风源净化装置（精选4篇）
风源净化装置 篇1
0概述
公司运输部现有32台内燃机车, 28台在线运用机车, 随着内燃机车长期使用, 风源净化系统故障日益增多, 影响机车制动系统的可靠性。目前电传机车使用的JKG1型风源净化系统的故障判断始终存在瓶颈问题, 虽然可采用机车启机测试与停机测试的方法判断故障, 但由于判断方法不统一, 故障判断也不是非常准确, 而且故障判断时采用了配件互换法测试, 需要多次启机、停机测试, 故障停时时间长。因此, 准确快速判断风源净化系统的故障, 对于内燃机车检修有着重要意义。
1故障统计
2014年初至2015年6月共发生39次风源净化系统故障, 其中2014年该类故障共发生21次, 2015年共发生18次, 基本包括所有在线运行内燃机车, 统计每台内燃机车风源净化系统故障数量, 分析故障产生原因并进行分类: (1) 排气阀无法关闭或漏风13次; (2) 进、出气止回阀卡滞或垫子泄漏, 其中, 进气阀8次, 出气止回阀5次; (3) 电空阀卡滞或阀体及垫子漏风6次; (4) 排污阀锈蚀打不开或泄漏5次; (5) 管接头、出气口折角塞门漏风2次; (6) 过滤器网破损1次; (7) 油水分离器垫子损坏漏风1次; (8) 因控制阀组动作异常引起制动系统中有油水1次。其中, 与阀类相关故障为风源净化系统的主要故障, 其他类故障除 (8) 类故障外, 均属于偶然发生概率较小的故障。
2故障判断
内燃机车风源净化系统工作原理见图1, 风泵出风后, 通过冷却器、塞门1、进气阀、干燥塔、出气止回阀、塞门2到总风缸。如果风源净化系统发生故障, 风泵出风后, 通过冷却器和塞门3, 直接进入总风缸。电磁排污阀在机车风泵打风时关闭, 在停止风泵打风时打开。油水分离器的截止塞门是手动打开。
按照风路逻辑关系, 风源净化系统故障快速判断的顺序依次为电磁排污阀或油水分离器、排气阀、出气止回阀和进气阀, 具体步骤如下。
第一步, 判断电磁排污阀或油水分离器的状态。 (1) 油水分离器的测试。关闭塞门1, 打开塞门3, 总风缸的风由塞门3进入冷却器及油水分离器的通路。手动打开油水分离器的截止塞门, 如果油水分离器排风, 则其状态正常, 反之, 则需更换油水分离器的截止塞门。 (2) 电磁排污阀的测试。在停机状态下, 打开燃油泵开关, 电磁排污阀线圈得电, 根据图2, 判断电磁排污阀状态。关闭塞门1, 打开塞门3, 总风缸的风由塞门3进入冷却器及电磁排污阀的通路。打开燃油泵开关, 如果电磁排污阀能够排风, 关闭燃油泵开关, 电磁排污阀排风能够截止, 则其状态正常, 反之, 则需要更换电磁排污阀。
第二步, 判断风源净化系统排气阀的状态。停机状态下, 打开塞门3, 使其常开, 风从总风缸→进气阀→干燥塔内部, 手动通过短接PLC或手动按压电控阀芯, 测试排气阀状态, 如果排气阀能够完成排气和关断作用, 可确认排气阀状态良好, 反之更换。
第三步, 判断风源净化系统出气止回阀的状态。停机状态下, 关闭塞门3, 打开电磁排污阀 (打开燃油泵即可) 或油水分离器 (手动打开阀门) 的通路, 如果风从总风缸→出气止回阀→干燥塔→进气阀→电磁排污阀或油水分离器排到大气, 表明出气止回阀损坏, 更换即可。如果总风在电磁排污阀或油水分离器打开状态下, 没有减少, 则表明出气止回阀无问题。
第四步, 确定风源净化系统进气阀状态。如果第一、二步无故障, 而风源净化系统在机车打风状态下排风不止, 则表明风源净化系统进气阀坏, 导致串风;如果第二、三步有故障, 则需要先处理故障, 再来确定风源净化系统进气阀状态。
3应用情况
这种风源净化系统故障判断巧妙利用塞门3, 为机车风源净化系统的进、出气以及排气, 净化风路, 均提供可靠风源。采用这种方法判断风源净化系统故障准确可靠, 大大减少了处理机车风源净化系统类故障的时间, 同时避免因误判而更换质量可靠的部件, 造成重复修, 检修成本降低。这种判断方法不用重复启机测试, 可避免机车启机噪声, 降低机车油耗。
风源净化装置 篇2
1 工作原理简介
当总风缸空气压力低于设定值750 k Pa时, 压力开关YK闭合, 发出通电信号, 空气压缩机开始工作。当总风缸空气压力达到另一设定值900 k Pa时, 压力开关发出断电信号。压力开关就是以这2个信号控制空气压缩机的起动与停止, 然后将信号传递给控制器, 控制2个干燥塔 (A塔、B塔) 吸附或再生轮流工作。
当机车空气压缩机启动时, 控制器得到“空气压缩机启动”信号, 开始按设定的程序工作, 工作时序如图1所示。图中T0~T8表示各个时刻, UDF1、UDF2代表各个时刻所对应电空阀的工作电压。
初始工作T0时刻, 电空阀DF1得电、电空阀DF2失电, 通过风源净化装置 (以下简称装置) 的“电气-机械转换”, 使得B塔处于空气干燥 (吸附) 状态, A塔处于再生状态。当到达设定时间T1 (72s) 时, 控制器停止对DF1供电, 此时DF1、DF2均处于失电状态, B塔继续干燥 (吸附) , A塔却停止了再生。当累计时间达到设定值T2 (90 s) 时, DF2得电, DF1继续失电, A塔随即进入干燥 (吸附) 状态, 而B塔却进入再生状态。当累计时间达到设定值T3 (162 s) 时, DF2失电, DF1继续失电, A塔继续处于空气干燥 (吸附) 状态, 而B塔却停止再生状态。当累计时间达到设定值T4 (180 s) 时, DF1得电, DF2继续失电, B塔转入空气干燥 (吸附) 状态, A塔也转入再生状态, 风源净化控制器完成了1个工作周期, 如此循环不已。
控制器在控制周期内对DF1、DF2的通电和断电是相互制约的, 但时间并不相等, 而是保持一个差值δT, 使DFl、DF2有一个失电重叠时间。在失电重叠时间内, 由装置的机械连锁实现柔性转换, 以免压力急剧变化时对吸附剂颗粒造成冲击。
当控制器接通电源而无压力开关YK控制信号输入时, 控制器亦无动作指令输出, 处于待命状态。只有当控制线YK有通电信号输入时, 控制器才开始计时工作, 并按一定时间周期T, 分别对2个电空阀DF1、DF2进行通电和断电动作。
当1个工作周期还未完成而压力开关控制信号YK断电时, 控制器也立即中断工作。当YK再次通电时, 计时将在原工作时间上累计, 直至完成这一工作周期才进行转换。当工作周期中断时, 控制器将其工作状态记存下来, 待下次工作时, 仍按原状态继续。即原得电的电空阀仍得电, 原失电的电空阀继续失电, 直至这一工作周期的完成。
2 具体的实施方式
控制器采用机车上DC110 V电源, 经内部电路处理后转换为DC12 V的电源供各个系统使用。
2.1 硬件实施方式
图2为控制器原理框图, 风源净化控制器包括电源电路、信号输入电路、单片机控制电路、第1输出控制电路、第2输出控制电路、第1执行电路、第2执行电路、报警电路共8个回路。
2.1.1 信号输入电路
图3所示为控制器部分实际电路, 当空气压缩机启动时, YK闭合, 输入压力开关信号, 通过前端处理后的信号经电阻R16 (220) , 使U3 (AT89C51) 单片机的P1.4为高电位, 单片机根据此信号判定空气压缩机已启动[3]。
2.1.2 输出和执行电路
单片机根据预先设定的程序, 按时序依次从P1.0、P1.1输出信号 (低电平有效) 对输出电路和执行电路进行控制。当P1.0输出低电平时, 通过R7输入到U4A (74LS14) 的1脚, 反相后从2脚输出高电平, 从而控制后级的第1执行电路动作, 驱动第1电空阀动作。当P1.1的2脚为低电平时, 电路原理与上述相同, 驱动第2电空阀动作。
2.2 软件实现方式
单片机正常运行时, 内部程序初始化设定, 使P1.5输出低电平, 通过外围电路驱动后, 外接故障报警指示灯不会点亮。当单片机因某种原因工作不正常时, P1.5将输出高电平, 通过报警电路处理后, 使报警指示灯点亮, 表明系统有故障。
编程软件采用Keil C51, 用定时中断模式。在主函数中定义定时器T0工作于计时模式1, 每50ms产生一次中断, 共中断20次, 刚好为1 s, 每1 s计数1次。
以time作变量为例说明程序的工作流程。在时序图T1时刻, time共计数72次, 即为72 s后发出相应的指令使P1.0为低电平, P1.1为高电平;然后继续计数, 在time累加18次计数即90次后, 到下一时刻T2发出相应的指令, 使P1.0为高电平, P1.1为高电平;time再继续下一个计数, 当计数至108次时, 到下一个时刻T3, 发出相应的指令, 使P1.0为高电平, P1.1为低电平;time继续计数, 当计数至180时, 到下一个时刻T4, 发出相应的指令使P1.0为高电平, P1.1为高电平。至此控制器已完成全部的循环周期。当完成最后一个循环周期后, time计数器清零, 自动重复开始以上过程。
3 实际测试效果
经测试, 控制器A、B塔工作时间和柔性转换时间分别为72 s和18 s, 误差为±0.3 s (标准规定分别为±7 s, ±1.8 s) 。空气压缩机停机后自动记忆工作状态, 累计时间误差为±0.5 s。对新型控制器进行了实际装车试验, 运用结果表明, 该控制器可靠性高, 完全达到了设计要求。
4 结束语
此次设计的新型风源净化控制器将时序控制程序固化在微处理芯片中, 且采用单片机内部时钟频率计时, 计时精确度高, 克服了原装置用电位器整定振荡频率, 易受温度等因素的影响, 以及由于频率漂移, 对时序控制产生影响等诸多缺点。同时此控制器数字信号控制电路与机车电器回路完全隔离, 提高了系统抗干扰能力, 保证了装置的运行稳定。
参考文献
地铁车辆风源系统常见故障及处理 篇3
VV120型空气压缩机采用飞溅润滑, 在转速为1450 r/min、运行压力为0.9 MPa时, 能够提供大约720 L/min的空气。采用了集成干式空气过滤器, 它能实现高度分离, 保证空压机得到最佳的保护。为满足地铁车辆空气系统的温度、油含量和湿度要求, 设有一套双塔式空气干燥器装置以及一个滤油器, 由一个两段 (干燥和再生) 运行的电子周期计时器控制, 当主气流在一个小室中干燥时, 另一个小室中的干燥剂进行再生。
1风源系统工作原理
VV120型空气压缩机采用两级压缩, 它有2个低压缸, 1个高压缸, 每个气缸头上都有一个排气阀和组合进气阀。通过干式空气滤清器的空气在低压缸内被压缩后, 通过中间冷却器, 然后被送到高压气缸里压缩。最后, 压缩气体被送到后冷却器进行二次冷却, 软管将压缩空气从冷却器输送到空气干燥器里。当系统内的压力高于1.2 MPa时, 安全阀就会开启, 将气体排向大气。
通常大气里总是含有水蒸汽, 当超过其饱和状态时, 便以水滴、雾或雪的状态存在。图1所示是饱和极限随温度变化的曲线, 随着温度的升高, 空气能吸收更多的水蒸汽, 这也是空压机在压缩过程中, 随着温度的升高, 水会慢慢减少, 而随着温度的降低, 水又会慢慢增加的原因。所以即使压缩空气经过很好的冷却且其冷凝物被有效清除后, 压缩空气内总还是含有一定量的水蒸汽。而空气制动装置只有在压缩空气的相对湿度低于35%的条件下才能可靠地工作。在此临界湿度下, 即使空气中含有酸性腐蚀物质, 也不会出现腐蚀现象。
采用无热再生工作原理的LTZ015.H型双塔空气干燥器, 能够将压缩空气的湿度降低到对空气制动装置无危害的程度。当潮湿空气通过干燥剂 (结晶铝硅酸盐) 时, 干燥剂能从空气中吸收水蒸汽, 因其具有特殊的分子结构, 所以它只吸收水蒸汽, 不吸收油蒸汽。同时干燥器的活塞阀还带有加热器, 能够确保从干燥器里出来的冷凝物在任何条件下都能顺利地流出。
2风源系统常见故障处理
(1) 空压机油乳化
空压机润滑油产生乳化的原因主要是空压机内所有支承点、活塞和气缸均采用泼溅式润滑。在每一转中连接杆均被浸入油池一次, 以此实现润滑。而气缸中的气体含有部分水蒸汽, 在工作过程中水蒸汽会在高速转动的曲轴作用下混入到机油中。当空压机停止工作后, 随着缸内温度降低以及外界潮湿环境影响, 润滑油就容易出现乳化现象, 广州地铁四号线列车空压机油乳化现象主要发生在3～5月份, 此时正值南方雨季, 空气湿度较大。
空压机油乳化将造成空压机润滑不良, 使运动部件摩损加剧, 导致活塞环密封失效, 此时空压机油就可能泄露。另外, 由于乳化的机油含水量高, 水分在气缸中无法排除, 易使气缸体及曲轴发生腐蚀, 大大缩短空压机的使用寿命, 较常出现的是空压机工作时发出不正常的噪音和敲缸现象。
2007年, 在同KNORR公司完成空压机工作状态的数据采集后, 发现空压机工作效率仅为13%, 远远低于要求的30%。由于空压机工作会使缸内温度升高, 将缸内的水气化, 随着活塞的转动, 水汽通过缸内部的油滤芯排出, 而油则回流到缸内。据此考虑通过延长空压机打风时间, 将缸内的水汽尽可能地排向大气, 从而防止油乳化。
由于广州地铁四号线列车只在制动和控制受流器起降时用风, 而列车的制动又主要以电制动为主, 并且地铁四号线的站与站之间距离又较长, 导致列车的用风量不大。为了有效解决由于空压机工作效率低造成的空压机油乳化问题, 采取了以下措施:在保证空气过滤器滤芯满足使用要求后, 人为增加了空压机干燥器的排气量。通过对列车空压机干燥器活塞阀节流孔螺堵进行改造, 将节流孔直径由原来的1.8 mm增大到2.2 mm, 增加了干燥塔内干燥剂干燥时的用风量, 将干燥剂吸收的水更多地排向大气, 实现再生。增加了干燥塔的排气消耗量, 延长空压机打气时间, 从而达到提高空压机工作效率的目的。通过对干燥塔排气孔的改造, 空压机没有再出现油乳化现象, 而空压机工作效率也达到30%的使用要求。
(2) 活塞阀故障
列车在正线运营时, 有时会听到来自车底空气干燥器很大的排气声, 同时列车供风异常。列车用风得不到及时供给, 严重时会导致列车清客。经调查发现, 活塞阀漏气源于活塞阀内部橡胶损坏, 使不锈钢阀体与密封橡胶之间连接失效。解决的办法是将内部橡胶垫更换为刚性垫。
(3) 空压机振动
空压机运行时, 有时会听到碰撞的声音, 此噪音主要来自空压机的振动, 为解决此问题, 采用了一种新型的与悬挂装置相结合的弹性装置, 可以将空压机与车体的振动减小到最低, 同时因其材料都是钢, 能持久耐用且不需要维护。
(4) 空压机进排油孔螺栓滑牙
在更换空压机油初期, 由于没有规定正确的扭力标准和使用恰当的拆装工具, 造成空压机注排油孔螺堵滑牙, 为此更换了滑牙的螺堵, 同时优化工具, 使用专用的六角头进行拆装。采用新工具和施加正确的扭力后, 螺堵没有再出现滑牙的情况。
(5) 空压机漏油
回风源热泵技术在矿井的应用 篇4
三矿十号井位于四矿与六矿之间, 六矿煤场东侧, 现有地面建筑面积1500m2, 井口防冻的风量为3000m3/min, 十号井原采用一台2t锅炉供暖, 但在地面工业广场改造时拆除, 故需设计建造供暖设施解决十号井供暖的问题。设计供暖设施时, 考虑采用锅炉供暖、电厂集中供暖和回风源热泵供暖这三种方式。
采用燃煤锅炉供暖, 不仅能耗大, 而且污染环境, 不符合国家“节能减排”政策;采用电厂集中供暖, 则热力管网敷设距离远, 建设工期长, 资金投入大;而采用矿井回风源热泵技术, 不但解决十号井供暖问题, 还符合国家“节能减排”政策。因此通过现场调研论证得出:一是十号井回风热源丰富;二是回风温度基本恒定, 风量80m3/s;三是总回风温度在21℃~26℃之间, 相对湿度60%-80%左右, 风量、温度、湿度全年变化不大。因而三矿井总回风适合使用矿井回风源热泵技术。同时十号井回风扩散塔已经提前建造成砖混结构, 适合安装回风换热器, 有场地施工坑建造水池, 既省去回风扩散塔改造施工工作量, 又减少水池建设费用。因此三矿确定采用回风源热泵技术来提取其中的低温热能并转换为高温热能供暖。
2矿井回风源热泵的技术原理
对于井工开采的煤矿, 一般采用抽出式通风方式, 利用主要通风机通过回风井回风, 矿井总回风直接排入大气。矿井总回风的温度、湿度全年基本恒定, 蕴藏大量的低温热能, 目前这部分热能没有被利用, 随着矿井通风排放到大气中去。
热泵是一种以消耗少量电能为代价, 将大量不能直接利用的低温热能变为有用的高温热能的装置。通过热泵技术回收低温热能, 满足供暖需求, 减少大气污染。
矿井回风源热泵工作原理如下图所示;利用设置在扩散塔上方的回风换热器的喷雾, 将矿井回风热量收集至水池, 与水源热泵机组相配合, 组成一个回风热能利用系统。冬季制热时, 水泵把集水池中经过回风换热器吸取能量后的循环水输送到全自动过滤器, 去除水中粉尘, 然后进入热泵机组提取热量。经热泵机提取热量后的循环水再进入回风换热器中换热、除尘后回到循环水池, 这样循环往复地将回风中的低温热能转换成有用热能。
三矿十号井冬季回风温度21℃左右, 经过回风换热器提取低温热能, 集水池水温可达到16℃左右。16℃的温水经过蒸发器, 让热泵机组吸收热量, 使得较普通风冷热泵的蒸发器温度提高16℃到20℃, 因而要制出同温度的热水时, 风源热泵机组将可节省大量的电能。整个系统COP值制热工况接近1:4, 达到回风源热泵系统高效节能的目的, 既以消耗少量电能为代价, 将大量不能直接利用的回风中的低温热能变为有用的高温热能。夏季制冷时, 回风换热器的作用是降低集水池温度, 向热泵冷凝器提供冷水, 使冷凝器的工作环境温度低于空气环境温度, 达到制冷节能目的。
3矿井回风源热泵与传统锅炉的对比
若采用传统锅炉来解决三矿十号井井筒防冻及地面建筑采暖 (空调) 问题, 则需要安装2台2吨锅炉和1台中央空调以及设备管道安装、电气安装以及其它附属配件, 安装费用总投资需815万元。然而, 回风源热泵的水源热泵机组、机房附属设备、机房设备管道安装、电气安装、回风换热器安装、井口加热器安装以及其它附属配件安装费用总投资为626.23万元, 可节省投资费用198.77万元。
3.1通过一年的实际运行, 回风源热泵全年运行费用如下:
电能消耗:三矿十号井矿井回风源热泵于2009年12月10日开始运行, 变电所专用电度表记录的电耗为:
冬季:2009年12月8.6万度, 2010年1月10.4万度
2010年2月14.6万度, 2010年3月11.4万度
夏季:2010年7月6万度, 2010年8月15.4万度
2010年9月2.4万度
2010年全年三矿十号井采用回风源热泵所消耗的电能总计为69.2万度, 电费按0.6元/度计算, 回风源热泵全年电费为69.2万度*0.6元/度=41.52万元;全年运行巡检人员1人, 工资每年2万元;全年无运行维护费;全年总运行费用合计43.52万元。
3.2若采用传统锅炉加中央空调方案, 费用如下:
全年燃煤锅炉运行费用按照每季度 (90天) 运行2台2吨锅炉, 每天运行20个小时, 1吨锅炉小时耗煤量0.16t, 年耗标煤量1536t, 每吨标煤600元计算, 年运行费用92.16万元;全年中央空调运行费用按照每季度 (90天) 运行中央空调, 每天运行200kw*24h*90天=43.2万度, 电费按0.6元/度, 中央空调全年电费为43.2万度*0.6元/度=25.92万元;全年锅炉和中央空调运行维护人员按12人, 工资每年每人2万元, 共24万元;全年锅炉检修, 中央空调机组换油运行维护费8万元;全年总运行费用合计150.08万元。
回风源热泵全年总运行费用43.52万元, 锅炉加中央空调全年总运行费用150.08万元, 节省运行费用150.08-43.52=106.56万元。
4矿井回风源热泵的应用效果
矿井回风源热泵项目经过安装、调试和工业性运行实验, 满足了平煤三矿十号井工业广场内建筑冬季供暖 (夏季空调) 、井筒防冻, 并为洗浴热水提供了热源。从而取消了燃煤锅炉, 节能减排, 减少了大气及环境污染, 为煤矿回风热能综合利用的推广探索出了一条新途径, 根据运行实验数据, 整个系统达到如下效果:
4.1主通风机出风口噪音降低30d B;除尘效果较好。
4.2冬季运行时, 副井上井口进风混合温度12℃以上, 下井口温度5℃以上, 满足了冬季井口防冻热量要求。
4.3夏季运行时, 工业场地地面建筑终端制冷器出口冷风温度为20℃, 室内温度为24℃, 满足夏季制冷的要求。
4.4矿井回风源热泵系统能自动运行, 实现了“现场无人值守, 定期巡检”。
4.5矿井回风热能技术应用, 年节约煤炭消耗量2457.6t, 每吨按市场价500元, 减少燃煤投入122.8万元, 年减少SO2排放量41.78t, 年减少烟尘排放量2.21t, 取得了良好的经济、环境效益。
5结束语