CRH5型动车组供风系统及其典型故障分析

成城

摘要：目前我国实行的动车组供风系统的运用检修是完全参照动车组整车的运用检修修程的。动车组整车的运用检修修程期望用全面覆盖的检修方法达到预防维修的效果，动车组供风系统在现有检修模式体系下，运用检修的专业维护水平不高，检修维护人员对制动系统的认知水平和专业维护素养也得不到提升，急需研究一套针对动车组供风系统完善的检修模式体系，提高动车组系统的专业维护水准。基于CRH5型动车组运营以来，在运用过程中出现过多起供风系统在监控屏显示故障，造成动车组运营途中停车，影响了干线铁路的运营秩序。为此，通过对供风系统出现的典型故障进行分析，以确定故障解决方案，并提出相应的预防措施。

关键词：CRH5型动车组;供风系统;故障

一、系统原理

1、气路压缩机。空气经空气滤清器和止回阀，由压缩弹簧和阀盘构成）进入压缩机的进气侧，压缩后进人压缩机单元外壳内，启动油路循环。压缩机单元外壳内的压力达到约650kPa时最低压力阀开启，如果在达到关闭压力前压缩机组停止运转则最低压力阀关闭。每次关断压缩机组后，压缩机单元外壳都自动减压。压缩机组停止运转后，最低压力阀和止回阀首先关闭，进气管道内的压力升高，启动减压阀，压缩机单元外壳的空气可由此流经空气滤清器，使外壳内的压力迅速降至约180kPa，再慢慢降到0。压缩机上设有270kPa动作的压力开关，以保证主压缩机停机后6S内不能再次启动。

油循环回路运转过程中压缩机组里的压差，将油输送到压缩机的注油点对轴承和转子进行润滑，油吸收压缩过程中产生的热量，将主转子及副转子与压缩机单元外壳之间的空隙密封。从压缩机流出的油气混合物通过压力套管被送至压缩机单元外壳的折流板处进行初次分离，随后在压缩空气除油过滤元件内进行精细分离。在此分离出来的油积聚在壓缩空气除油过滤元件的底部，在压缩机单元外壳内过压的作用下经过吸油管道再流人压缩机。油温达到约83℃时控油单元内的调温器打开，低于该温度时油在散热器与直接注射口之间。压缩机单元外壳压力套管处的油气混合物的温度由温度继电器监控，当该温度达到极限值时温度继电器必须关断压缩机组。

2、干燥器功能原理。从压缩机出来的冷却空气和预排放的空气通过入口和开启的阀座流到左干燥塔，再从下到上通过这个干燥塔，然后改变方向向下通过中心管、单向阀和旁通阀流到出口，通过干燥剂。当压缩空气通过油分离器内填充的拉希格圈时，仍然在压缩空气中悬浮的细小的油和水的分子沉淀在拉希格圈相对大的表面上，聚集在一起便形成较大的水滴和油滴，在重力作用下流人集液室。当压缩空气通过干燥剂时，干燥剂吸附压缩空气中的大部分水蒸气，使左干燥塔内压缩空气的相对湿度低于35%。干燥的空气被分出来，通过再生阻气门膨胀，以相反方向通过右干燥塔内的干燥剂，再通过开启的阀座和消声器排到大气中。在干燥剂达到其饱和极限前，空气干燥器由电子循环定时器控制进行转换，即电磁阀磁铁动作，使控制管路的出口通到活塞阀。在此状态下，主气流在右干燥塔内干燥，左干燥塔内的干燥剂再生。空气干燥器需要一定的往复压力，在此压力下，预控制阀打开，活塞阀可往复运动。旁通阀保证此压力在系统内快速升高，2个单向阀防止主风缸和车辆管路在压缩机停机时反向排风。

二、CRH5型动车组供风系统故障原因及改进措施

1、空压机卸载压力开关故障

（1）故障情况：运用中空压机发生过多起报故障不能工作的情况，经过检查均为卸载压力开关故障导致。卸载压力开关用于检测压缩机停机后的压力卸载情况，防止压缩机带压力启动。该压力开关在压缩机停机后立即激活，在几秒钟后压力重新下降，压力开关重新关闭。如果此压力开关故障，将导致系统错误的检测到压力持续处于未卸荷状态，从而导致空压机无法启动。

（2）原因分析：经过对空压机卸载压力开关故障件拆解检查，发现故障的压力开关普遍存在内部橡胶膜板破裂情况，经过试验室测试，破裂的橡胶膜板相比新的橡胶膜板硬度增加10%到20%，脆化转换点温度由一30℃提高到约一15℃。为此确定空压机卸载压力开关故障的主要原因是长时间运用后，由于压力开关内橡胶膜板长时间接触油气，出现变硬老化直致破裂使得油气混合物污染压力开关内部，导致压力开关触点失效。

（3）改进方案：经调查故障的的卸载压力开关运用时间普遍超过动车组四级修程，该橡胶膜板在运用240万km后故障率显著增加。为此变更主空压机检修规程，规定在四级修规程（240万km）更换此卸载压力开关。同时对卸载压力开关橡胶膜板进行优化。

2、干燥器故障。运用中空压机发生多起干燥器活塞阀漏风故障，导致干燥器功能减弱或失效，制动系统管路中出现大量的水，在寒冷的冬季将导致水在管路中冻结，发生空气簧无风的情况。经过对故障干燥器活塞阀拆解，发现导致活塞阀漏风故障存在以下原因。

干燥器活塞阀故障

（1）故障情况：该公司生产的干燥器活塞阀阀头采用了密封橡胶垫与金属基座熔结结构，经拆卸故障活塞阀，发现活塞阀阀头和密封结构在长期活塞阀转换作用下部分出现了熔结不牢失效的情况，见图。

（2）原因分析：干燥器在工作中通过转换电磁阀控制两个活塞阀定时转换实现干燥剂的持续再生功能，活塞阀和密封结构在转换过程中承受了较高的压力以及瞬时的冲击。在这种反复疲劳冲击下，原密封橡胶垫与金属基座熔接结构如果存在熔接不良时容易出现橡胶垫与金属基座脱离情况，从而导致干燥器活塞阀出现泄漏。

（3）改进方案：优化活塞阀阀头结构，取消原熔接结构，采用加厚的锥形阀头和O型密封圈结构，在活塞阀的控制气路上增加节流缩孔，以降低活塞阀转换时阀头橡胶件受到的冲击力，经过实际测试增加节流缩孔后阀头受到的冲击载荷由2800N降低为800N。

干燥器温控开关故障

（1）故障情况：运用中活塞阀发生多起漏气故障。对故障的活塞阀拆卸下在试验台上进行测试，发现在低压侧存在漏气现象。对活塞阀进行分解，发现活塞阀阀芯上的所有橡胶密封圈外侧均由红色变为黑色，并且密封圈上存在明显的压痕。

（2）原因分析：由于干燥器是设计为在高寒环境下工作，为此干燥器活塞阀设有低温加热装置。分解中发现活塞阀内油脂很少，橡胶密封圈已经出现碳化，说明活塞阀处于持续高温工作状态。对活塞阀的温控开关电路进行检查，发现温控开关存在短路，触点已经出现烧融情况。由于温控开关控制在环境温度高于10℃时禁止活塞阀加热，而温控开关短路将导致活塞阀在环境温度高于10℃的环境（尤其是在夏季高温条件下）中也持续处于加热状态。

经过试验室测试发现故障温控开关触点中存在大量硅化合物，这些物质导致温控开关触点电阻增加，从而温度升高导致烧损。经确定这些硅化合物来自于温控开关的密封胶。

（3）改进方案：对温控开关密封胶进行改进，更换为不含硅化合物的密封胶。

改进措施

（1）检查前压缩机必须运转5rain，停机后5～20rain内完成检查，要求油位在最低与最高之间，如果超过限位需要通过量油尺查看油位。

（2）检查270kPa压力开关状态。

（3）定期更换压缩空气除油过滤元件。

（4）定期检查与更换干燥塔，以减少精细滤油器等部件故障对系统内压缩空气质量的影响。

通过对动车组供风系统多年运用中出现的问题进行分析和改进，由于故障原因查找清楚，改进措施得当，目前CRH。型动车组供风系统整体运用状态良好，惯性质量问题得到了有效解决。

参考文献

[1]曹宏发，杨伟君.CRH5型动车组供风系统故障原因及改进措施[J].电力机车与城轨车辆，2019，26（4）：47—49.