DF4C型內(nèi)燃機(jī)車空氣干燥器工作原理及常見故障分析

陳亞東 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥機(jī)務(wù)段

1 前言

為了提高機(jī)車制動(dòng)機(jī)的可靠性，延長其使用壽命和檢修周期，DF4C型內(nèi)燃機(jī)車裝有空氣干燥器，以清除壓縮空氣中的油、水及塵埃等雜質(zhì)。在實(shí)際工作中，空氣干燥器相關(guān)的故障較高，因此，如何能夠快速、準(zhǔn)確判斷及處理這些故障對提高檢修效率及保障機(jī)車質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 空氣干燥器工作原理

圖1 空氣干燥器空氣管路圖

DF4C型內(nèi)燃機(jī)車空氣干燥器是一種雙塔交替工作的空氣干燥裝置，干燥和再生是同時(shí)進(jìn)行的，其主要組成部件及工作原理參見圖1、2。

圖2 空氣干燥器控制電路原理圖

空氣干燥器由機(jī)械部分和電氣控制部分組成。機(jī)械部分主要部件有：干燥塔（A塔和B塔）、干燥塔排氣閥（排氣閥A和排氣閥B）、進(jìn)氣閥（包含一個(gè)A塔進(jìn)口和一個(gè)B塔進(jìn)口）、出氣止回閥（包含一個(gè)A塔出口：閥口A和一個(gè)B塔出口：閥口B）、油水分離器、排污閥、各塞門及管路；電氣控制部分部件有：空氣干燥器控制盒、兩個(gè)干燥塔控制電空閥（電空閥A、電空閥B）、排污電空閥。

正常情況下，塞門1、2及塞門4（排污閥切除塞門）處于打開狀態(tài)，塞門3（干燥器旁路塞門）處于關(guān)閉狀態(tài)，由空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣主要經(jīng)油水分離器、塞門1、進(jìn)氣閥、干燥塔、出氣止回閥、塞門2通向總風(fēng)缸。由于空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，空壓機(jī)接觸器YC反聯(lián)鎖斷開，排污電空閥線圈失電，排污閥關(guān)閉，所以來自空壓機(jī)的壓縮空氣不會(huì)在通過油水分離器時(shí)經(jīng)排污閥排向大氣，而是全部經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入干燥塔。該空氣干燥器為雙塔結(jié)構(gòu)，根據(jù)干燥塔中干燥劑工作狀態(tài)的不同，稱干燥劑起吸附（干燥）作用的干燥塔為工作塔，而干燥劑處于再生（被干燥）狀態(tài)的干燥塔為再生塔。

干燥器控制盒是空氣干燥器工作轉(zhuǎn)換的控制裝置，其設(shè)置的轉(zhuǎn)換周期為90 s，在啟機(jī)狀態(tài)下（燃油泵開關(guān)4K閉合）電源接通。當(dāng)空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，YC正聯(lián)鎖閉合（設(shè)此時(shí)A塔為工作塔，B塔為再生塔），干燥器控制盒控制電空閥B線圈得電，電空閥B動(dòng)作，一方面，使進(jìn)氣閥開啟A塔進(jìn)口，關(guān)閉B塔進(jìn)口，另一方面，使排氣閥B開啟。因此，從油水分離器來的壓縮空氣進(jìn)入A塔，經(jīng)A塔中干燥劑干燥后，大部分頂開出氣止回閥的閥口A去往總風(fēng)缸，另一小部分經(jīng)過再生孔進(jìn)入到B塔膨脹成為極干燥的再生空氣，然后向下流經(jīng)B塔的干燥劑，從而帶走B塔干燥劑中的水分，最后經(jīng)開啟的排氣閥B流往大氣。

當(dāng)空氣干燥器繼續(xù)工作到轉(zhuǎn)換前的某個(gè)時(shí)間，干燥器控制盒便會(huì)使電空閥B線圈失電，排氣閥B關(guān)閉，由于進(jìn)氣閥為雙穩(wěn)態(tài)閥，所以此時(shí)進(jìn)氣閥的狀態(tài)依然不變，A塔依然為工作塔；但由于排氣閥B的關(guān)閉，使得充入B塔的再生空氣無法排出，B塔壓力逐漸升高而接近A塔壓力，因此稱此時(shí)的B塔處于充氣狀態(tài)。

當(dāng)空氣干燥器繼續(xù)工作到轉(zhuǎn)換時(shí)間時(shí)，干燥器控制盒便會(huì)控制電空閥A線圈得電，電空閥A動(dòng)作，一方面，控制進(jìn)氣閥開啟B塔進(jìn)口，關(guān)閉A塔進(jìn)口，另一方面，控制排氣閥A開啟。壓縮空氣進(jìn)入B塔進(jìn)行干燥，而小部分經(jīng)過再生孔進(jìn)入到A塔形成再生空氣，帶著A塔干燥劑的水分經(jīng)開啟的排氣閥A排往大氣。此刻，B塔為干燥塔，A塔為再生塔，干燥器完成轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)換前，B塔壓力已經(jīng)接近于A塔，所以在進(jìn)氣閥開啟B塔進(jìn)口的瞬間，B塔干燥劑不會(huì)承受巨大進(jìn)氣壓力的沖擊。

當(dāng)空壓機(jī)停止泵風(fēng)時(shí)，YC正聯(lián)鎖斷開，電空閥A線圈與電空閥B線圈都失電，排氣閥A與排氣閥B均關(guān)閉；進(jìn)氣閥狀態(tài)不變；出氣止回閥閥口A與閥口B也在重力及復(fù)位彈簧的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，防止總風(fēng)缸壓力逆回而導(dǎo)致壓力下降。此時(shí)，干燥器的干燥和再生作用都停止，干燥器控制盒將此時(shí)干燥器的工作狀態(tài)記憶，以便下次空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，干燥器在此工作狀態(tài)上繼續(xù)工作。與此同時(shí)，YC反聯(lián)鎖閉合，排污電空閥線圈得電，排污電空閥動(dòng)作，打開排污閥，將油水分離器從壓縮空氣中分離出來的液態(tài)油、水等雜質(zhì)隨同管路中殘存的壓縮空氣排向大氣。

3 常見故障分析

3.1 空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)排污閥排風(fēng)

空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，排污閥正常應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，否則流經(jīng)油水分離器的壓縮空氣便會(huì)由排污閥排出，造成空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)排污閥排風(fēng)。

（1）主要故障原因：排污閥在無控制風(fēng)壓的情況下閥口無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，如勾貝卡滯、閥墊不良或閥口被雜質(zhì)墊住等。

（2）其它故障原因：①排污電空閥故障，使得排污電空閥線圈失電后，排污閥依然有控制風(fēng)壓，如排污電空閥卡滯等；②排污電空閥線圈電路故障，導(dǎo)致排污電空閥線圈在空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)沒有失電，如YC反聯(lián)鎖斷不開或接線錯(cuò)誤等等。

（3）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：關(guān)閉塞門4，維持運(yùn)行，回段報(bào)修。

3.2 空壓機(jī)停止泵風(fēng)后排污閥排風(fēng)不止

空壓機(jī)停止泵風(fēng)時(shí)，YC反聯(lián)鎖閉合，排污閥電空閥線圈得電，排污閥打開，管路中的壓縮空氣連同油水分離器中的油、水等雜質(zhì)共同由排污閥排向大氣，整個(gè)排污過程持續(xù)約（3～8）s，但在整個(gè)空壓機(jī)停止泵風(fēng)期間，排污閥是一直處于開啟狀態(tài)的。在此期間，若總風(fēng)缸壓縮空氣逆流至油水分離器，就會(huì)從打開的排污閥閥口排出，造成空壓機(jī)停止泵風(fēng)時(shí)排污閥排風(fēng)不止，導(dǎo)致總風(fēng)缸壓力持續(xù)下降。

（1）主要故障原因：①出氣止回閥在空壓機(jī)停止泵風(fēng)時(shí)無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，如閥墊不良等；②塞門3關(guān)閉不嚴(yán)或處于打開狀態(tài)。

（2）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運(yùn)行，回段報(bào)修。

3.3 空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)再生塔排氣閥排風(fēng)較大（總風(fēng)缸壓力上升過慢）

空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，再生塔的控制電空閥動(dòng)作，再生塔的排氣閥處于開啟狀態(tài)，來自工作塔的再生空氣從再生塔的排氣閥排向大氣，這部分空氣流量只占空壓機(jī)總泵風(fēng)流量的15%左右（取決于再生孔的大小），所以不會(huì)對總風(fēng)缸壓力上升速度造成大的影響。此時(shí)，若空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣通過除再生孔之外的途徑進(jìn)入再生塔，就會(huì)造成空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)排氣閥排氣量過大，造成總風(fēng)缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：①進(jìn)氣閥的再生塔進(jìn)口關(guān)閉不嚴(yán)致使壓縮空氣從再生塔進(jìn)口直接進(jìn)入再生塔內(nèi)，如閥墊不良等；②出氣止回閥的再生塔出口關(guān)閉不嚴(yán)致使壓縮空氣從再生塔出口逆流回再生塔，如閥墊不良等。

（2）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運(yùn)行，回段報(bào)修。

3.4 空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)工作塔排氣閥排風(fēng)

空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，工作塔的控制電空閥線圈失電，工作塔的的排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，否則，工作塔的壓縮空氣便會(huì)從工作塔的排氣閥排向大氣，導(dǎo)致總風(fēng)缸壓力上升過慢。

（1）主要故障原因：工作塔排氣閥不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，如閥桿卡滯、閥墊不良等。

（2）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：斷開10K，關(guān)閉塞門4，打開塞門3，關(guān)閉塞門1、2，閉合10K，維持運(yùn)行，回段報(bào)修。

3.5 空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)工作塔控制電空閥排風(fēng)口排風(fēng)

空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，工作塔的控制電空閥線圈失電，與該電空閥相連的進(jìn)氣閥的控制風(fēng)管通過該電空閥排氣孔通大氣，如果此時(shí)經(jīng)過進(jìn)氣閥工作塔進(jìn)口的壓縮空氣泄漏至進(jìn)氣閥的該控制風(fēng)管，就會(huì)經(jīng)工作塔控制電空閥的排風(fēng)口排出。

（1）主要故障原因：進(jìn)氣閥故障，其閥桿的O形密封圈破損導(dǎo)致密封不良。

（2）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：一般排風(fēng)量不大，途中不需處理，回段報(bào)修。

3.6 空壓機(jī)泵風(fēng)結(jié)束后排污閥不排污

空壓機(jī)泵風(fēng)結(jié)束后，排污閥打開進(jìn)行排污，很顯然，該故障是由于排污閥沒有正常打開所致。

（1）主要故障原因：排污閥電空閥線圈得電而電空閥不動(dòng)作，如排污電控閥線圈燒損等。

（2）其它故障原因：①YC反聯(lián)鎖虛接；②排污閥勾貝卡滯；③塞門4關(guān)閉或相關(guān)風(fēng)路堵塞等。

（3）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：途中不需處理，回段報(bào)修。

3.7 干燥器控制盒相關(guān)故障

空氣干燥器控制盒通過自身的開關(guān)得電，在啟機(jī)狀態(tài)一直處于得電狀態(tài)。當(dāng)空壓機(jī)泵風(fēng)時(shí)，YC正聯(lián)鎖閉合，干燥器控制盒控制干燥器在上一次停止時(shí)狀態(tài)的基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。干燥器控制盒設(shè)有一個(gè)電源指示燈，兩個(gè)干燥塔再生指示燈（燈亮說明其對應(yīng)的干燥塔為再生塔）。

3.7.1 干燥器控制盒電源指示燈不亮

（1）主要故障原因：①干燥器控制盒開關(guān)未閉合；②干燥器控制盒保險(xiǎn)熔斷。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒電源線路斷路，無110 V電源輸入；②干燥器控制盒本身故障。

（3）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：途中不需處理，回段報(bào)修。

3.7.2 干燥器控制盒電源指示燈亮，但干燥塔控制電空閥狀態(tài)不對

（1）主要故障原因：干燥塔控制電空閥故障或其線圈電路斷路。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒本身故障；②YC正聯(lián)鎖虛接或其線路斷路。

（3）機(jī)車運(yùn)行途中應(yīng)急處理：途中不需處理，回段報(bào)修。

4 結(jié)束語

由于DF4C型內(nèi)燃機(jī)車空氣干燥器的工作原理涉及電氣及機(jī)械兩個(gè)方面，一直是現(xiàn)場檢修工作的一個(gè)難點(diǎn)，而本文的分析正是綜合這兩個(gè)方面進(jìn)行的，非常易于理解，便于學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，本文的分析是正確的，在我段DF4C型內(nèi)燃機(jī)車空氣干燥器的檢修、運(yùn)用工作中發(fā)揮有相當(dāng)重要的作用。