效。建议将阀体内部的阀锥材质更改为高密树脂，这样可以避免凝结水对阀锥的侵蚀，防止活塞阀转化卡滞的情况发生。第三，主风缸加装压缩空气湿度检测器。压缩空气湿度检测器有很多优点，比如满量程模拟输出，良好的线性度，工作稳定，无失真长距离传输等。检测器通过对主风缸内压缩空气湿度进行检测，可以判断压缩机组工作状态是否正常，压缩空气湿度是否符合要求。

3 冷凝设备工作原理及优化方案

3.1 冷凝设备工作原理

冷凝设备作为供风系统的一部分，用于接收和汇集供风设备制备压缩空气时产生的凝结水。空气干燥器中的凝结水随同从干燥剂罐中出来的气流被导入冷凝设备的凝结水分离器中，通过凝结水分离器的气流产生旋转运动，由此产生的离心力将凝结水和空气分开。凝结水通过凝结水分离器的开口流入凝结水槽中，空气通过软管排入大气。

3.2 冷凝设备优化方案

因为冷凝设备中凝结水排水口不在凝结水槽最底部，所以凝结水槽中存有大量凝结水。为了防止凝结水冻结，水槽中装有加热设备。加热设备工作时，水槽中的凝结水就会大量蒸发，当水槽中的空气湿度比干燥器内部大时，干燥剂罐内吸附质的再生就不能顺利进行。

第一，建议将凝结水排水口安装在水槽最底部，这样水槽不易产生存水，或拆除凝结水槽，直接將空气干燥器中的凝结水和从干燥剂罐中出来的气流通过软管与大气相连。这2种方法都可以避免凝结水蒸发。第二，空气干燥设备中的凝结水随同从干燥剂罐中出来的气流通过排水管导入冷凝设备。排水管的安装高度比冷凝设备低，排水管中会产生存水，通过在干燥器与排水管连接处加装止逆阀，可以防止凝结水回流到干燥设备。

4 主风缸优化方案

主风缸用来储存供风设备制备的压缩空气。当干燥器失效时，压缩空气到达主风缸后，随着压力的减小以及自然冷却而进一步降温，就会析出凝结水。如果主风缸内的凝结水排放不及时，其随压缩空气进入车辆风管和气动部件，就会对车辆制动系统和其他用风系统功能造成影响。建议在主风缸检修阀门A14001处加装凝结水可视和自动排放装置。凝结水可视和自动排放装置由止逆阀、控制单元、风管快接头、透明尼龙风管、电磁阀等组成。主风缸内残留的凝结水通过检修阀门直接进入凝结水可视和自动排放装置。电磁阀在控制单元设定的程序控制下打开和关闭。当电磁阀打开时，主风缸内凝结水随同压缩空气通过透明尼龙风管排向大气。

5 结语

该文对CRH3型系列动车组供风系统主要部件工作原理进行分析，找出凝结水残留的原因，结合相应的技术手段，提出供风系统压缩空气湿度控制的优化方案，杜绝供风系统内部凝结水残留问题的发生。供风设备的工作状态和主风缸内凝结水残留情况得到有效监控。即使供风系统前端设备出现故障，后端设备仍能对压缩空气湿度进行有效控制，从而避免凝结水残留问题的发生，保证列车各系统气动装置可靠工作。

参考文献

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