廣州地鐵8號線工程車空壓機改造

黃鶴良

（廣州市地下鐵道總公司，510310，廣州∥助理工程師）

廣州地鐵8號線的大部分工程車使用了國產W－0.9／8－B型活塞式空氣壓縮機。該空壓機組在廣州地鐵初期的工程車上使用普遍，但其較高的故障率使得維修及更換十分頻繁，對工程車的日常作業造成了影響。在后來的新線工程車采購中，廣州地鐵選取了斯可絡SCR－10 T螺桿式空壓機作為替代產品，并在新線取得了良好使用經驗。而原有的W－0.9／8－B型活塞式空壓機的故障日趨嚴重，經常出現竄油、皮帶脫皮、曲軸斷裂和底座裂紋等嚴重故障，對該類工程車的運行帶來嚴重的安全隱患。由此，萌發了用斯可絡螺桿式空壓機對工程車進行改裝的設想。

1 改造過程

1.1 調研論證階段

在加裝方案進行設計之前，對新、舊線路工程車的活塞式空壓機組和螺桿式空壓機組的設計、原理及運行工況分別進行了比較，認為活塞式空壓機故障高的原因，不僅僅是空壓機的質量問題。表1為廣州地鐵線網內工程車所用各型空壓機及其傳動方式對比。

由表1可看出，W－0.9／8－B活塞式空壓機在卸載時仍然在轉動，造成活塞環和缸套一直在磨損。此外，空壓機的動力輸入方式也是影響空壓機壽命和故障率的原因之一。工程車制造廠家之所以采用柴油機直接連接皮帶帶動空壓機的設計，原因有兩個：一是小型工程車空間緊湊；二是節約成本。如果要通過改變傳動方式來降低空壓機的故障率，首先是設計難度大，其次是改造成本高。權衡考慮后，認為改造成卸載時磨損較少的螺桿式空壓機是首選。

表1 廣州地鐵線網內工程車所用空壓機及其傳動方式對比

其后對本線使用量最大的DWG網軌檢測車和JX－3DT接觸網作業車的機械、電氣部分做了系統研究，落實了這兩臺車為第一期改造的對象。技術人員在2011年曾多次與工程車制造廠家聯系，借鑒其在廣州地鐵新線工程車上成功的組裝經驗，對DWG網軌檢測車和JX－3DT接觸網作業車的空壓機組改裝原理和螺桿式空壓機組加裝技術進行了系統研討，最終確定了符合本線實際情況的改造方案。

1.2 改造試驗階段

首先進行了螺桿式空壓機組整體改裝，但在最初的工程車上試驗時沒有完全成功。經分析，其主要原因為：①JX－3DT接觸網作業車的各種設備安裝位置緊湊，皮帶撓度過大引起皮帶運轉不穩定；②空壓機油運轉溫度過低，空壓機油乳化嚴重；③DWG網軌檢測車的干燥塔是利用原活塞式空壓機壓力調節閥的壓力控制來進行排水的，新空壓機則是利用壓力調節閥的電信號控制卸載，故新空壓機與干燥塔無法匹配運行。

針對這兩臺工程車的實際情況，組織技術人員進行了改造技術方案的論證，最終確定改造方案為：①調整JX－3DT接觸網作業車的空壓機架的位置，并在空壓機打風要求的范圍內通過適當降低皮帶輪的直徑來降低皮帶的運行線速度，使皮帶運行更穩定；②加裝溫控閥，使空壓機油分大小循環，確保空壓機油溫度迅速上升到70℃；③不改變新空壓機的設計，利用時間循環繼電器實現周期性排風功能，以取代原有的壓力控制模式。通過一系列的技術改造，實現了這兩臺工程車的空壓機組改造。

2 基本原理

改裝后的螺桿式空壓機組仍然使用原工程車的皮帶驅動方式，但更換了皮帶輪，為空壓機提供合適的傳動比。此外，也不改變空壓機原有的電路，仍通過操作臺互鎖繼電器控制供電，并在每個司機室上安裝空壓機故障報警蜂鳴器。

因為新螺桿式空壓機運行時油溫偏低，為潤滑油提供了容易乳化的環境，故潤滑油乳化情況比較嚴重。工程車打風的時間主要集中在啟機初期，所以讓潤滑油迅速升溫是解決潤滑油乳化問題的最好途徑。改造后的螺桿式壓縮機成功解決了潤滑油乳化問題。此外，在空壓機和冷卻器之間加裝溫控閥（見圖1），潤滑油在低溫時直接返回到空壓機而不經過冷卻系統冷卻，使得空壓機的油溫迅速上升。改裝后的螺桿式空壓機組能完全解決潤滑油乳化的問題。

圖1 加裝溫控閥后空壓機的油路

結合DWG網軌檢測車的空氣干燥系統，在改裝的螺桿式空壓機組上加裝時間循環繼電器（見圖2），直接控制干燥系統的再生排風周期，完善空壓機組運用性能。時間循環繼電器的工作周期設定為：機車啟動前先排風，實現空壓機空載啟動的功能，循環延時15min，使其每15min進行一次再生排風，將干燥器內的水分排出。排水時間設定為5s，既能將干燥塔的水分排干凈，也能最大限度地減少對打風的影響。此方法不改變空壓機與干燥塔的總體設計，節省了成本。

圖2 加裝時間循環繼電器后空壓機與干燥塔的氣路

3 改造后空壓機組的主要技術參數

規格型號：SCR10T－10；

額定排氣量：0.9m3／min；

額定排氣壓力：0.9MPa；

冷卻方式：風冷；

壓縮級數：連續、單級；

傳動方式：三角皮帶傳動；

主機額定轉速：5 600r／min；

停機溫度：≤105℃；

壓力調節范圍：0.75～0.9MPa；

打風時間：≤5min。

4 測試試驗及性能確定

2012年1月，在4臺工程車上改裝螺桿式空壓機組，并正式投入試運用。目前，試驗運行已1年多，最大運行小時數已接近2 000h，螺桿式壓縮機主機和傳動皮帶未發生問題，機組運轉噪聲小，循環再生排風裝置安全，整體性能穩定，工作可靠。在驗收該項目時，對DWG網軌檢測車改裝螺桿式空壓機組進行了3次測試，測試情況見表2。

表2 改裝后的螺桿式空壓機組測試結果

經測試，700～800kPa空壓機組打風時間平均值為62s；干燥塔動作正常；潤滑油狀態透明，無乳化現象；整機密封良好。各項數據顯示改裝后的螺桿式空壓機組達到了設計要求。

5 結語

運行實踐證明，SCR10T機車用螺桿式空壓機組能滿足DWG網軌檢測車和JX－3DT接觸網作業車的運用要求，工作性能穩定，優點明顯。由此可見，這兩種型號的工程車改裝螺桿式空壓機組是可行的，方案設計和改造都是成功的。2012年12月，該項目通過了公司驗收。

［1］徐克林.ZG150－1500型電力機車空壓機改造實踐［J］.金屬礦山，2007，12（12）：135.

［2］王蓮芝.螺桿式空壓機機油乳化分析［J］.城市軌道交通研究，2012（10）：93.