SS4改型电力机车空气管路防寒问题

李勇墙

（太原机务段，山西太原 030000）

0 引言

山西省地处黄土高原，南北纬度跨度大，地形较为复杂，由于受内蒙古冬季冷气团的袭击，冬季漫长而寒冷干燥，主要体现在当年12月到次年2月，全省气温均在0℃以下，大同、朔州位于山西的最北边，日常气温更低，电力机车在这样的气候下运行存在很大隐患，压缩空气在机车空气管路系统中以压力变化为媒介传递动作指令，经过压缩机产生的空气温度升高、压力变大，压缩空气中水蒸气随着温度和压力的下降冷凝析出水分，如果空气中所含水分较多，不仅会加剧管路和阀类的腐蚀，严寒的低温会出现冰冻情况，造成阀类工作条件的恶化，使制动机的作用灵敏度降低，缩短制动机和气动器械的使用寿命，严重时会导致机车空气管路系统堵塞，影响到整个制动系统的正常动作，造成严重后果。因此，压缩空气的除水干燥和阀类部件的保温尤其重要，加强防寒工作，保障机车运行的可靠性。

电力机车空气管路系统防寒设计要确保机车冬季安全运行的同时，必须满足经济实用、维护操作简便等基本条件。防寒工作要注意控制不必要的保温应用范围、材料资源和工时消耗，同时规避因防寒举措欠妥而引发的机车故障。既要保证机车防寒效果的可靠性，又要着重提高干燥器的良好干燥效果。在关键部位进行加热防寒措施，防止管路部件低温情况下冻结，分析克服防寒技术中存在的问题，进一步提升机车的低温运行性能，完善防寒措施，保证部件在低温情况下良好工作，减少机车冬季运行中的故障率。

1 现有的防寒措施

（1）机车底架下方的空气管路包扎防寒泡沫保温材料，并用细铁丝紧固，相关的塞门做捆绑包扎。

（2）制动柜内的中继阀、分配阀、压力开关和门联锁阀等关键部件加装电热套，并由自控温加热装置控制，温度均匀，安全可靠，部分机车的制动柜周围包裹保温棉被。

（3）目前山西省运行的电力机车，大部分是SS4改型电力机车，使用螺杆式压缩机打风作业，产生的压缩空气经过装有高压安全阀和止回阀的连接管流入干燥器，连接管的距离较短以减少散热面积和压缩空气在连接管内的流通距离与时间。通过在连接管的外壁安装自控电伴热线，同时包裹防寒保温材料，有效防止连接管内的压缩空气低温下析出水冰冻阻塞连接管，并在止回阀及高压安全阀采取加热保温防寒措施，防止结冰而影响其动作。

（4）从压缩机机组生产的压缩空气的湿度及温度都较高，在干燥器内进行干燥除水作业。如果干燥器出现故障，含有大量水分的压缩空气将流入之后的空气管路及阀类部件，造成很严重的安全隐患，故而保持干燥器的良好状态是机车防寒检修的重要环节。干燥器内部的管路和阀类部件直接接触尚未干燥净化的压缩空气，长期处于高湿度环境，为防止冬季低温压缩空气中的水分冷凝结冰，影响管路阀类动作，在滤清筒和干燥筒外部安装自控温加热套，同时对排泄阀和进气阀等部位安装防冻加热设备，通过温控器控制，连接管路和塞门包扎防寒材料。

2 空气管路防寒问题及解决办法

2.1 空气湿度与温度、压力的关系

（1）空气湿度与温度、压力有很大的关系，例如，气体状态方程为：PV/T越R，式中P是气体的压强；V是气体占有的体积；T是气体的绝对温度；R是常数。根据理想气体的状态方程分析，当压力一定时绝对温度的变化将引起体积的变化，温度升高引起体积变大，空气湿度降低，温度降低导致体积变小，空气湿度增大，湿度与温度及体积呈反比变化；当温度不变时，压力升高导致体积变小，则湿度上升，压力降低会使体积增大，使湿度下降，湿度与压力的变化呈正比关系。

（2）在总风缸之后的总风管、列车管、闸缸管等管中的压缩空气经过2个串联总风缸的降温，温度降到与外部环境温度一致，总风缸之后的管路包裹防寒材料对提高空气温度没有效果，再加上管路减压和压缩空气的流动使用，凝结析出的水分很少，所以总风缸之后的空气管路基本没有凝结水析出，多余的防寒措施只会增加机车检修工时和运行成本，防寒材料长时间紧贴管路外壁会造成外壁严重腐蚀。因此可以尝试撤销总风缸之后的空气管路和折角塞门的防寒保温材料，并在机车运行时建档跟踪观察，记录机车防寒情况，如发现不良情况，应积极防寒补强，防止机车空气管路发生冻结故障。

2.2 空气干燥器类型

（1）山西地区SS4改型电力机车现阶段使用的空气干燥器有单塔和双塔两种类型，单塔干燥器的结构比较简单，维修方便，由滤清筒、干燥筒、排泄阀、止回阀等部件组成，当压缩机打风时，干燥器也同时进行干燥净化作业；当压缩机停止打风时，干燥器通过排泄电空阀的作用，再生风缸中的干燥空气反向流通，将干燥剂中的水分从排泄阀排出，实现再生作用。由于单塔干燥器结构限制性，吸附干燥作用和再生作用无法同时进行，不适合长时间工作。

（2）双塔干燥器由电气控制器控制电空阀的启停实现两个干燥塔交替工作，工作状态是干燥与再生同时进行，适合长时间连续工作，但双塔干燥箱结构较复杂，零部件多，维修工作量相对较大。随着科学技术的发展，大数据的应用越来越广泛，通过大数据运用，积极调试选用经过改进和优化设计的新型干燥器，结合日常检修等工作，监控干燥器的正常运行，以进一步提高干燥器的干燥效率和可靠性。

2.3 干燥器故障及排除方法

为确保干燥器故障后能维持机车正常运行，无论是单塔干燥器还是双塔干燥器都设置干燥器短接塞门，在干燥器正常运行时，短接塞门置于关闭状态，并用铁丝紧固，以防乘务人员误开。当干燥器出现故障影响正常工作时应打开短接塞门，将故障的干燥器隔离而直接接通空气压缩机与总风缸的通路，该方法会使压缩空气中的水蒸气直接进入后续的空气管路中，严重腐蚀管路和阀类，冬季更容易造成冻结、堵塞等故障隐患。因此，在实际应用中，应在短接塞门后方加装小型空气干燥装置，使短时间内净化空气，进而减少水蒸气进入后续管路中，进一步降低机车空气管路故障率。

2.4 干燥器改进方法

不论是单塔干燥器还是双塔干燥器，都装有止回阀，只可以单方向流动，可以有效地防止压缩空气逆流。通过干燥筒的干燥空气，推开止回阀阀片，从止回阀内侧的气路向总风缸输送，当止回阀阀片上、下侧的压力均衡时，在弹簧的作用下，止回阀片关闭阀口，当总风缸内压力低于干燥筒侧压力时，止回阀又开启；螺杆空气压缩机自带止回阀，防止压缩空气倒流回压缩机造成机器故障。因此，压缩机与干燥器之间连接管上安装的止回阀起到的作用和功效不大，同时空气压缩机出风口出来输出的空气中含有大量的水蒸气，会强烈腐蚀止回阀内部的阀芯，轻者造成止回阀卡位失去止回作用；重者止回阀堵死不能动作，导致压缩空气流动受阻，只能从高压安全阀排出。为减少连接管冻结堵塞故障，连接管可以考虑取消止回阀。

在平时工作中，要将减少空气管路系统故障作为机车设备检修的工作重点，及时采取有效的防寒措施，各部门工作人员要严格落实作业标准，定期打开总风缸排水阀塞门，查看总风缸内是否有积水，根据规定维护和检查干燥器性能和更换干燥剂，如遇到特殊寒冬应缩短检修维护间隔时间，按计划进行防寒整修，全力做好机车防寒过冬工作。同时，加强工作人员防寒过冬业务培训，保证机车设备运用质量。

3 结束语

防寒过冬安全第一，一直是铁路企业生产中的重要工作，也是一项长期而又艰巨的挑战。为确保机车能够在寒冷地区更好的运行，以上是空气管路防寒问题的克服与建议，在低温情况下对空气管路系统进行试验及验证，可进一步健全机车防寒管理体系，能够更好的提高机车防寒质量。