電力蓄電池工程車空壓機機油乳化原因及油溫檢測分析

■ 劉洪春??劉丙林??馬桂財??尹星

電力蓄電池工程車空壓機機油乳化原因及油溫檢測分析

■ 劉洪春??劉丙林??馬桂財??尹星

針對電力蓄電池工程車螺桿式空壓機運用過程中的機油乳化現象，從運轉率低、大氣空氣濕度較大和零部件性能未得到驗證方面分析機油乳化原因，并為工程車空壓機加裝油溫檢測記錄裝置。通過對起始油溫高、運轉率高、運轉率低、大氣溫度低且相對濕度小4種典型工況檢測數據進行分析，提出提高空壓機起始機油溫度、優化空壓機操作方法、改進制動系統風路和加強吸入空氣脫濕能力的改進優化建議。

電力蓄電池工程車；空壓機；油溫檢測；運轉率；機油乳化

1 機油乳化原因分析

結合青島當地氣候條件、空壓機系統性能和實際使用情況，分析引起TSA-0．9ARIV型空壓機機油乳化的主要原因。

（1）運轉率低。工程車交付使用時間不長，管路系統的保壓性較好，基本在坡度不大的線路上運行，使用率較低。工程車對壓縮空氣的消耗量不大，因而造成空壓機運轉率較低。過低的運轉率導致液態水在壓縮腔內部存留[3]。夏季青島平均氣溫為25 ℃，查閱大氣露點-水分含量關系（見表1）可知，對應飽和空氣水分含量為23．1 g/m3、相對濕度為89%（以7月份相對濕度計算）時的絕對濕度為：

式中：H為絕對濕度；Hb為飽和濕度；φ為相對濕度。

從表1可知，大氣露點約為23 ℃，空壓機的額定排氣壓力為0．9 MPa（為相對壓力），絕對排氣壓力為1 MPa（1標準大氣約為0．1 MPa）。從大氣露點-壓力露點對比圖（見圖1）可以看出，大氣露點為23 ℃時，空氣壓力1 MPa對應的露點溫度約為68 ℃。由此可知，較低的運轉率導致機油溫度未上升到68 ℃時，空壓機輸出的空氣壓力在0．9 MPa時而自動停機，而吸入空氣中的水分析出后殘留在壓縮腔內，再次起動時，機油溫度無法達到水氣化的溫度，長此以往，壓縮腔內的水分越積越多，導致機油乳化。

表1 大氣露點-水分含量關系

圖1 大氣露點-壓力露點對比圖

（2）空氣濕度較大。青島地鐵3號線車輛段地處海邊，空氣濕度較大。空氣濾清器正常使用時，如果其對空氣的脫濕能力達不到使用要求，或者濾芯沒有及時更換，濕度較大的空氣就進入壓縮腔。

（3）零部件性能未得到驗證。由于工程車交付時間不長，空壓機各零部件的各項性能指標是否符合要求未得到驗證。例如，空氣干燥器的除濕能力能否滿足本地大氣除濕要求，溫控閥的開啟/關閉溫度值是否過低等。

2 油溫跟蹤檢測與分析

為進一步查明機油產生乳化的原因，為工程車空壓機加裝油溫檢測記錄裝置（見圖2）。針對采集的7組有效數據，從中選取起始油溫高、運轉率高、運轉率低及大氣溫度低且相對濕度小的4種典型工況進行分析。

2.1 數據分析

4種典型工況的油溫檢測數據見圖3。根據當時環境溫度和相對濕度，對照大氣露點-水分含量關系和大氣露點-壓力露點對比圖進行分析，計算對應1 MPa壓力露點后，對比空壓機機油實際檢測溫度與相應壓力露點大小，判斷是否會出現機油乳化現象。為判斷運轉率對機油乳化的影響，計算每種工況條件下的運轉率。

2.6 施工安全與企業法人的關系企業法人是第一責任者。在我們走向依法治理國家的形勢下，建筑安全也將走向依法治理的軌道，因此，企業法人對本企業的安全負有全盤責任。根據“誰主管誰負責”的安全管理原則，企業法人對員工的生命安全負全責，在經營決策上必須顧及安全，把安全擺到企業運作的非常重要的位置。

圖2 油溫檢測記錄裝置

圖3 4種工況的油溫檢測數據

針對數據進行計算與分析，將4種工況對應的1 MPa壓力露點、運轉率、能否導致機油乳化等數據進行匯總（見表2）。以工況一為例，數據時間為2015年11月2日15：49：38—16：25：12，共計t=2 134 s。在此時間段內空壓機工作了5次，每次持續工作時間為t1=86 s、t2=45 s、t3=230 s、t4=60 s、t5=70 s，運轉率為：

表2 4種工況的數據匯總

當時環境溫度15．6 ℃，相對濕度95%，通過計算，對應1 MPa壓力露點為58 ℃。記錄數據顯示此時間段內機油最低溫度58．3 ℃，高于壓力露點58 ℃，此時間段內壓縮腔內不會有水分析出和留存，不會出現機油乳化現象。

2.2 分析結論

通過分析對比4種工況的統計數據，得到以下結論。

（1）空壓機保持較高的起始油溫，可有效避免出現機油乳化現象。

（2）如果空壓機起始油溫較低（基本與環境溫度相同），較高的運轉率可使其機油溫度上升到較高檔次，基本保證機油溫度高于對應壓力露點，而不會出現機油乳化現象。因此，運轉率是決定空壓機機油是否出現乳化的主要因素。

（3）環境溫度和相對濕度大小直接影響對應壓力露點。客觀環境因素不可改變時，提高空氣干燥器的除濕能力只能保證進入壓縮腔的水分減少，不能保證水分有效排出。

3 改進優化建議

出現機油乳化的空壓機若要繼續使用，必須更換機油。為延長空壓機的使用壽命，降低檢修成本，建議在以下幾個方面進行改進優化。

（1）提高空壓機起始機油溫度。在空壓機壓縮腔加裝加熱及溫度檢測控制裝置，啟動前對機油進行預熱，利用溫度檢測控制裝置檢測油溫是否上升到預定的溫度值（溫度值可根據當時環境溫度和相對濕度設定）。

（2）優化空壓機的操作方法。行車之前提前開啟空壓機（15 min以上），在此時間段頻繁進行打風和排風操作，以快速提高空壓機機油溫度。

（3）改進制動系統風路（見圖4）。在空壓機和總風缸間加裝電空閥7。總風缸正常壓力值為750～900 kPa，將空氣壓力開關8最低動作壓力值調整為800 kPa，當總風缸壓力下降至800 kPa時，電空閥7和空壓機1同時動作，空壓機打風并排至大氣。電空閥7由延時繼電器控制，設定30 s的延時，以達到空壓機向總風缸打風之前提前運轉空壓機的目的。提高空氣壓力開關的最低動作壓力，適當延長空壓機的工作時間，目的是提高空壓機的運轉率。

圖4 制動系統風路改進示意圖

（4）加強吸入空氣的脫濕能力。選擇更換處理空氣量更大的空氣濾清器，或在原有空氣濾清器前端增加吸濕空氣濾清器。另外，還應提高更換濾芯的頻次。

[1] 中車株洲電力機車有限公司． ZER3型蓄電池電力工程車機車維修手冊． 株洲，2015．

[2] 王應志． 螺桿式空氣壓縮機機油乳化的原因分析及解決措施[J]． 內燃機車，2008，417(11)：41-42．

[3] 程海江． 深圳地鐵蓄電池機車空壓機潤滑油乳化分析[J]． 機電工程技術，2015，44(6)：151-153．

劉洪春：青島地鐵集團有限公司運營分公司車輛部，助理工程師，?山東?青島，266041

劉丙林：青島地鐵集團有限公司運營分公司車輛部，高級工程師，?山東?青島，266041

馬桂財：青島地鐵集團有限公司運營分公司車輛部，工程師，山東??青島，266041

尹星：青島地鐵集團有限公司運營分公司車輛部，技師，山東??青島，266041

責任編輯李鳳玲

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