中低速磁浮液壓系統清潔工藝研究及應用

曠世杰

（中車株洲電力機車有限公司,湖南 株洲 412001）

0 引言

由于磁浮列車擁有爬坡性能強、舒適性高、安全環保、噪聲低等明顯的優勢，研究磁浮列車技術對于軌道交通行業的發展具有重要意義。制動系統作為磁懸浮列車極為重要的系統，除了起到保證列車和乘客安全的作用外，對磁浮列車運營中乘客體驗和線路運行準時性等各方面也均有決定性的作用[1]。磁浮列車采用液壓制動和液壓輔助支撐方式，熟練掌握液壓系統的清洗方法至關重要，對提升液壓系統的安全性、穩定性、可靠性意義重大。

1 液壓系統清潔現狀

1.1 液壓系統清潔概述

造成液壓系統失效的根源主要有流體污染、流體泄漏、流體理化性能變化、氣蝕、過熱及系統過載等，均可導致系統失效。其中流體污染是系統失效的最主要根源，因此流體污染度檢測和控制是液壓系統維護的關鍵技術措施[2]。為了保證磁浮液壓系統的安全可靠性，在注油之前必須將回路里面的雜質清除干凈，保證流體不受污染。

1.2 解決方案

磁浮列車與傳統輪式軌道交通車輛相比有著明顯的不同：一是車輛行駛時輪軌不接觸；二是磁浮車輛的制動完全依靠走行部與軌道摩擦來實現；三是每節車都設計有支撐輪，在列車斷電或因故障而無法懸浮時，需用支撐輪進行救援。磁浮液壓系統由液壓制動系統和液壓支撐系統組成，為了防止不同系統管路相互污染，整個液壓系統不能夠同時進行清潔作業。針對這樣的情況，考慮采用單系統回路清洗的方式，從而實現整車清潔作業高效地完成。

2 磁浮液壓系統結構

中低速磁浮列車一般采用=MC1?M?MC2=三編組方式，每節車都為動力車，如圖1 所示。磁浮走形部由5個基本結構相同的懸浮架模塊組成，單個懸浮架模塊由模塊裝配、懸浮電磁鐵、直線電機、基礎制動裝置、支撐輪等部件組成，如圖2 所示。每個懸浮架模塊有1 對基礎制動裝置，每節車5 對基礎制動裝置分別由2 個電液控制單元控制。每個懸浮架模塊有8 個支撐輪，每節車40 個支撐輪分別由1 個液壓輔助單元控制。

圖1 中低速磁浮列車編組圖

圖2 懸浮架模塊

3 液壓系統清潔設備

3.1 所需設備及物料

液壓清潔機、開口扳手（14 mm、17 mm、19 mm）、無紡布、塑料手套、塑料油桶、液壓軟管（SN6）、快換式接頭、錐孔堵頭、液壓注油裝置。

3.2 液壓清潔機

液壓清潔機用于清潔液壓管道系統，同時也用于制動管道和液壓設備單元的注油和排氣。液壓清潔機主要由控制面板、線纜和軟管等部件組成。控制面板主要用于操作液壓清潔機及顯示液壓清潔機的一些基本信息和基本結構，由各種功能按鈕和顯示信息屏組成，見圖3。

圖3 液壓清潔機控制面板

3.3 液壓清潔機部件

液壓清潔機部件主要由蓄能器、壓力調節器、過濾器、污染指示器、脈沖壓力顯示器、吸油口等組成，見圖4。

圖4 液壓清潔機主要部件

3.4 液壓注油裝置

液壓注油裝置由快換式接頭、堵頭、分油塊組成，分為進油裝置和回油裝置，如圖5 所示。其主要作用是可以將多個液壓回路并聯成一個系統，由此可減少清潔步驟，提高整個液壓系統清潔工作效率。

圖5 液壓注油裝置

4 液壓油純度要求

4.1 液壓油純度等級

液壓油中混入過多的顆粒物會堵塞油濾、擦傷密封件、堵塞或磨損元件[3]。但液壓油在生產及使用過程中不可能做到完全沒有顆粒物。目前我國潤滑油生產廠家對液壓油的顆粒物還是以“機械雜質”<0.005%來控制的，而國外多用美國宇航局（NAS）的NAS 1638 清潔度級別來衡量。目前我國制定標準為“GB/T 14039—2002 液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號”，NAS 1638 純度等級與GB/T 14039—2002 純度等級對應關系如表1 所示。

表1 液壓油液污染潔凈等級對照表（NAS 1638 與GB/T 14039—2002）

4.2 磁浮液壓系統純度要求

為確保液壓制動系統的正常運行，整個液壓系統內的油的純度等級至少應為：NAS 1638/8；顆粒尺寸5～15 μm。因此清潔各磁浮液壓部件時，只可使用NAS ≤6液壓油進行清潔；管道入口油純度NAS ≤6，管道出口油純度NAS ≤8。

5 液壓系統清潔方案

根據磁浮液壓各子系統功能的不同，制定兩種不同的清潔工藝方法，以適應功能需求。每節車制動系統可采用同一種方法進行，輔助支撐系統則采用另外一種方式進行。

5.1 液壓制動系統清潔方案

5.1.1 液壓制動系統回路

液壓制動管路原理圖如圖6 所示，根據管路特點，將液壓管路清洗時分為3 個回路分別進行清洗。

圖6 液壓制動原理圖

（1）第一回路：電液控制單元（EHU1）A 口到懸浮架模塊（1/2）的液壓制動夾鉗（C04、C05）管路；電液控制單元（EHU2）A 口到懸浮架模塊（3/4/5）的液壓制動夾鉗（C04、C05）管路。

（2）第二回路：電液控制單元（EHU1）T 口到懸浮架模塊（1/2）的液壓制動夾鉗（C04、C05）管路；電液控制單元（EHU2）T 口到懸浮架模塊（3/4/5）的液壓制動夾鉗（C04、C05）管路。

（3）第三回路：電液控制單元（EHU1）P 口到蓄能器（B04）的管路；電液控制單元（EHU2）P 口到蓄能器（B04）的管路。

5.1.2 電液控制單元A 口到液壓制動夾鉗管路（主液壓管路）清潔步驟

（1）確定油量和油溫：打開液壓清潔機控制面板的電源開關，確定液壓清潔機油箱內的油位在指定高度，油溫在60℃以下。若液壓清潔機油箱油位不夠，從液壓清潔機吸油口手動向油箱注入干凈的液壓油至油箱高度指示器的紅線處，然后用軟管將油桶與吸油口連接，開啟液壓清潔機進行液壓清潔機自動吸油，當液壓清潔機自動吸油至油箱容量的80%時，液壓清潔機自動停止吸油。

（2）自動清洗：液壓清潔機每次清潔管路前，必須進行液壓清潔機內部自動清洗。松開液壓清潔機注油口和回油管的快速接頭，開啟液壓清潔機及監控系統。當系統采集5 次數據且其中至少有3 次符合磁浮液壓制動管路清潔標準（見表1）時，停止液壓清潔機自動清洗。

（3）設定清洗壓力：開啟液壓清潔機調壓擋位，將壓力調節器的螺母旋松，旋動壓力調節器，同時觀察液壓清潔機控制面板上壓力顯示表的讀數，將清洗壓力調節為1.3～1.5 MPa。調節好后，停止液壓清潔機。

（4）準備工作及球閥狀態確認：斷開管路與電液控制單元（B02）A 口連接的快速接頭（B05）；確認B09球閥處于打開狀態。

（5）連接進油管路：將帶過濾器的清潔設備連接進油裝置進油口，使用液壓軟管一端連接進油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的A 口）的快速接頭（B05）。

（6）連接回油回路：將回油裝置連接液壓制動夾鉗單元（C04、C05）進油口對側的排氣測試接頭（C0401和C0501）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設備的回油口。

（7）清潔管路：將檔位選擇器旋至帶監控的清洗擋位處，并通過數據監控線將液壓清潔機與電腦連接起來進行監測。開始清洗回路，根據管長和敷設類型（例如多偏置管）清潔10～15 min。

（8）檢查油純度：通過監測器對清潔后的油液潔凈度進行5 次數據采集，確認采集的5 次數據中至少有3次數據滿足磁浮液壓制動管路清潔標準；如沒有3 次數據滿足標準，需繼續開啟液壓清潔機，并重復清潔步驟。

（9）恢復液壓管路：清洗完整個回路后，將清洗過程中拆下的管路恢復好。

5.1.3 電液控制單元T 口到液壓制動夾鉗管路（備用緩解回路）清潔步驟

（1）依照5.1.2 節中的步驟（1）～（3）進行。

（2）準備工作及球閥狀態確認：斷開管路與電液控制單元（B02）T 口連接的快速接頭（B05）；確認將B09 球閥切換至切除狀態。

（3）連接進油管路：將帶過濾器的清潔設備連接進油裝置進油口，使用液壓軟管一端連接進油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的T 口）的快速接頭（B05）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接液壓制動夾鉗單元（C04、C05）進油口對側的排氣測試接頭（C0401和C0501）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.1.4 電液控制單元P 口到蓄能器（B04）的管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節中的步驟（1）～（3）進行。

（2）準備工作：斷開管路與電液控制單元（B02）P 口連接的快速接頭（B06）。

（3）連接進油管路：將帶過濾器的清潔設備連接進油裝置進油口，使用液壓軟管一端連接進油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的P 口）的快速接頭（B06）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接蓄能器的測試接頭（B0401）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.2 液壓支撐管路的清潔

5.2.1 液壓支撐管路回路

液壓支撐管路原理圖如圖7 所示，根據管路特點，將液壓支撐管路清洗時分為2 個回路分別進行清洗。

圖7 液壓支撐管路原理圖

（1）第一回路：液壓支撐單元（H01）A 口到懸浮架模塊（1/2/3/4/5）支撐輪油缸的管路；手動泵（H10）連接的管路；液壓支撐單元（H01）和手動泵（H10）連接的管路為連通管路，可同時清潔。

（2）第二回路：液壓支撐單元（H01）P 口到蓄能器（H02）的管路。

5.2.2 液壓支撐單元A 口到支撐管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節中的步驟（1）～（3）進行。

（2）準備工作：斷開管路與液壓支撐單元（H01）A 連接的快速接頭（H05）。

（3）連接進油管路：將帶過濾器的清潔設備連接進油裝置進油口，使用液壓軟管一端連接進油裝置出油口，另一端連接管路入口的快速接頭（H05）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接支撐輪油缸（S04）的排氣測試接頭和手動泵管路的快速接頭（H08）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.2.3 液壓支撐單元P 口到蓄能器（H02）的管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節中的步驟（1）～（3）進行。

（2）準備工作：斷開管路與液壓支撐單元（H02）P 口連接的快速接頭（H04）。

（3）連接進油管路：將帶過濾器的清潔設備連接進油裝置進油口，使用液壓軟管一端連接進油裝置出油口，另一端連接管路入口（HCU 的P 口）的快速接頭（H04）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接蓄能器的測試接頭（H0201）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

6 結論

液壓油的清潔程度影響著液壓油的品質，同時影響著液壓系統的工作性能。因此，液壓管道應采用專業設備進行毫無遺漏的清洗，不留死角，這也是系統調試之前的必做工作。通過對磁浮車輛單系統分回路清潔，解決了整車液壓系統的清潔問題。磁浮液壓系統清潔工藝在批量生產前及過程中進行了大量的改進和優化，在清潔工藝方面也逐步積累經驗，對后續磁浮車輛產品及其他相關領域的液壓清潔工藝具有一定指導意義。