上海巨良阀门集团有限公司 上海市 201611
摘要：目前主流的机车制动机多采用高频电磁阀、压力传感器以及PWM脉宽调制方式实现对压力精确控制的EP闭环模拟控制模式。本文对机车制动机电磁阀运用过程中出现的故障进行分析与统计，结合试验，根据不同的故障原因，提出相应的优化方案，提高电磁阀等部件的质量和使用寿命。
关键词：机车制动机；电磁阀；故障分析；优化方案
1制动系统构成分析
机车制动系统有三大管路，分别是总风管、列车管、平均管。总风管连接空气压缩机，为列车的所有管路、风缸、阀类部件等提供风源。机车列车管可以与连挂车辆列车管连接，这样可以保证机车能够对整列车的列车管空气压力进行控制，从而操纵整列车的制动。平均管仅装备在机车上，当机车作无火回送时，制动时通过控制机车平均管压力来控制无火机车的制动，这与单纯重联机车的制动方式不同。从机车制动系统结构图中可以看到机车制动系统构成及工作过程。总风管的压力空气流经流量计，到达司机制动阀，和谐电力机车使用文氏止回阀和差压传感器作为流量计，流量计将流通的流量信息发送至机车制动控制单元，机车制动控制单元将流量信息分析处理后，发送至司机制动显示屏，操作人员可以直接从显示屏上读取流量值。总风管的压力空气流经流量计、司机制动阀、隔离阀，最终到达列车管。机车两端司机室各有一个司机制动控制器，同一时间内机车仅允许一端司机室激活。激活端制动控制器所有制动指令均有效，未激活端的制动控制器仅紧急制动指令有效，这是由于制动控制器紧急位只是机械地打开一个大口径排气口，排空列车管空气，不需要机车制动控制单元控制。操纵激活端司机室制动控制器的大闸手柄，编码器将手柄位置信息传送至机车制动控制单元，控制单元分析信息后，控制司机制动阀中电磁阀的得电和失电状态，调节司机制动阀的出口压力，即列车管管压。同时，大闸手柄位置信息可以直接送至EP模块，EP模块具有简单的信息处理功能，与司机制动阀机械部分配合，同样可以控制列车管的压力。和谐机车的该EP模块作为备用使用，当司机制动阀电气部分故障或制动控制单元故障时，备用EP模块保证机车仍可以控制列车管压力。司机制动阀的输出压力空气通过隔离阀达到列车管，机车可以通过塞门操纵隔离阀，实现对司机制动阀及备用EP模块的隔离。
2电磁阀概述
2.1电磁阀的结构和工作原理
电磁阀主要可以分为7个组成部分，分别为壳体、复位弹簧、线圈、线圈架、隔磁环、动铁芯和定铁芯。电磁力的工作原理实质上是比较简单的，电磁力和弹簧在电压阀运作的过程中产生复位力，通过这个力可以对铁芯进行驱动，使杆移动，利用杆完成电压阀的开关，利用弹簧以及电流的作用保持动铁芯与定铁芯的分离状态，从而将动铁芯下方的球阀和阀座保持为一种结合的状态；在向线圈引入电流之后，电流呈现出增加的趋势，磁场增强，电磁力慢慢增大，弹簧作用力慢慢克服点，摩擦力慢慢变小，铁芯慢慢向上运动，阀就慢慢打开了。
2.2使用常识
（1）电磁阀使用压缩空气作为介质，压缩空气主管路应加装过滤器或者在电磁阀前配装反冲过滤阀。（2）电磁阀安装时注意进气方向、电流方向、连接件接头生料带不宜裹太紧太长，以免影响阀芯运动。（3）爆炸性环境必须选用相应防爆等级A的产品，露天安装或压缩机等场合应选用防水、防尘类型。环境空间受限，可选用多功能电磁阀，省去旁路及三只手动阀且便于在线维修。（4）对控制精度高的场合可选用多位电磁阀；对动作时间有要求的场合，选择的多功能电磁阀对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏。（5）尽量不要让电磁阀长时间处于通电状态，这样易降低线圈使用寿命甚至烧坏线圈。
3机车制动机电磁阀故障分析及优化方案
3.1电磁阀防尘
异物及油污对电磁阀的影响较大，通过对有窜风故障的电磁阀拆解后腔体内发现划痕，而较大的固体颗粒可直接导致电磁阀卡滞。根据从机务段返回的故障报告显示，均衡风缸充气高频电磁阀出现故障的频率大于排气高频电磁阀。从管路原理上分析总风先经过充气阀进入均衡风缸，再经过排气电磁阀排向大气，气路中杂质对充气电磁阀影响更大。从气路上可以增加滤尘器，改善总风质量。从电磁阀结构上，增加进气口滤网，提高风源品质，并定期对电磁阀进行清洗，补充润滑油等维护。
3.2电磁阀防油污
从相关统计数据可以看出，内燃机车电磁阀卡滞故障率明显高于电力机车。内燃机车风源中油气含量较高，通过对故障电磁阀拆解及统计分析，发现由于油污导致橡胶件膨大而引起的卡滞占到很大比例。为了提高内燃机车电磁阀使用寿命，除了使用油气分离过滤器提高总风质量，从电磁阀密封件的材质上考虑，可以使用氟硅橡胶等耐油、耐高温的材料进行密封。
3.3增加电磁阀输出反馈
机车电空制动机的电磁阀由制动控制单元控制，信号流如图1中实线所示，控制板运行程序，完成逻辑运算后通过操作系统驱动硬件，将命令下达给输出板，输出板提供对应电磁阀高电平电压或停止供电。这一控制方式为单向信号流，一旦出现电磁阀动作异常，无法确定是控制电路信号问题还是电磁阀机械故障。为了排除信号输出异常导致的疑似电磁阀故障，在制动控制单元中增加输出反馈模块，采集输出板输出端信号返回给控制板，通过与控制板逻辑运算值对比，检测输出信号的正确性，如图1中虚线所示。这一方法可以实时在线监控控制电路，第一时间发送电磁阀控制信号错误信息。
4电磁阀保养注意事项
第一，对于先导式的电磁阀，要根据规范要求检查管道中压差，如果压差过小就会造成电磁阀无法正常工作。如果出现压差过小就要选择直动式电磁阀。而如果压差太大则就会导致其高于电磁阀的设计数值，无法保障其正常工作，在这个时候就要应用高压电磁阀。第二，多数状况之下电磁阀均为水平安装，如果侧装就会造成阀门关闭不严密而造成内漏等问题。对此，尽可能的规避侧装。第三，如果电磁阀长时间运行，就会导致活塞与阀座间密封性不足，在此种状态之下就要重新磨平活塞密封面，然后再进行阀座研磨。第四，在工作工程中，要检查阀门前后压力表，保障工作压力不的高于额定的压力数值，工作压差要控制在合理的额定压差范围中，在工作压力高于的定的压力或者高于额定压差的时候，就要停止应用电磁阀，及时前后的手动阀，避免出现电磁阀爆炸以及泄露等问题。第五，在进行电磁阀安装之后，要进行介质试动作数次，在确定其正常之后才可以投入应用；第六，要低昂器清洗，及时处理在大阀内外以及在衔铁吸合面中残存的污物，避免损坏密封面。第七，电磁阀在停止运行的时候要关闭阀前手动阀，对于长期不用的电磁阀再重新启用的时候，则要根据规范进行检查，在正常开关之后在合理应用。
5结束语
总而言之，本文的优化方案经过已装车新型制动机的应用验证， 显著降低了电磁阀故障率。
参考文献
[1]蔡伟,郑贤林,张志利,黄先祥. 液压电磁阀故障机理分析与瞬态特性仿真[J]. 仪器仪表学报,2011,v.3212:2726-2733.
[2]武晓鹏. 柴油机高速电磁阀驱动电路及其故障诊断电路设计与仿真研究[D].北京交通大学,2017.
[3]刘志浩,高钦和,牛海龙,管文良,李璟玥. 基于驱动端电流检测的电磁阀故障诊断研究[J]. 兵工学报,2014,v.35;No.20807:1083-1090.
论文作者:夏克洲,季善宏
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/25
标签：电磁阀论文; 机车论文; 司机论文; 压力论文; 风管论文; 故障论文; 车管论文; 《当代电力文化》2019年第10期论文;