DG-2型风源净化装置工作原理及常见故障探讨

雒新军

（兰州市轨道交通有限公司运营分公司，甘肃 兰州 730000）

1 DG-2型风源净化装置概述

DG-2型风源净化装置是兰州轨道交通1号线内燃机车风源系统的重要组成，其作用是清除压缩空气中所含的水、油污、尘埃等杂质颗粒，保证空气压缩机为内燃机车提供干燥、洁净的持续风源，防止压缩空气流经内燃机车制动系统中的管道和各阀件时产生锈蚀、堵塞、凝结水、结冰等现象，可避免由上述现象引起的制动失灵而造成的行车事故，并可延长制动机的检修周期。

DG-2型风源净化装置具有自动周期性排水和干燥剂状态监测等功能。该风源净化装置采用高吸附性整体式分子筛结构、干燥滤清一体化结构、所有阀类集成化结构，充分实现了设备的小型轻量化，控制元件等关键电器部件采用进口技术，提高了设备的运用可靠性和稳定性。经该装置压缩空气的温度为-40 ℃～+55 ℃，且处理后的压缩空气最高温度与环境温度之差不大于20 ℃。主要技术参数见表1。

表1 主要技术参数

2 DG-2型风源净化装置结构组成

DG-2型风源净化装置主要由干燥筒总成、底盘总成、吊装架组成、控制箱组成及旁管路组成。该装置完全采用集成化结构[1]，将干燥筒、滤清筒和再生风缸集成为双层结构的简体，将安全阀、止回阀、排泄阀集成在底盘上，实现了小型轻量化。该设备还采用了模块式高性能分子筛吸附剂，吸附性能提高30%，并具有寿命等特点。

2.1 DG-2型风源净化装置干燥筒组成

干筒体内由下向上安置了干燥芯支架、网孔板、过滤网芯、橡胶垫、吸附剂芯和“O”型圈；筒体内外夹层空间用于储存再生空气；过滤网芯用于拦截液态水、油及大颗粒尘埃；吸附剂芯用于吸附空气中的水蒸气，使湿空气进行干燥，在吸附剂芯的顶部有过滤网，用于拦截悬浮微尘（图1）。干燥筒是完成压缩空气干燥净化的核心部件。

图1 干燥筒总成

2.2 DG-2型风源净化装置底盘组成

底盘总成主要控制着干燥筒的进气、排气，安装在干燥器的下部，阀口根据电气控制的电磁阀所发出的压缩空气指令来控制开闭。排泄阀的作用是将再生过程中的干燥过程积存的油、水、尘埃等杂质排出至大气中；止回阀的作用是防止总风缸压缩空气倒流回至干燥筒中；安全阀的作用是防止吸附剂芯长期堵塞而影响供风（图2）。

图2 底盘总成

2.3 DG-2型风源净化装置控制箱组成

控制箱主要包括电磁阀、转换中间继电器、温度开关和温控中间继电器；电磁阀的作用是再生时打开再生风室与排泄阀部的气路，导通排泄阀口；转换中间继电器的作用是实现空气压缩机与电磁阀的反向带电；温度开关和温控中间继电器作用是实现冬季通过加热管对排泄阀部进行加热，防止排泄阀口出现凝结水结冰堵塞。

3 DG-2型风源净化装置工作原理

DG-2型风源净化装置是由单塔干燥器进行干燥净化和无热再生交替工作式的除湿净化装置[2]，该风源净化装置只适用于空气压缩机间歇泵风工况，不能满足空气压缩机连续供风工况。

3.1 DG-2型风源净化装置干燥过程工作原理

当内燃机车上的空气压缩机运转泵风时，此时DG-2型风源净化装置上的电磁阀处于失电状态，对排泄阀部不发出压缩空气指令，排泄阀口处于关闭状态。饱和湿空气由空气压缩机出口经后冷却器进入进气阀座，湿空气经DG-2型风源净化装置进风口并沿箭头的方向向上流入，经过干燥塔下部的滤网芯时，除去部分较大的液态水滴、油滴及尘埃等杂质使压缩空气基本成为饱和的净化空气；然后将饱和的净化空气送到干燥床，流经干燥床上的吸附剂芯时，吸附剂吸附压缩空气中的水蒸气，使压缩空气经吸附剂芯后成为干燥净化空气，经干燥后的净化空气借助压力打开出气口的止回阀，将干燥净化的空气送向总风缸（图3）。

图3 风源净化装置干燥过程工作原理

风源净化装置向总风缸持续充风的同时，有一部分净化空气经顶部的节流孔流向再生气室A，对再生气室A进行充气。干燥过程一直延续到内燃机车上的空气压缩机停止泵风。

3.2 DG-2型风源净化装置再生过程工作原理

当总风缸压力达到规定的最高定压时，内燃机车上的空气压缩机停止泵风，此时DG-2型风源净化装置上的电磁阀处于得电状态，电磁阀得电励磁，连通再生气室A与排泄阀部之间的气路；通过电磁作用力打开排泄阀阀口，使干燥塔内部的压缩空气连同干燥塔下部滤网芯上的水滴、油滴及尘埃经排泄阀口排向大气。同时再生气室A中的压缩空气经节流孔膨胀成为近似大气压力的干燥空气，从DG-2型风源净化装置干燥塔由上而下流经干燥床上的吸附剂芯，将脱附的水蒸气带入大气中，让吸附剂重新恢复吸附性，使DG-2型风源净化装置恢复其净化功能[3]。

当再生气室A内的空气压力降至约30 KPa时，排泄阀口在恢复弹簧的作用下，使其排泄阀口关闭，从而导致DG-2型风源净化装置再生过程结束（图4）。

图4 风源净化装置再生过程工作原理

当总风缸压力达到规定的最低定压时，内燃机车上的空气压缩机又开始泵风，从而使风源净化装置又进入干燥过程。DG-2型风源净化装置就是这样随着空气压缩机的启动和停止，干燥塔反复进行干燥和再生过程。

4 故障原因及处理方法

DG-2型风源净化装置在兰州轨道交通有限公司日常的检修和运用中，主要容易发生排泄阀排风不止和排泄阀不排风两类故障[4]，下面结合兰州轨道交通1号线内燃机车的检修实际情况来探讨这2类故障发生的原因及处理方法。

4.1 空气压缩机泵风过程中排泄阀排风不止

当空气压缩机在泵风过程中发现排泄阀排风不止时，一般情况下造成此类故障的原因有：一是排泄阀内部存有杂质卡住阀口；二是排泄阀的组成橡胶垫破损；三是排泄活塞杆上的紧固螺栓存在松动、脱落现象；四是排泄阀弹簧发生疲劳变形等情况。针对上述故障现象逐一进行分析。

（1）排泄阀内部存有异物

当排泄阀内部存有异物时，使排泄阀口无法正常关闭，导致干燥塔内腔与排泄阀的阀口连通，造成干燥塔排泄阀排风不止。原因是当空气压缩机泵风时，排污阀的阀口被进入的异物卡住，导致排泄阀盖无法复位关闭阀口，造成来自空气压缩机的部分空气从排污阀的阀口排出。

处理方法：须拆卸排泄阀部件，并对排泄阀部件进行分解清洁，将卡入排泄阀口的杂质清洗干净，然后对排泄阀部件重新组装，组装排泄阀部时须对密封圈垫及金属滑动面上均匀涂抹一层润滑脂，最后重新安装故障消除。

（2）排泄阀的组成橡胶垫破损

由于压缩空气中含有一定的油杂质，含油杂质的压缩空气与排泄阀的组成橡胶垫接触，容易导致橡胶件老化和腐蚀[5]，造成排泄阀的组成橡胶垫的破损；当空气压缩机泵风时，排泄阀的组成橡胶垫密封不严，导致来自空气压缩机的部分空气会从排泄阀的组成橡胶垫破损处漏向排泄阀口，造成干燥塔工作异常，排泄阀口排风不止。

处理方法：发生该故障时，需要对排泄阀部件进行分解清洁，检查组成橡胶垫表面是否存在损伤，如果橡胶垫有0.4 mm的凹痕或膨胀超过0.2 mm时，需要更换排泄阀橡胶垫，然后将排泄阀部件重新组装（组装时须对有密封圈垫及金属滑动面上均匀涂抹一层润滑脂），即可消除此类故障。

（3）排泄阀活塞杆上的紧固螺栓存在松动、脱落现象

当检修人员在检修过程中，发现排泄活塞杆上的紧固螺栓存在松动、脱落现象，此时由于排泄阀螺杆的螺母松脱，复位弹簧会自由伸长，将排泄阀阀口打开，造成排泄阀失效，导致来自空气压缩机的部分空气会从排泄阀口排出。

处理方法：发生该故障时，检修人员须使用排泄阀拆装专用工具将排泄活塞组件重新进行组装，排泄活塞组装后应在排泄活塞套内能够滑动且动作灵活自如，检修人员使用手指堵住排泄活塞套上的小孔，按压排泄活塞（最大行程位置），应有明显的气阻感并不会产生压到底的现象；将排泄阀部件重新组装后即可消除此类故障。

（4）排泄阀活塞复位弹簧故障

当干燥塔排泄阀复位弹簧故障时，一般复位弹簧故障现象主要表现为弹力变弱或弹簧折断，排污阀盖不能正常复位关闭，导致来自空气压缩机的部分空气会直接通过排泄阀口排出。

处理方法：此类故障一般发生在内燃机车使用年限较长，造成排泄阀活塞复位弹簧疲劳，导致复位弹簧弹力变弱（排泄阀活塞复位弹簧自由高不得低于45 mm），或者弹簧材质变硬造成弹簧折断。发生该故障时，我们只能更换排泄阀复位弹簧，然后重新组装排泄阀部件，即可消除此类故障。

（5）排泄阀活塞磨损或损伤

当排泄阀活塞安装角度不正确或者有异物卡入活塞活动面中时，排泄阀工作过程中过大的尘埃粒子和机械杂质容易产生运动零件的磨损或拉伤，导致排泄阀活塞壁损伤，使排泄阀口与排泄阀杆件无法密封，当空气压缩机进行泵风时会造成排污阀口排风不止。

处理方法：发生该故障时，工作人员需要对排泄阀部件进行分解清洁，检查排泄阀活塞滑动面上是否存在划痕，如果有微小划痕可以通过磨光校正，但必须确保尺寸和表面光洁度，否则必须更换。

4.2 空气压缩机停止泵风时排泄阀排风不止

需要检查出风口的止回阀部有无杂物垫住阀口、止回阀组成橡胶面有无损伤、止回阀弹簧是否疲劳变形。当出风口逆止阀密封不严时，干燥净化过的空气就会逆流再生储气室，通过排泄阀阀口排出，造成排泄阀排风不止现象。此类故障可以参照4.1中的排泄阀自身故障处理方法处理。

4.3 空气压缩机停止泵风时排泄阀口不排风

当空气压缩机停止泵风时，发现排泄阀口未出现排风现象，一般情况下造成此类故障的原因有：一是排泄阀控制电磁阀故障；二是干燥塔加热装置故障[6]；三是排泄阀固死。具体情况分析如下。

（1）排泄阀控制电磁阀故障

当排泄阀的控制电磁阀故障时，干燥塔再生过程中电磁阀无法得电励磁，导致排泄阀无法动作，排泄阀口处于关闭状态，使再生气室A与排泄阀口之间的气路断开，从而造成空气压缩机停止泵风时排泄阀口无法排风[7]。

处理方法：发生此类故障时，首先检查电磁阀电源线缆接头是否松脱或虚接，当发现电磁阀接线存在故障时，对故障点的接线重新安装紧固处理；其次检查电磁阀是否损坏，如果电磁阀本体存有损伤等造成电磁阀无法工作时，此时也只能更换电磁阀。

（2）干燥塔加热装置故障

当温度开关和温控中间继电器故障，导致干燥器加热装置无法正常工作，尤其在冬季时期外界气温低0 ℃以下，使排泄阀口出现的凝结水无法及时排除，凝结水易结成冰，从而造成排泄阀动作不良，排泄阀口无法打开，导致干燥器排泄阀口无法正常排风。

处理方法：检查温度开关和温控中间继电器电源线缆接头是否松脱或虚接，当发现温度开关和温控中间继电器接线存在故障时，对故障点的接线重新安装紧固处理；其次检查电磁阀是否损坏，如果温度开关和温控中间继电器本体存有损伤等造成电磁阀无法工作时，此时也只能更换相应的电气元件才能恢复干燥塔功能。

（3）排泄阀固死

由于干燥塔排泄阀的工作环境比较恶劣，日常保养不及时，会造成油水混合物腐蚀排泄阀活塞或活塞杆，导致排泄阀固死，使排泄阀无法正常工作，造成排泄阀再生状态下阀口无法正常打开进行排风。

处理方法：拆卸排泄阀部件，并对排泄阀部件进行分解清洁，然后对排泄阀部件重新组装，组装时，在所有密封圈、“O”型圈及金属滑动面上均匀涂抹一层润滑脂；最后确认排泄阀部件动作良好后再重新安装；若组装后的排泄阀部件动作不良时，此时只能更换排泄阀。

4.4 应急处置

为了防止干燥塔的故障影响内燃机车行车，干燥塔在结构设计上布置了旁通结构[8]，若风源净化装置在运用过程中出现排泄阀排风不止或不排风现象时，关闭干燥塔的进风管路折角塞门和出风管路折角塞门，打开旁通支路折角塞门，使压缩空气不经干燥净化处理直接从旁通支路进入总风缸，以确保车辆用风。

5 结束语

以上是DG-2型风源净化装置的结构组成、工作原理、故障分析及处理措施，其主要故障类型有空气压缩机泵风过程中排泄阀排风不止，空气压缩机停止泵风时排泄阀排风不止，空气压缩机停止泵风时排泄阀口不排风，以及日常运用时的故障应急处置办法。通过运用和维修相结合，保证风源净化装置的检修质量，提高其工作效率，从而确保机车安全运行。