地铁车辆膜式干燥器故障分析及对策探讨

摘要：本文针对ＧＡＲ１０ＢＤ型空压机配套使用的膜式千燥器在天津地铁３号线中的应用进行现状介绍，并对典型的漏风故障进 行了分析，通 过增加保压风缸及加装ＭＰＶ阀等一些列的整改措施，验证其可行性，探索轨道交通行业中更加可靠，稳定性的供风系统，为轨道交通行业地铁空压机的设备选型及维修提供技术支持

关键词：膜式干燥器；漏风；ＭＰＶ阀

1、项目介绍
1.1、运行现状

目前，天津地铁3号线正线运营铁科制动系统车辆共5列，螺杆式GAR1OBD型配合膜式干燥器使用的空压机共计10台，每台空压机配置1台膜式干燥器，共计10台膜式干燥器。自2013年8月运用至今，共发生膜式干燥器故障35次，主要表现为膜式干燥器漏风故障，导致空压机打风时间延长，不能满足正线列车的供风需求，严重影响车辆运行安全。

1.2、干燥系统的组成

CAR1OBD螺杆式空压机由两个反向转子将吸入的空气通过进气阀进压缩机头进行压缩，同时与机头内部油混合，经两个反向转子的交叠进行压缩循环作用，最终产生的压缩空气经过油分离器、冷却器、三级过滤器(WSDR、DDR、PDR)后，进入膜式干燥器。其中，三级过滤器中每个过滤器直接排水阀相连接，压缩空气因冷却所析出的冷凝水、油、固体杂质直接进入排水阀集液腔内，自动定时排出。

1.3、膜干燥的原理

膜式干燥器内部装有很多中空纤维膜管¹，纤维膜管内壁有选择性透膜，潮湿的压缩空气通过纤维膜管时，水分子会选择性渗透到管壁外侧，膜式干燥器通过分流一小部分干燥的压缩空气进行反吹，将管壁上水分排出，完成压缩空气干燥过程，干燥过程如图1所示

图1  膜式干燥器干燥过程

2、影响因素
2.1、压力循环

膜式干燥器内部由数以千计的薄膜纤维组成，在空压机运行过程中，压力的上升使薄膜膨胀;当干燥器内压力下降至0时，薄膜恢复其原来的形状，这种形变的循环导致纤维的疲劳，决定着干燥器的寿命。为避免干燥器的损坏，需尽量降低循环的次数，因此，在正常运行时，干燥器内应保持有一定压力，避免对纤维造成剧烈冲击。

2.2、高速的压力上

膜式干燥器内部的薄膜纤维实际上是一种微型聚合物，该种薄膜纤维聚合物对高速的形变非常敏感，如果通过外部的压缩空气直接对干燥器进行加压，将会导致干燥器薄膜急速膨胀，干燥器纤维薄膜极易受到损伤。

2.3、杂质冲击

压缩空气前级过滤不充分，压缩空气中会夹杂部分未过滤完全的油污、杂质等，对纤维膜管造成冲击损坏²。

3、故障分析及整改措施
3.1、故障原

通过对膜式干燥器入口压力检测及空压机中PDR后的压力进行压力检测可知:空压机组单日初次启动均会引起膜式干燥器09％ar的压力循环，当车辆压力为Obar，膜式干燥器后端的总风止回阀比较前后端压差，达到50kPa时即开启，此时干燥器内压力较低，反吹压力很低，干燥效果差。相同质量的气体，压力与体积成反比，相同质量的空气压力越低，对应的流速越高。此时干燥器内如果压力很低，便会导致压缩空气流速很高，过滤也不充分，水汽、灰尘、油污等杂质随着压缩空气进入下游，对干燥器形成流速冲击，影响干燥器寿命及于燥效果。综上论述，膜式干燥器漏风故障主要原因应是其内部压力频繁波动致使膜管被冲击破损，最终导致漏风。

3.2、整改措施一

为了减缓纤维膜管的形变循环次数，在膜式干燥器前端加设一个10L的保压风缸，如图2所示，使膜式干燥器与保压风缸之间形成容积空间，空压机运行，会同时给保压风缸充风，空压机停机，保压风缸会维持膜式干燥器内的压力，避免下次空压机启机运行的压力冲击，减少纤维膜管的形变循环，延长膜式干燥器使用寿命 。

图2  膜式干燥器保风缸实物图

3.3、整改措施

在止回网前，膜式干燥器后添加最小压力阀(MPV)，如图3所示，以保证膜式干燥器正常使用和寿命，减低压缩空气快速对膜式干燥器的冲击，图3中的A1.04为最小压力阀(MPV)添加位置。

图3  ＭＰＶ阀加装位置图

最小压力阀(MPV)，具有保压作用，在6barオ能刚开启，8bar完全打开。在膜式干燥器后加设MPV阀，主要作用是平稳压力，降低压缩空气流速对膜式干燥器的冲击，使压缩空气中的水汽、杂质留存在膜式干燥器的前级装置³(管道过滤器和水汽分离器中)，减少膜式干燥器的负荷，从而改善膜式干燥器寿命。

通过对膜式干燥器压力检测，加装MPV阀的空压机，压力波动比较小，峰值8.9bar谷值7.4bar，差值为1.5bar;未加装MPV阀的空压机，压力波动比较大，峰值为8.9bar，谷值为1.0bar，差值为7.9ar。其压力波动对比如图4所示。

图４ 压力波动对比

分析表明，加装MPV阀对空压机膜式干燥器可以减缓膜式干燥器压力波动，实现膜式干燥器的压力波动小的效果。另外，由于加装MPV阀后，峰值和谷值差小，减少了高速的压力上升导致干燥器薄膜急速膨胀的损坏因素。

4、结语

目前在天津地铁3号线3236车试验整改跟踪了6个月，空压机打风状态稳定，后续继续观察其状态。在前期膜式干燥器漏风故障率较高的基础上，通过加装保压风缸及MPV阀，很大程度地保障膜式干燥器前端压缩空气的质量，对延长膜式干燥器的使用寿命起到一定作用。为轨道交通行业车辆空压的设备选型及维修提供技术参考。

参考文献

[1]张镇.关于渗膜式压缩空气干燥器在铁路机车上应用的探讨[].铁道机车与动车，2005(4)26-31.

[2]董鹏举・膜式干燥器的原理与应用[J].压缩机技术，2013(4):66-71.

[3]董桂秋，李树春.膜式空气干燥器在机车空气制动系统中的应用[J].中国科技信息，2006(6):153.

[4]天津地铁3号线铁科院制动系统车辆维护手册[K]