摘要：随着新一代动车组技术含量和技术要求的逐步提高，对裙板空气过滤器的要求也越来越高，尤其是标准动车组。传统的空气过滤器不仅过滤效率低、通风阻力大、容尘能力小、无自净能力，而且需要频繁清洗或更换，给维护保养造成很多困难，尤其是在西北风沙较大地区，这一现象尤为突出。针对这些问题，经过多年的研究、试验，中车大同公司研制出一种用于动车组的裙板空气过滤器:新型机械离心沉淀式空气过滤器(以下简称FSA弧形空气过滤器)。
关键词：动车组;过滤器;滤尘效率;阻水效率;空气阻力
引言
轨道交通的快速发展，对列车牵引变流器功率要求越来越高，加上集成化程度越来越高，变流器的散热成为设计要点。强迫风冷是变流器散热最普遍采用的一种形式。为保证变流器内相对清洁的运行环境，对进风口空气过滤器的设计要求也越来越严格。
1 工作原理
外部空气在风机作用下先穿过滤网，过滤掉空气中的大颗粒杂质、柳絮、毛发等飘浮物，部分细微的灰尘和水滴会随外部空气穿过滤网，进入格栅层。外部空气进入格栅层后，在导风件的风口处被加速，并在方向的急速变化下产生很大的离心力，使灰尘和水滴含有较高的冲量而进入过滤件１和过滤件２并减速，由于其本身的重量而下坠至沉降室，随之排出。
2 FSA型弧形空气过滤器
研制FSA型弧形空气过滤器，主要从两个方面考虑:一是过滤器的材料;二是结构形式。该FSA型弧形空气过滤器具有过滤效率高、通风阻力小、噪声低、自净和免维护等优点。
2.1 FSA型弧形空气过滤器结构
FSA型弧形空气过滤器由框架、芯子分离器和排尘排水口等组成，材料为防锈铝，表面阳极氧化或进行喷漆、喷塑处理，具有很高的耐腐蚀性，该过滤器可按动车组裙板轮廓做成多种形状，满足不同裙板要求。
2.2 芯子分离器的结构和原理
过滤器芯子分离器为FSA型，采用竖式结构，在其前部设有前部导流体，中间为中部漩流体，后部为后部出风体，下部设有沉积室，在沉积室的下部前方设有排尘排水口。外界空气在前部导流体的进风口处加速，加速后的灰尘和水滴因含有较高的冲量而进入中部漩流体和后部出风体并减速，由于本身的重力而下坠至沉积室，并随即从沉积室下部前方设置的排尘排水口排出，实现免维护功能。芯子分离器结构和原理。
2.3 免维护功能
由于与气流分离后的粉尘能很快沉淀到集尘槽，并经排尘排水口排出，因此，过滤器可以基本实现免维护，风阻不会随时间而增加，无需定期清理过滤器通道。
3 滤网拆卸与维护
空气过滤器通过螺栓和紧固件安装在变流器箱体上，根据空气过滤器滤网的安装方式不同，有以下2种拆卸维护方案。
3.1 方案１
3.1.1滤网安装方式
方案１滤网安装方式如图1所示。空气过滤器由7颗Ｍ8六角头螺栓及底部2个铰链安装到变流器上。滤网插入空气过滤器滑槽内，并由卡扣锁住。
.png)
图1 方案滤网安装方式
3.2.2滤网拆卸步骤
维护及清洗方案１中的滤网时，滤网拆卸步骤如下：
（1）用工具拆掉标红的7颗Ｍ8六角头螺栓；
（2）打开标蓝的2个卡扣；
（3）根据现场空间情况，将空气过滤器向下翻转至合适角度（最大可翻转180°）即可抽出滤网，然后对滤网进行维护清洗。
3.2 方案2
由于方案１中空气过滤器的滤网在拆卸维护时，维护人员需要拆卸7颗螺栓，操作相对复杂，且需要翻转空气过滤器，这对现场的空间有一定的要求。本着可在有限的空间内高效便捷维护的原则，继续对空气过滤器进行优化设计。方案2空气过滤器安装接口与方案１完全一致，空气过滤器由7颗Ｍ8六角头螺栓及底部2个铰链安装到变流器上，可完全互换。不同之处是方案2滤网通过左下角及右下角卡边卡住，顶部通过3颗Ｍ8六角头螺栓固定。
3.3 滤网拆卸步骤
维护及清洗方案2中的滤网时，拆卸滤网步骤如下：
（1）用工具拆卸中标红的3颗Ｍ8六角头螺栓；
（2）将滤网向上平移10ｍｍ，使滤网左下角和右下角脱离角部卡边（滤网重约1ｋｇ，单人可轻松操作）；
（3）取下滤网，进行维护和清理。
4 空气过滤器的两个关键指标
4.1 过滤面积
过滤面积是指过滤器中滤材的展开面积，过滤面积大，能容纳的粉尘多，同时气流穿过材料的速率降低，风阻减小，过滤器的使用时间延长。但过滤面积的大小不影响过滤器的过滤效率。通过实际用户的反映，对于同种结构、同种滤材的过滤器，终阻力一定时，过滤面积增加1倍，过滤器的使用时间约是原来的3倍。增加过滤面积，要充分考虑过滤器的结构，例如袋式过滤器，一般可以增加滤袋的数量和滤袋的长度；而传统的有隔板过滤器，一般采取减小隔板间距、增加滤纸褶数的方式。对于洁净室末端高效过滤器，增大过滤面积的目的是延长其使用寿命，但不改变其额定风量。在额定风量不变的情况下，过滤面积增大后，过滤器初阻力会降低，空调系统的能耗随之降低。因此，增加过滤面积虽然会增加一些采购成本，但可以有效延长过滤器使用寿命，同时减少空调能耗，对于使用者来说，性价比将提高。
4.2 容尘量
容尘量是指在额定风量下，受试过滤器达到终阻力时所捕集的人工尘总重量，单位为克（g）。例如，三只效率、规格、结构、滤材颜色均相同的袋式过滤器，一只采用经典的玻璃纤维滤材A，一只选用目前流行的聚丙烯滤材B，一只选用经增大容尘能力改进的聚丙烯加涤纶复合滤材C。如果不考虑价格，多数人会选用容尘能力大的过滤器C。若C的价格比容尘能力最小的过滤器A的价格高1倍，理应选择过滤器C，因为C的使用寿命可能会比A长1倍，而且减少了更换、储运等一系列麻烦和风险。可事实是，当C比A的价格高30%时，90%以上的客户选择容尘能力小、但便宜的A。选择容尘量大的过滤器会增加一些采购成本，但可以有效延长过滤器使用寿命，同时减少维护费用，对于使用者来说，性价比提高。
5 空气过滤器的检漏
国家相关法规要求制造商必须对每个高效过滤器进行例行测试，即每个高效过滤器出厂前，都必须在专门的试验台上按标准进行性能检验，各制造商可采用不同的测试方法去验证。洁净室末端的超高效过滤器（ULPA）一般经过扫描检验，高效过滤器（HEPA）试验有全效率试验和扫描试验两种。因为目测检查不出过滤器的任何泄露问题，一旦选用了未经逐个测试的高效过滤器，用户就要承担因过滤器泄露引起的各种严重后果。
近几年，国内过滤器制造商和使用者都意识到了测试的重要性，基本能保证每台高效过滤器都经过严格测试，合格率大大提高。国外的做法通常是对高效过滤器进行逐个测试，约能检出3%有漏点的，其中部分可以修复成合格品，而另一部分则因无法修复而报废。
6 结论
综上所述，FSA型弧形空气过滤器性能优良，是传统双V型弧形空气过滤器的更新换代产品。它具有通风阻力低、滤尘效率高、阻水性能优良的特点，而且具有极强的气候适应性，既适合我国北方多风沙、多冰雪的严寒地区，又适用于南方多雨地区。过滤器利用离心作用形成粉尘沉淀以及具备排尘排水口结构，基本实现粉尘的自净功能，实现免维护，大大降低维护工作量。
参考文献：
[1]TB/T1804—2009，铁道客车空调机组[S].
[2]Q/3201LSNT—2009，机械式空气分离过滤器[S].
论文作者:苗高杰,贾东生
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
标签：过滤器论文; 滤网论文; 空气过滤器论文; 变流器论文; 高效论文; 弧形论文; 螺栓论文; 《基层建设》2020年第2期论文;