关键词：电客列车；空气质量；空气净化装置；测试
1 引言
昆明地铁3号线采用的风源系统由广东标顶技术股份有限公司提供，自2017年8月运营以来，相关制动类故障频发，特别是正线运营过程中出现相关制动阀件卡滞、响应变慢等一系列问题，通过对中继阀组件（制动阀件）进行拆解，发现中继阀组件内部存在油迹；同时，对相关管路进行检查，发现管路内部也存在油迹。针对该现象展开排查，最终确认为：由于风源系统空气净化装置处理能力不足，导致空压机润滑油进入制动阀件和管路，尤其是电磁阀，导致电磁阀工作不正常，比如卡滞、响应变慢等情况。
在确定故障原因之后，对空气净化装置处理能力不足展开研究、分析，最终确认整改方案，既将风源系统内的粉尘过滤器整改为微油过滤器；通过相关验证及整改工作的开展，空压机组出风的空气含油量得到非常显著的改善，且相关数据均符合技术标准要求，从而优化了制动系统的空气质量，提高了电客列车运营的可靠性和安全性，保证电客列车的安全运营。
2 风源系统组成及功能简介
2.1、风源模块功能简介
风源是为电客列车的制动控制和主风缸及其附属部件提供压缩空气，风源模块的详细架构包括：空压机单元、一个主风缸、两个供风风缸、每节车上相配套的止回阀，主风压力通过总风管贯通整列车；风源模块由连接380VAC50Hz商用电机的旋转螺杆式压缩机组成，主要用途是为电客列车的制动、转向架空气弹簧等功能系统提供洁净的压缩空气。
2.2、空气净化单元工作流程简介
空气净化单元主要包括气水分离器、高效过滤器、干燥器、灰尘过滤器、电磁排污阀等。
进入本单元的压缩空气，首先通过气水分离器分离压缩空气中的液态水、油和部分固体粒子，分离出来的液态水、油和固体粒子等污染物，通过电磁排污阀自动排出；经气水分离器初步分离净化的压缩空气，接着进入高效过滤器进行过滤净化，过滤凝聚的水（雾）、油（雾）及各种粒子等污染物，通过电磁排污阀自动排出；经高效过滤器过滤后的压缩空气，接着进入吸附式干燥器进行干燥净化，以去除压缩空气中的水蒸汽；经吸附式干燥器干燥后的压缩空气，接着进入灰尘过滤器过滤净化，以去除吸附式干燥器在运行过程中产生并由压缩空气携带的粉尘，过滤聚结的粉尘通过手动排污阀人工定期排放；经灰尘过滤器过滤后的压缩空气最后进入用气端。工作流程图详见图1
.png)
图1 工作流程图
3 空气净化装置处理能力不足原因分析及整改措施制定?
3.1、空气净化装置处理能力不足原因分析
风源系统包含A1压缩机机头和A5空气净化装置两部分，如图2所示。昆明地铁3号线采用的机头是螺杆式压缩机，通过一对转子在润滑油和空气的混合物中对进入的外部空气进行压缩。油气混合物压缩之后，经过图2的A105 油气分离器进行第一级分离，将内部 95%以上的液态油分离出来，然后经过A501，A503，A505三级过滤器进一步分离空气中的液态水和油，之后进入A5012/A5013 双塔干燥器进行干燥，再之后经过A5016粉尘过滤器过滤掉空气中含有的细微颗粒物，进入电客列车制动主管路。在这一吸入->压缩->分离液态油水->干燥的过程中，有部分油在高温环境下（转子滚动压缩过程中产生高温）形成油蒸汽，被压缩空气带入后端，最终进入制动阀件和管路。因此，判断造成此问题的主要原因是空气净化装置处理能力不足，需对空气净化装置进行研究、分析。
.png)
图2
3.2、空气净化装置处理能力不足整改措施制定
为减少空压机组出风的空气含油量，优化制动系统的空气质量，查阅相关维护资料得知，昆明地铁3号线使用的压缩机已经在出厂时加大了干燥器前置过滤器（A503，A505）滤芯的处理能力，处理量由1m?/min增大到1.8m?/min，过滤器（A503，A505）滤芯的处理能力已符合要求，因此计划在干燥器出口位置将原来的粉尘过滤器A5016改为微油过滤器；整改后的微油过滤器滤芯预计能够去除大于0.01微米的固体粒子、油雾和水，既能起到粉尘过滤器的作用，还能吸附气体里的微小油滴。
因此，于2018年2月6日选取3号线0306车M2-1车空压机的粉尘过滤器试整改为微油过滤器，截止2018年4月6日，微油过滤器试整改的风源系统运行2个月，跟踪期间机组工作稳定，无异常现象；为验证粉尘过滤器整改为微油过滤器后，压缩机组出风的空气含油量是否得到控制，既空气净化装置处理能力是否得到提升，现需对微油过滤器试整改后的空压机组出风含油量进行测试，并制定出空气质量测试方案，以对试整改结果进行验证。
4 空气质量测试方案及测试结果
测试目的：检查2018年2月6日已试整改的昆明地铁3号线0306车M2-1车空压机（粉尘过滤器整改为微油过滤器后）的空气质量；测试设备：Dust TrakⅡ型专业排气含油量测试仪（对微油过滤器整改后的空压机组出风含有量进行测试）、露点测试仪（测试机组的空气露点和相对湿度）。
4.1、含油量测试方案
（1）将车辆停放在带地沟的有电作业区；
（2）观察列车司机室双针压力表；
（3）通过调整日期，确保启动M2-1车风源系统，开启M2-1车的制动模块的总风缸排水塞门，使总风压力稳定在 800~850kPa，风源系统连续运行 20 分钟；
（4）关闭 M2-1 车总风缸排水塞门，风源模块停止工作；
（5）将含油量测试仪的专用连接软管一端接在 M2-1 车总风缸排水塞门，另一端连接到含油量测试仪的扩容器上，并将测试仪器放至方便读数的位置，且保持水平；
（6）启动风源系统，因含油量测试仪允许通过压缩空气的流量有限，开启M2-1车悬挂风缸的排水塞门，使总风压力保持在 800~850kPa，启动风源系统，5分钟后开启含油量测试仪，每分钟读取一次测试仪数据，共记录三次。
含油量测试方案过程中注意事项：（1）更换测量点位前后均要对扩容器进行手动清洁；（2）更换测量点位前后均要对含油量测试仪进行零点校准；（3）在测试过程中确保含油量测试仪水平放置。
4.2、露点测试方案
（1）通过调整日期，确保启动M2-1车风源系统，将A8测试口专用排气工装安装到A8测试口上，排气10分钟确保测试口干净无残留油污或者水分；
（2）停止风源系统工作，取下A8测试口排气工装；
（3）将露点测试仪插头连接到A8测试口上；
（4）启动风源系统，使主风管压力维持在800~850kPa，开启露点测试仪，运行20分钟，露点测试仪读数稳定后（前后露点读数不超过5度），每隔5分钟进行一次数据读取，共记录四次。
4.3、测试结果及说明
.png)
图3
（1）含油量：M2-2车（未试装微油过滤器）风源系统压缩空气质量测量的含油量值为0.275mg/m3；M2-1 (已整改微油过滤器)风源系统压缩空气质量测量的含油量值为0.022mg/m3（标准中空气质量等级2对含油量的要求为小于 0.1mg/m3），测试数据符合规定的风源系统出口空气质量等级：ISO 8573-1 (2-2-2 级)空气含油量等级标准要求。
（2）露点值：两台机组出风空气的露点值接近，微油过滤器整改对空气露点值无影响，两台机组分别为-37.01 和-37.63，测试环境温度为 23℃。（标准要求：在环境温度 20℃条件下，新机出厂时测试露点值≤-40℃）。
（3）相对湿度 ：两台机组出风空气的相对湿度接近，微油过滤器整改对空气相对湿度无影响，两台机组的相对湿度分别为0.92%和0.86%，满足技术合同要求相对湿度小于35%。
4.4、测试结论
根据测试结果，试整改微油过滤器的机组出风的空气含油量得到非常显著的改善，符合标准要求，试整改验证成功。
5 结论
此次试整改完成后经综合评估，决定对昆明地铁3号线30列车开展粉尘过滤器更换为微油过滤器的批量整改工作，批量整改工作于2018年10月完成，并对30列车的整改结果进行为期1年跟踪观察；截止2019年11月，通过对部分列车相关制动阀件拆解和管路检查，均未发现存在油渍现象。
参考文献
[1]《国际标准 ISO 8573-1 第2版》.2001年02月01日
[2] 郑文纬,吴克坚,郑星河.《机械原理第七版》.高等教育出版社.1997年01月
[3] 杨家斌.《实用五金手册》.机械工业出版社.2011年1月
[4] 李益民,阳东.《城市轨道交通车辆制动系统维护与检修》.机械工业出版社.2012年10月
[5] 丁启圣，王维一.《新型实用过滤技术》.冶金工业出版.2000年
论文作者:王肖,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年24期
论文发表时间:2020/3/4
标签：风源论文; 过滤器论文; 含油量论文; 干燥器论文; 空气净化论文; 测试论文; 空气质量论文; 《工程管理前沿》2019年24期论文;