收稿日期：2018－01－09
摘要：对广州地铁八号线内燃机车空压机存在的反复出现不打风故障进行深入分析，提出检修建议及应急处理措施，为降低空 压机故障率及减少故障影响取得良好效果。另通过对空压机控制原理的分析，提出了增加冗余回路的改造措施，并总结得出空压机相关的应急处理措施。 关键词：内燃机车；螺杆式空压机；故障分析；改进中图分类号：U262
文献标识码：A
文章编号：1009－9492(2018)07－0147－04
个附近的小旅馆住宿Analysis and Optimization of Air Compressor Failure to be Played in the
Wind of Guangzhou Metro Diesel Locomotive
LIU Jin-Long
（Guangzhou Metro Corporation ，Guangzhou 510000，China ）
Abstract:This paper deeply analyzes the faults of air compressor in line eight of Guangzhou metro ，putting forward suggestions for
overhaul and emergency measures ，which have a good effect to reduce the failure rate of air compressors and the impact of those failures.Moreover ，the measures to increase redundant loop are put forward ，and the relative emergency measures for air compressor are summarized after taking a further analysis on the control principle of air compressor.
Key words:diesel locomotive ；screw type air compressor ；fault analysis ；improvement
广州地铁内燃机车空压机不打风故障分析及改进
刘金龙
（广州地铁集团有限公司，广东广州
510000）
DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2018.07.047
0前言
地铁内燃机车是保证地铁安全运营不可缺少的设备，担负着紧急救援、调车作业、供电设备和线路维修、线路和接触网检测、钢轨打磨修复等任务。目前广州地铁八号线共配置4台内燃机车用于日常地铁施工，内燃机车上使用的空压机主要有活塞式空压机和螺杆式空压机两种[1]
，其中JX-3DT 型架线车采用了斯可络SCR-10T 螺杆式空压机。随着使用年限的增加，该型号空压机存在的问题逐步增多，如空压机不打风、打风不止、润滑油乳化等故障，这都会影响内燃机车的正常运行，尤其是螺杆式空压机不打风故障由于多次反复出现，对架线车的运用影响极大。2015年至今，JX-3DT 架线车的螺杆式空压机出现不打风故障多达3次，占空压机故障总数50%，造成延迟交车1
次、正线作业取消1次。
本文重点对螺杆式空压机不打风故障原因进行深入分析，提出相应的检修应对措施，并对故障应急处理措施提出独特见解，尽可能避免螺杆式空压机不打风故障对地铁施工、正线运营造成的影响。同时，通过对空压机控制方式的研究，建议对控制回路增加冗余回路用于应急情况下
空压机的强迫打风及手动打风，增加空压机控制回路的可靠性。并总结得出相关有效迅速的应急处理措施，提高检修与驾驶人员对空压机故障的处理能力。
1故障分析
1.1螺杆式空压机控制原理
内燃机车使用的SCR-10T 螺杆空压机是由柴油机通过皮带传动直接驱动空压机转动，空压机的运行、停止、保护工况的实现通过总风压力控制器KP 、继电器、电磁阀KM 等部件，根据机车总风缸气压的大小来进行控制[2]，当总风压力小于7bar 时空压机运行，大于8bar 时空压机停 止。进气阀各部件关系如图1。
1.1.1运行控制
机车点火钥匙开关在STAR 位→A41/B41线得电→
KJ1.2/KJ5.2继电器常闭触点→41线得电→04线得电→KA1
继电器线圈得电吸合→KA1实现自锁一直吸合→总风压力
图1
进气阀的各部件关系图
控制器KP 闭合→电磁阀KM 得电→进气阀打开→空压机运行（如图2所示）。
电磁阀KM 为常开式电磁阀，KM 得电时，通道1关闭，控制块的通道2与通道3导通，活塞下部的气体通过通道3、2排出大气（如图3所示），进气控制阀的活塞腔与转子吸气口相通，这样在压缩机运转短时间后，活塞腔与活塞在压缩机吸气侧的面上形成一定压差，依靠活塞上下压差并克服弹簧力作用将进气阀门打开。利用电磁阀可以有效地将进气阀活塞内的气体排出，确保进气阀能够可靠地打开。
1.1.2停止控制
当总风压力达8.0bar 时，总风压力控制器KP 断开→
电磁阀KM 不得电→进气阀闭合→空压机停止打风，空压机空转；空压机也可实现手动停止、紧急停止的运行功能，停机按钮SB0/急停按钮SB2断开→电磁阀KM 不得电→进气阀闭合→空压机停止打风（如图2所示）。
电磁阀不得电时，电磁阀控制块的通道1与电磁阀通
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道2、3相通，高压排气导入进气阀的活塞腔，将推动阀的活塞向压缩机吸气侧移动（向上），使进气控制阀关小或关闭（如图4所示），空压机停止打风；1.1.3高温停机报警
该空压机具有排气温度过高保护，当系统所设定的最
高排气温度为105～110℃，若超过该温度则系统自行切断电源。其控制原理为：温度超过超过105℃→WDKZQ 温度控制器内部的④、⑤触点闭合→KA2继电器吸合→KA1继
电器失电断开→电磁阀KM 不得电→进气阀闭合→空压机
停止打风（如图2所示）。同时高温报警的闪光蜂鸣器HRAL 得电发出报警信息。
1.2具体原因分析
1.2.1故障现象
2016年10月15日晚，该内燃机车运行至出厂线时，
司机发现总风缸压力低于5bar 而总风压力无法上升，空压机打不上风，现场判断该故障现场无条件修复，导致当晚的正线作业取消，影响较大。
当出现空压机不打风的故障时，分析查问题的基本思路有两个[3]，一是沿空压机起动控制线路查，查保险、继电器、压力开关、进气控制电磁阀，如无问题，则沿气动控制回路查，检查电磁阀的通路、进气阀、单向阀的状态。
机车返厂后，经检查空压机的控制电路工作正常，总压压力低于7bar 时，进气控制电磁阀两端电压25.6V ，电压正常，起动控制线路无异常；为排除是否为空压机电磁阀KM 的通路异常[4]，将电磁阀KM 及其控制块拆除后，启动柴油机，空压机能开始打风，总风压力正常上升，但总风压力达到规定的8bar 后无法停止。由于进气阀属于常开式进气阀，该现象符合拆除电磁阀KM 后的现象。通过更
换空压机的电磁阀KM ，故障现象消除。造成无法打风的故障原因确定为电磁阀KM 故障，导致空压机进气阀一直处于关闭状态，空压机无法加载。1.2.2电磁阀拆解检查
电磁阀KM 主要由线圈、阀芯、控制块等组成。经测
量电磁阀线圈阻值为60.3Ω，与同型号电磁阀对比一致，线圈无异常；该电磁阀控制块结构较为简单，当电磁阀失电时，通道1、2、3均相互导通；当电磁阀得电时，通道1被关闭，通道2、3相互导通。
对拆下电磁阀控制块进行了通路测试，如图5所示。
对通道1内充入压缩空气，通道3能正常排气，而通道2无气体排出，说明通道2被堵塞。将控制块完全拆解并清洗后，再进行通路测试，通道2、3均能正常排气。经通路测试，可确定电磁阀KM 故障的原因是内部通道2被堵塞。当通道2被堵塞时，进气阀的活塞腔内压力无法通过通道2卸压，进气阀活塞无法下移打开，导致进气阀门一直处于关闭状态（如图3所示），使空压机无法打风。
图2
空压机控制电路图
图3
进气阀控制原理（电磁阀得电
）
图4进气阀控制原理（电磁阀失电
）
1.2.3电磁阀堵塞的原因分析
分析空压机的控制回路及近几次空压机不打风故障情
况，总结发现，造成电磁阀堵塞的故障原因有以下几方面：
（1）电磁阀控制块加工孔的堵头容易生锈，且检查发现该电磁阀的螺堵已有生锈迹象。由于通道2的内径极为细小，容易被铁锈堵塞；
（2）电磁阀阀芯顶部胶垫老化脱落，部分胶垫碎末从电磁阀通道1进入控制块通道2，使通道2被堵塞；
2改进措施
结合实际应用经验，螺杆式空压机不打风故障原因是电磁阀通道被堵塞居多，而电磁阀线圈故障、控制回路故障极少。根据上述分析，为减少同类型故障的发生，提升故障发生时的应急处理速度，提出以下改进措施。
2.1优化故障应急措施
当机车在正线出现不打风故障时，秉着“先通后复”的原则，需尽快进行应急处理，及时恢复用车，避免影响正线作业及第二天的正线运营。总结多次故障处理经验、本次故障原理深入分析，同类型故障发生时，可通过拆卸电磁阀KM 螺堵、或拆卸控制块进行手动泄压，快速排泄进气阀活塞腔的压力，及时恢复空压机的打风功能，提升应急处理速度。
当电磁阀螺堵拆除时，进气阀活塞腔内的压力可通过螺堵安装孔迅速排出，使进气阀能立即正常打开、恢复空压机正常运转功能。
在2016年12月一次作业过程中，该空压机再次出现了打不上风的故障，由于已经对相关人员进行了该应急措施的培训，跟车人员立即通过拆卸螺堵泄压的方式，5分钟内即恢复了空压机的运行，未对作业、行车产生影响，极大地提升了应急处理速度，同时也验证了该应急处理措
施切实可行，需大力推广。
2.2加强检修，定期
老鹰队拆解清洗
由于电磁阀KM 内部的通道2具有内径小、易堵塞的特点，需定期对该电磁阀进行拆
解清洗，并检查内部密
封件的老化情况、紧固件和堵头的锈蚀情况，对内部异常的电磁阀需及时进行更换。
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（1）每年开展一次[5]电磁阀的拆解清洗检查，对密封件老化、螺堵生锈的电磁阀及时进行更换；
（2）优化检修工艺，在电磁阀的拆解清洗及检查后，装车前需进行通路测试，确保电磁阀状态良好；
（3）由于电磁阀使用年限过长时，内部密封垫老化易破损，特别是阀芯针头应需频繁动作，其针头胶垫易破损，破损老化后的胶垫在风压冲击下进入通道2小孔，易导致小孔堵塞进而空压机不能打风，故需缩短电磁阀的更换周期，建议每4年进行一次更换。
3进一步改进措施
通过上述对已发生几次的空压机打不上风的典型故障原因进行了分析，其均是由于电磁阀内部堵塞导致，属于机械类故障；同时，经对其余可能发生的造成空压机无法正常工作的情况分析，提出了如下的几种进一步改进措施。
3.1应对电气故障，增设冗余回路
经过对空压机控制回路的研究分析，发现其控制回路并未设置相关冗余回路，一旦发生电气类故障，同样也会导致空压机打不上风故障。
在电磁阀KM 控制回路增加冗余回路[6]。电磁阀KM 由总风压力开关KP 、温度控制器WDKZQ 自动控制，当总风压力开关、温度控制器发生故障时，电磁阀KM 无法得电，空压机同样打不上风。因此，通过增加冗余回路甩掉故障的总风压力开关、温度控制器，直接由24V 电压通过控制开关再接到电磁阀使其动作（如图7所示），实现旁路手动打风功能，用于应急情况下的使用。
实施方案：在空压机控制盒处加装自复位按钮SB3（手动打风按钮），其两端分别接02、15线，当按下手动打风按钮SB3时，可强制使电磁阀KM 得电，实现手动强迫空压机打风，如图8所示。
3.2完善工程车正线故障处理指南
通过对该空压机控制原理的分析，作为执行装置的电磁阀KM 状态决定了空压机是否工作[7]。当电磁阀的线圈烧损或断路时，空压机无法打风。为制定电磁阀KM 故障情况下的应急处理措施，对可能出现的电磁阀线圈故障、胶管破损、螺堵丢失等问题，进行了故障模拟，得出以下结论见表1。
通过对相关故障的模拟可以看出，当电磁阀线圈故障、胶管破损或螺堵丢失时，空压机能够继续打风，但速度较慢，且总风压力达到8bar 时无法停止打风。如果发生在正线运行时，可采取“拆除电磁阀及控制块”的方法，
使空压机恢复打风功能，同时降低柴油机转速，不时排放
云南旅游特介绍图5
电磁阀控制块的通路测试
图6
应急处理示意图
图7冗余回路方案
总风缸的风，使总风缸压力保持800kPa 以下，作业完后及时回厂维修，可最大限度地避免对正线施工、地铁运营造成影响。
为明确空压机故障情况下的应急措施，对现行的《广州地铁工程车线上故障处理指南》中关于JX-3DT 架线车空压机“空压机打风不止”和“空压机不打风”两种故障的应急措施，提出了共9项修订意见，如表2。
4总结
目前通过定期拆解清洗电磁阀、及时更换密封件不良的电磁阀，空压机不能打风的故障已得到有效控制，空压机性能有了稳定提升。另通过改造增加手动强迫打风功能，制定相关有效迅速的应急处理措
施，修改完善正线故障处理指南等有针对性的措施，使驾驶人员对空压机故障的处理能力有较大提高，避免了空压机不打风故障对地铁施工、正线运营造成的影响。参考文献：
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市轨道交通研究，2013（7）：111.
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［7］赵成凯.论螺杆空压机卸载故障处理方法［J ］.粮食
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作者简介：刘金龙，男，1992年生，广东韶关人，大学本科，助理工程师。研究领域：城市轨道交通机车车辆。
(编辑：王智圣)
图8
冗余回路改造电路图
表1故障模拟情况
故障现象总风缸压力超过800kPa 时，空压机还一直打风不止
空压机一直处于运行状态，总风压力上不去
修订建议修订建议故障原因
1）总风压力控制器KP 损坏，使电磁阀一直得电；2）电磁阀胶管破损泄漏，导致进气阀无法关闭；3）电磁阀阀体泄漏。
1)KJ2/KJ6继电器故障不吸合，41号线不得电，空压机控制电路未激活；
2）电磁阀控制块堵塞故障3）电磁阀线圈烧损故障，使电磁阀不动作，进气一直关闭；
4）空压机系统电源故障，电源指示灯不亮。5）总风压力开关、WDKZQ 温度控制器故障损坏，
使电磁阀不得电；6）空压机故障。
故障应急措施
1）拍下空压机控制盒的急停开关；
2)空压机打风速度较慢，可降低柴油机转速，不时排放总风缸的风，使总风缸压力保持800kPa 以下，作业完后回厂维修；3）故障应急处理同上点（2）。
1）空压机电源指示灯亮时，手动按压“SB1手动启动按钮”，激活控制电路；2）停机状态下，拆除进气阀控制模块风堵再安装(手动泄压)，恢复起机如能正常重复打风则继续使用；如不能继续打风则停机按钮拆除风堵，继续打
风，当风压达到800kPa ，停机安装风堵，低速回厂。
3）将电磁阀及其胶管拆除，空压机一直打风不止，此时降低柴油机转速，不停排风，作业完成后回厂后报修；4）同上点（3
）；
5）手动按压空压机旁路开关，使空压机强迫打风至800kPa 后松手停止打风；【需完成改造后实现】
6）如风压在500kPa 以上可自行回厂后报修，如在500kPa 以下请求技术支援。
表2
故障处理指南修订意见
