CRH3型動車組供風系統濕度控制優化方案

郭同川

摘 ?要：該文結合CRH3型系列動車組返廠高級修時主風缸排風口、壓力測試口和供風管路多處出現凝結水殘留的現象，分析動車組供風系統主要部件的工作原理，找出凝結水殘留的原因，提出供風系統壓縮空氣濕度控制的優化方案，杜絕供風系統凝結水殘留，防止由于壓縮空氣濕氣引起的腐蝕和凍結，保證列車供風系統和其他系統氣動裝置可靠工作。

關鍵詞：凝結水;供風系統;壓縮空氣;濕度控制

中圖分類號：U27 ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

供風系統是動車組的重要組成部分。供風系統為動車組提供潔凈和干燥的壓縮空氣。但是CRH3型系列動車組返廠高級修時，主風缸排風口、撒砂壓力測試口和供風管路多處出現凝結水。凝結水造成測試風表和列車總風壓力傳感器損壞。通過分析動車組供風系統主要部件工作原理，找出凝結水殘留的原因，結合應用較為廣泛的除濕技術和傳感器技術，提出供風系統壓縮空氣濕度控制優化方案，防止氣動裝置由于壓縮空氣濕氣影響出現故障和過早磨損，保證各系統氣動部件穩定工作。

1 干式空氣濾清器工作原理及優化方案

1.1 干式空氣濾清器工作原理

干式空氣濾清器用來預分離灰塵和粗顆粒，灰塵和粗顆粒分離度可以達到80%，過濾元件用于對吸入空氣進行精細過濾。

1.2 干式空氣濾清器優化方案

干式空氣濾清器僅對空氣中大分子的灰塵顆粒進行過濾，而對空氣濕度沒有進行有效控制。在運營環境特殊性，設備本身承載負荷大，干燥失效率高等因素的影響下，供風系統內部凝結水殘留現象在動車組高寒車型中顯得尤為突出。建議在干式空氣濾清器出風口加裝除濕設備，這樣可以對空氣濕度進行預處理。除濕設備由含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和活性硅膠復合而成。除濕設備蜂窩狀的結構設計，不但能夠極大限度地附著吸濕劑，增加濕空氣與吸濕劑相互接觸的表面積，提高除濕的工作效率，而且具有很高的強度，能夠很好地適用于各種復雜的工作環境。除濕設備對空氣濕度進行預處理，提高空氣質量，可有效降低供風設備對濕度控制承載的負荷，減少干燥器失效后產生凝結水的數量。

2 空氣干燥設備工作原理及優化方案

2.1 空氣干燥設備工作原理

空氣干燥設備根據冷卻再生吸附法進行工作。這種方法基于以下的物理過程：潮濕的壓縮空氣通過由晶硅酸鋁制成的干燥劑（吸附質），這種結晶硅酸鋁由于其分子結構具有特別大的比內表面，從而可從流經的空氣中吸走水蒸氣。與其他吸附質相比較，這種吸附質的突出優點是對油很不敏感。所選定的硅酸鹽孔隙均勻，其大小正好能吸附水分子，而不能同時吸附較大的油分子。吸附質和干燥風通過吸收壓縮空氣中的水蒸氣，控制壓縮空氣相對濕度保持在 35% 以下，由此可防止壓縮空氣中的水分對車輛氣動部件造成腐蝕和凍結的影響。

2.2 空氣干燥設備優化方案

原有設計方案缺少檢測程序，存在干燥劑失效、吸附質再生不完全和干燥設備內部活塞閥轉換卡滯等突發情況，無法保證出風口處的壓縮空氣相對濕度小于35%。

第一，建議加裝干燥劑狀態檢查窗，這樣可以使干燥劑狀態和干燥設備工作狀態一目了然。第二，雙塔式空氣干燥設備內部閥體由金屬構成。閥錐和閥座在轉換控制裝置設置的固定程序（2 min/次）控制下頻繁打開和關閉。殘留在壓縮空氣中最小的油滴和水滴，通過多次環流、渦旋和碰撞后，都落在拉西環的較大表面上，然后結成較大的滴液，在重力的作用下落到下面的集流室中，與從再生干燥劑中吸走水分的空氣一起流經閥錐和閥座。在設備長時間的工作過程中，壓縮空氣中的濕氣勢必會對閥錐和閥座造成侵蝕，影響活塞閥的轉換功能。當干燥設備內部活塞閥轉換卡滯時，干燥劑罐長時間處于充氣狀態，這樣會造成干燥劑過飽和，最終導致干燥劑失效。建議將閥體內部的閥錐材質更改為高密樹脂，這樣可以避免凝結水對閥錐的侵蝕，防止活塞閥轉化卡滯的情況發生。第三，主風缸加裝壓縮空氣濕度檢測器。壓縮空氣濕度檢測器有很多優點，比如滿量程模擬輸出，良好的線性度，工作穩定，無失真長距離傳輸等。檢測器通過對主風缸內壓縮空氣濕度進行檢測，可以判斷壓縮機組工作狀態是否正常，壓縮空氣濕度是否符合要求。

3 冷凝設備工作原理及優化方案

3.1 冷凝設備工作原理

冷凝設備作為供風系統的一部分，用于接收和匯集供風設備制備壓縮空氣時產生的凝結水。空氣干燥器中的凝結水隨同從干燥劑罐中出來的氣流被導入冷凝設備的凝結水分離器中，通過凝結水分離器的氣流產生旋轉運動，由此產生的離心力將凝結水和空氣分開。凝結水通過凝結水分離器的開口流入凝結水槽中，空氣通過軟管排入大氣。

3.2 冷凝設備優化方案

因為冷凝設備中凝結水排水口不在凝結水槽最底部，所以凝結水槽中存有大量凝結水。為了防止凝結水凍結，水槽中裝有加熱設備。加熱設備工作時，水槽中的凝結水就會大量蒸發，當水槽中的空氣濕度比干燥器內部大時，干燥劑罐內吸附質的再生就不能順利進行。

第一，建議將凝結水排水口安裝在水槽最底部，這樣水槽不易產生存水，或拆除凝結水槽，直接將空氣干燥器中的凝結水和從干燥劑罐中出來的氣流通過軟管與大氣相連。這2種方法都可以避免凝結水蒸發。第二，空氣干燥設備中的凝結水隨同從干燥劑罐中出來的氣流通過排水管導入冷凝設備。排水管的安裝高度比冷凝設備低，排水管中會產生存水，通過在干燥器與排水管連接處加裝止逆閥，可以防止凝結水回流到干燥設備。

4 主風缸優化方案

主風缸用來儲存供風設備制備的壓縮空氣。當干燥器失效時，壓縮空氣到達主風缸后，隨著壓力的減小以及自然冷卻而進一步降溫，就會析出凝結水。如果主風缸內的凝結水排放不及時，其隨壓縮空氣進入車輛風管和氣動部件，就會對車輛制動系統和其他用風系統功能造成影響。建議在主風缸檢修閥門A14001處加裝凝結水可視和自動排放裝置。凝結水可視和自動排放裝置由止逆閥、控制單元、風管快接頭、透明尼龍風管、電磁閥等組成。主風缸內殘留的凝結水通過檢修閥門直接進入凝結水可視和自動排放裝置。電磁閥在控制單元設定的程序控制下打開和關閉。當電磁閥打開時，主風缸內凝結水隨同壓縮空氣通過透明尼龍風管排向大氣。

5 結語

該文對CRH3型系列動車組供風系統主要部件工作原理進行分析，找出凝結水殘留的原因，結合相應的技術手段，提出供風系統壓縮空氣濕度控制的優化方案，杜絕供風系統內部凝結水殘留問題的發生。供風設備的工作狀態和主風缸內凝結水殘留情況得到有效監控。即使供風系統前端設備出現故障，后端設備仍能對壓縮空氣濕度進行有效控制，從而避免凝結水殘留問題的發生，保證列車各系統氣動裝置可靠工作。

參考文獻

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