DF4內(nèi)燃機車空壓機油乳化原因及解決方案分析

尹慶玲 梁嚴 張濱

摘要：文章根據(jù)東風4（DF4）內(nèi)燃機車空壓機油乳化現(xiàn)象，通過分析乳化原因，找出設(shè)計不足，提出解決方案，完成中國鐵路南寧局集團公司提出的“強基達標、提質(zhì)增效”目標。

關(guān)鍵詞：NPT5空壓機;機油乳化;解決方案

0 引言

空氣壓縮機產(chǎn)生的具有一定壓力的壓縮空氣是列車產(chǎn)生制動、緩解制動的動力來源。DF4型內(nèi)燃機車裝用的是NPT5型空氣壓縮機，它是現(xiàn)有內(nèi)燃機車中使用最多的一種空氣壓縮機。

NPT5型空氣壓縮機是中間冷卻、兩級壓縮、活塞式空氣壓縮機，設(shè)計時因我國幅員遼闊，各地的使用環(huán)境不同，收集到的反饋信息有限，缺乏有效的現(xiàn)場經(jīng)驗支持，所以在實際運用中，某些部件缺陷經(jīng)常發(fā)生故障，導致空壓機機油乳化，嚴重影響了空壓機的使用壽命。本文結(jié)合南寧機務(wù)段玉林檢修車間近年來小輔修作業(yè)時發(fā)現(xiàn)的問題，總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗，提出有效可行的解決方案。

1 空壓機油乳化的危害

NPT5型空氣壓縮機的曲軸、連桿、活塞等主要部件采用壓力潤滑的方式，曲軸箱內(nèi)注有的機油對各部件進行潤滑，曲軸轉(zhuǎn)動帶動油泵工作，由油泵輸出的壓力機油，經(jīng)出油孔進入曲軸內(nèi)部孔道，經(jīng)三個連桿軸頸分別對主軸頸、活塞銷及活塞進行冷卻。在日常使用中，經(jīng)常會發(fā)生機油乳化現(xiàn)象，既影響其流動性，使機油的閃點、黏度偏低，也會因機油乳化導致堵塞曲軸及連桿內(nèi)部的潤滑孔道，直接破壞曲軸、活塞摩擦副的液體動壓潤滑條件，進而降低空壓機的使用壽命。在機車運用中如果不及時處理，容易產(chǎn)生油壓低、空氣供應(yīng)不足、曲軸瓦燒、缸套拉傷、曲軸斷裂等現(xiàn)象。

2 空壓機油乳化原因分析

油和水混合是空壓機機油乳化的主要原因，分析實際現(xiàn)場運用的情況，油和水混合通常由以下幾方面組成[1-2]：

（1）中間冷卻器排水閥堵塞。NPT5空壓機長期運用后，排水閥彈簧彈性變?nèi)?，集氣箱?nèi)污垢增多，堵塞排水閥，導致壓縮空氣轉(zhuǎn)化成的水滴竄入機體曲軸箱內(nèi)，在曲軸高速旋轉(zhuǎn)情況下將水和油攪拌在一起使其乳化。

（2）出風管路逆止閥關(guān)閉不嚴。出風管路的逆止閥卡死不落座導致關(guān)閉不嚴，在空壓機停止工作后，總風缸內(nèi)的壓力空氣倒流入空壓機機體內(nèi)，冷的壓縮空氣遇到熱的機體會凝析成水，通過氣閥沿氣缸壁滲進曲軸箱內(nèi)的機油中，引起空壓機油乳化。

（3）氣閥關(guān)閉不嚴或者活塞、活塞環(huán)密封不良?？諌簷C氣閥關(guān)閉不嚴或卡死，在空壓機停止工作后，一部分壓縮空氣會反竄進機體內(nèi)?；钊?、活塞環(huán)密封不良，空壓機工作時有一部分高溫的熱氣從氣缸竄入曲軸箱內(nèi)，容易使機油老化、品質(zhì)變差和乳化。

（4）不按工藝要求檢修。發(fā)生空壓機機油乳化后更換機油時，如果不按工藝要求擦拭清潔曲軸箱內(nèi)部件，污油清理不干凈，則新?lián)Q的機油很容易再次發(fā)生污染乳化。

（5）雨水飄入曲軸箱內(nèi)。曲軸箱設(shè)有透氣孔，在空壓機曲軸轉(zhuǎn)動時，作為透氣的通道，可避免曲軸箱內(nèi)因背壓過高產(chǎn)生的危害。但遇下雨時，由于冷卻間的百葉窗通風工作，容易通過透氣孔吸入雨水進入曲軸箱，使機油乳化。

3 解決方案

3.1 改造中間冷卻器排水閥

空壓機冷卻器原來裝的是自動型排水閥，其工作原理是當空壓機工作時，集氣箱內(nèi)的空氣壓力將排水閥彈簧壓縮進而關(guān)閉排水閥，停止工作時集氣箱內(nèi)壓力降低，排水閥在彈簧的作用下打開并排出積水。這種自動型排水閥在設(shè)計方面存在缺陷，彈簧弱，容易堵塞，使用長久時，集氣箱內(nèi)的污垢容易堵塞排水閥，致使彈簧不起作用。在實際小輔修交驗中經(jīng)常出現(xiàn)空壓機冷卻器排水閥失效的情況，僅對南寧機務(wù)段2017年一季度交驗的85臺次小輔修機車進行統(tǒng)計，存在空壓機油乳化的有12臺，其中空壓機自動排水閥失效的有8臺，占比66%，如表1所示。

由于冷卻器排水閥失效造成空壓機油乳化的現(xiàn)象占比很高，因此，如何解決冷卻器排水閥失效的問題成為解決空壓機油乳化的關(guān)鍵。本文解決方案為：對現(xiàn)有的冷卻器排水閥進行技術(shù)改進，把冷卻器自動排水閥改為直通式排水閥，如圖1所示。

排水閥材料采用直徑30 mm、A3的圓鋼，中間開直徑3 mm的小孔，與冷卻器連接位置使用M14螺紋，與排水膠管連接處設(shè)計兩道槽，并使用鐵絲固定膠管以防脫落。

使用改進后的樣本在發(fā)生空壓機油乳化的機車上進行試驗，雙空壓機壓力工作范圍設(shè)為750～900 kPa，工作時間<30 s。運用跟蹤試驗半年后，結(jié)果表明排水閥未發(fā)生堵塞，空壓機油未發(fā)生乳化，改進具有可推廣性。

3.2 改進空壓機出風管逆止閥閥芯蓋

空壓機工作時逆止閥閥芯上升到頂部卡死，防止總風逆流的作用失效，造成總風在下集氣箱冷卻、集水，同時在風閥上集水流入壓縮室，造成氣缸工作環(huán)境惡化，最終導致壓縮空氣竄入機體，造成空壓機油乳化。對故障的逆止閥解體后發(fā)現(xiàn)閥芯蓋防松止釘脫落，閥芯蓋翻轉(zhuǎn)，造成逆止閥關(guān)閉不嚴。改進方法為：在逆止閥芯蓋兩顆防松止釘上進行點焊處理，防止逆止閥閥芯蓋松脫翻轉(zhuǎn)造成固死。

3.3 定期拆檢、更換氣閥

加強對材料部門采購空壓機氣閥的認證審查工作，使用有生產(chǎn)資質(zhì)廠家生產(chǎn)的材料。并建議在內(nèi)燃機車第3次小修時對空壓機氣缸蓋開蓋檢查，更換磨損的氣閥。

3.4 嚴格按工藝要求檢修空壓機

駐段驗收室與技術(shù)部門制定一套更換空壓機油的作業(yè)流程圖和作業(yè)指導書，并張貼在班組，要求在更換空壓機油時，需要注意以下操作要點：徹底抽凈舊油，使用柴油清洗油底殼、濾網(wǎng)、曲軸、連桿并用毛巾擦拭干凈，加入新機油。

3.5 加裝空壓機曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務(wù)員機車保養(yǎng)制度

對空壓機曲軸箱通氣孔前部位置進行加裝改進，加裝一塊擋水板，防止水滴或水汽進入曲軸箱。將“雨天行車司機應(yīng)關(guān)閉NPT5型空壓機旁百葉窗”條款納入《機車運用保養(yǎng)制度》，同時利用“學習會”等資源向司機廣泛宣傳，遇到雨天行駛時及時關(guān)閉冷卻間下部百葉窗，讓乘務(wù)員了解雨水吸入冷卻間的嚴重危害。

4 結(jié)語

制動系統(tǒng)的安全是列車運行安全的重中之重。從南寧機務(wù)段技術(shù)部門對2017年機破事故件數(shù)、臨修、碎修件數(shù)統(tǒng)計看，制動系統(tǒng)所占比例較高，從駐段驗收室對2017年所交驗機車發(fā)現(xiàn)的“三修”不良處統(tǒng)計，制動系統(tǒng)占40%，尤其是風源裝置的故障最為突出。通過分析，得出DF4內(nèi)燃機車空壓機油乳化的原因主要有中間冷卻器排水閥堵塞、出風管路逆止閥關(guān)閉不嚴、氣閥關(guān)閉不嚴或者活塞、活塞環(huán)密封不良、不按工藝要求檢修、雨水漂入曲軸箱內(nèi)等五個方面。針對上述原因提出相應(yīng)的解決方案：改造中間冷卻器排水閥;改進空壓機出風管逆止閥閥芯蓋;定期拆檢、更換氣閥;嚴格按工藝要求檢修空壓機;加裝空壓機曲軸箱透氣孔擋水板，完善乘務(wù)員機車保養(yǎng)制度。目前，南寧機務(wù)段玉林檢修車間承修的內(nèi)燃機車已經(jīng)實施了部分加改方案，裝車試用半年來，從運用部門、臨修部門、檢修部門反饋的信息看，取得不錯的效果。經(jīng)過加改的機車出現(xiàn)風源系統(tǒng)故障已經(jīng)大幅降低，2017年下半年只發(fā)生了1件風源系統(tǒng)途中故障，同比減少了66%，確保了列車運行安全，完成了南寧局集團公司提出的“強基達標、提質(zhì)增效”年度目標。

參考文獻：

[1]馮傳榮.NPT5型空壓機機油乳化的原因分析及對策[J/OL].http：∥www.chinaqking.com/yc/2017/995416.html.2017-12-19.

[2]曹 磊，段緒連.HX_D3型機車壓縮機油乳化原因分析及應(yīng)對措施[J].電力機車與城軌車輛，2014（3）：93-94.