电力机车螺杆空气压缩机组检修研究

电力机车螺杆空气压缩机组检修研究

王龙   吕政毅 刘意清 张宸

(西安局集团公司西安机车检修段，陕西西安，710027)

摘　要：螺杆空气压缩机组具有振动小、噪音低、效率高等特点，被广泛应用于铁路电力机车。由于其较复杂的结构及作业人员检修能力限制，导致故障处置难度大，因此加强机组的日常保养、检修及故障处理是控制质量的关键。本文通过研究螺杆空气压缩机组工作原理、故障分析，掌握机组原理构造及检修相关知识，提升机组的可靠性及处理故障的手段。

关键词：螺杆空气压缩机组；原理；故障；检修

一、引言

空气压缩机组作为机车风源设备，在风源系统中起着至关重要的作用。本文结合笔者自身研究与故障处理经验总结，对螺杆空气压缩机组工作原理论述，剖析运用和检修中出现的故障，提出解决方案，提高空气压缩机组质量。

二、空气压缩机组工作原理

螺杆空气压缩机组由四大主要部件组成，即电机驱动装置、机体（螺杆机头、油气筒）、风冷却装置、底座。具有温度、压力控制装置，可以实现无负荷启动［1］。工作原理图如下：

图1工作原理

（一）螺杆机头

螺杆机头采用强迫送风式，空气从转子开口径向吸入，轴向排出。它由一对相互啮合的不对称螺旋状转子组成，装配在铸铁壳体内。在电机驱动下，通过联轴器带动阴阳转子对旋转。若进气口打开，开始吸气；若两端都被转子闭合，空气开始压缩并被送到出气口。随着转子旋转，位于轮齿之间的空气体积不断发生变化，其后打开出气口，压缩空气将以最终压力排出。在整个过程中，机头通过润滑油进行润滑、密封和散热。

（二）气路系统

空气经空气滤清器后，由进气阀到机头吸气口进入压缩室，经压缩后的油气混合物从出气口喷到油气筒挡流板上，被折挡后改变气体的运动方向，油气混合物中油分较重，被凝聚成液态油沉降下来，完成粗过滤，此时压缩空气中仅含有少量未分离的油气。油气混合气体被排入油细分离器内，在此混合气体通过碰撞、拦截、重力作用，绝大部分油被分离下来，完成精过滤。此时纯净压缩空气经最小压力阀送入冷却器冷却后排出。机组出口压缩空气的固体颗粒等级满足ISO 8573-1：2010的3级要求，含油量等级符合ISO 8573-1：2010的4级要求［2］。

（三）油路系统

油路系统由油过滤器、温控阀、油细分离器、油冷却器等组成。润滑油利用压差原理进行循环，在机组启机时，最小压力阀处于关闭状态，使机体内迅速建立起压力，形成油路循环。油经油过滤器,然后将油传送到机头的轴承、传动机构以及注油点处。所传输的油用来润滑机头、将转子的叶片在它们的端部密封分隔开，并将压缩过程中产生的热量带走。

机头压缩产生的油气混合物进入油细分离器，经油细分离器所分离的油被收集在油细分离器底部。在油气筒压缩空气的作用下，将油细分离器底部的油经回油管路、单向阀、滤网回流到机体内。

在油循环过程中，若油温低于83℃，温控阀处于关闭状态，油经油过滤器、油管路传送到机体，进行小循环冷却；若油温高于83℃，温控阀打开通往散热器的通道，对油进行大循环冷却。通过此方式可控制润滑油的最佳工作温度，有效避免机油乳化。

（四）冷却系统

冷却系统由离心风扇、蜗壳、冷却器等组成。空气由离心风扇吸入，经蜗壳和扩压器导向吹过冷却器的散热翅片，同时冷却压缩空气及润滑油。

三、常见故障及案例分析

（一）空气压缩机组故障统计

某段2024年螺杆空气压缩机组故障统计21件。其中漏油、喷油故障11件，占故障总数的52.4%；油耗大故障2件，占故障总数的9.5%；过热（高温保护）故障3件，占故障总数的14.3%；其他故障5件，占故障总数的23.8%。

（二）故障分析及处理

1.漏油、喷油故障。原因分析：（1）油管路管接头松动或卡套异常磨损渗油。（2）机头底部三通阀橡胶件破损漏油。（3）进气阀阀板O型圈破损或有异物导致停机喷油。（4）机头轴承油封破损漏油。（5）油气筒与机头装配面石棉垫破损漏油。

典型故障案例：某台SL16型空气压缩机组，在整机测试时出现进气阀喷油故障。原因分析及处理：拆解进气阀检查发现，阀板上垫有一塑料件异物（检修过程中防护不当掉入），导致进气阀无止回功能。机组停机后，润滑油在机体内压力作用下从进气阀喷出。经取出异物、清洁进气阀重新组装后试验良好。

2.油耗大故障。原因分析：（1）加油量过多，没过挡流板，甚至没过油细分离器底部，导致粗过滤失效，且影响精过滤，造成出口“跑油”。（2）油细分离器破损失效，导致油气分离作用变差，油随压缩空气一同排出。（3）最小压力阀失效，导致无法建立起油循环的最佳压力，油气随压缩空气一同排出。（4）回油管路单向阀故障、滤网堵塞，导致油细分离器底部的油无法回流到机体内，造成润滑油跑损过快。

典型故障案例：某台SL24-13型空气压缩机组报出口含油量大，空气干燥器排污管排油故障。原因分析及处理：先后检查油位、油细分离器、回油管路、最小压力阀等，最终判断为最小压力阀失效（因阀芯密封不严，实测动作值为200kPa左右），导致无法建立起油循环的最佳压力，造成机组出口“跑油”。经更换合格最小压力阀后试验良好。

3.过热（高温保护）故障。原因分析：（1）温控元件故障、阀腔刮痕导致温控阀失效，无法正常控制大循环通道。（2）冷却器翅片表面被灰尘、絮状物堵塞，导致冷却风量不足或冷却器内部通道因劣质油、油过滤器破损残留物等堵塞，导致油流量不足，影响散热效果。（3）螺杆机头运行中异常磨损，造成发热量过大，机组过热。

典型故障案例：某台TSA-1.6ADII型空气压缩机组报超温保护动态故障。原因分析及处理：检查机体测温纸超104℃，检查油位正常。初步判断温控阀故障或冷却器散热不良。进一步检查冷却器表面无堵塞，然后放油拆解温控阀，手动按压阀芯，偶尔出现轻微的卡滞现象。取出阀芯、弹簧，检查阀腔表面存在周向刮痕，导致温控阀动作卡滞，造成机组出现高温动态故障。经更换温控阀阀体后试验良好。

4.其他故障。如接线松脱、延时电磁阀故障、温度开关超标等。该类故障只要做好空气压缩机组的日常保养、检查，按照规程进行配件的检修或更新即可规避。

四、结束语

在工业技术的迭代发展下，螺杆空气压缩机组的性能也在不断优化，越来越呈现出运转可靠、维修方便、质量稳定的特点，在机车上的应用效果日趋完善。通过对螺杆空气压缩机组不断地研究和探索，合理保养、科学检修，提高空气压缩机组的可靠性和使用寿命，进一步降低故障率及维修成本。

参考文献：

［1］张曙光.HXD3型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2010.

［2］TB/T 2710.2-2015，机车、动车组用空气压缩机组技术条件 第2部分：螺杆空气压缩机组[S].