电力蓄电池工程车空压机机油乳化原因及油温检测分析

■ 刘洪春  刘丙林  马桂财  尹星

电力蓄电池工程车空压机机油乳化原因及油温检测分析

■ 刘洪春  刘丙林  马桂财  尹星

针对电力蓄电池工程车螺杆式空压机运用过程中的机油乳化现象，从运转率低、大气空气湿度较大和零部件性能未得到验证方面分析机油乳化原因，并为工程车空压机加装油温检测记录装置。通过对起始油温高、运转率高、运转率低、大气温度低且相对湿度小4种典型工况检测数据进行分析，提出提高空压机起始机油温度、优化空压机操作方法、改进制动系统风路和加强吸入空气脱湿能力的改进优化建议。

电力蓄电池工程车；空压机；油温检测；运转率；机油乳化

1 机油乳化原因分析

结合青岛当地气候条件、空压机系统性能和实际使用情况，分析引起TSA-0．9ARIV型空压机机油乳化的主要原因。

（1）运转率低。工程车交付使用时间不长，管路系统的保压性较好，基本在坡度不大的线路上运行，使用率较低。工程车对压缩空气的消耗量不大，因而造成空压机运转率较低。过低的运转率导致液态水在压缩腔内部存留[3]。夏季青岛平均气温为25 ℃，查阅大气露点-水分含量关系（见表1）可知，对应饱和空气水分含量为23．1 g/m3、相对湿度为89%（以7月份相对湿度计算）时的绝对湿度为：

式中：H为绝对湿度；Hb为饱和湿度；φ为相对湿度。

从表1可知，大气露点约为23 ℃，空压机的额定排气压力为0．9 MPa（为相对压力），绝对排气压力为1 MPa（1标准大气约为0．1 MPa）。从大气露点-压力露点对比图（见图1）可以看出，大气露点为23 ℃时，空气压力1 MPa对应的露点温度约为68 ℃。由此可知，较低的运转率导致机油温度未上升到68 ℃时，空压机输出的空气压力在0．9 MPa时而自动停机，而吸入空气中的水分析出后残留在压缩腔内，再次起动时，机油温度无法达到水气化的温度，长此以往，压缩腔内的水分越积越多，导致机油乳化。

表1 大气露点-水分含量关系

图1 大气露点-压力露点对比图

（2）空气湿度较大。青岛地铁3号线车辆段地处海边，空气湿度较大。空气滤清器正常使用时，如果其对空气的脱湿能力达不到使用要求，或者滤芯没有及时更换，湿度较大的空气就进入压缩腔。

（3）零部件性能未得到验证。由于工程车交付时间不长，空压机各零部件的各项性能指标是否符合要求未得到验证。例如，空气干燥器的除湿能力能否满足本地大气除湿要求，温控阀的开启/关闭温度值是否过低等。

2 油温跟踪检测与分析

为进一步查明机油产生乳化的原因，为工程车空压机加装油温检测记录装置（见图2）。针对采集的7组有效数据，从中选取起始油温高、运转率高、运转率低及大气温度低且相对湿度小的4种典型工况进行分析。

2.1 数据分析

4种典型工况的油温检测数据见图3。根据当时环境温度和相对湿度，对照大气露点-水分含量关系和大气露点-压力露点对比图进行分析，计算对应1 MPa压力露点后，对比空压机机油实际检测温度与相应压力露点大小，判断是否会出现机油乳化现象。为判断运转率对机油乳化的影响，计算每种工况条件下的运转率。

2.6 施工安全与企业法人的关系企业法人是第一责任者。在我们走向依法治理国家的形势下，建筑安全也将走向依法治理的轨道，因此，企业法人对本企业的安全负有全盘责任。根据“谁主管谁负责”的安全管理原则，企业法人对员工的生命安全负全责，在经营决策上必须顾及安全，把安全摆到企业运作的非常重要的位置。

图2 油温检测记录装置

图3 4种工况的油温检测数据

针对数据进行计算与分析，将4种工况对应的1 MPa压力露点、运转率、能否导致机油乳化等数据进行汇总（见表2）。以工况一为例，数据时间为2015年11月2日15：49：38—16：25：12，共计t=2 134 s。在此时间段内空压机工作了5次，每次持续工作时间为t1=86 s、t2=45 s、t3=230 s、t4=60 s、t5=70 s，运转率为：

表2 4种工况的数据汇总

当时环境温度15．6 ℃，相对湿度95%，通过计算，对应1 MPa压力露点为58 ℃。记录数据显示此时间段内机油最低温度58．3 ℃，高于压力露点58 ℃，此时间段内压缩腔内不会有水分析出和留存，不会出现机油乳化现象。

2.2 分析结论

通过分析对比4种工况的统计数据，得到以下结论。

（1）空压机保持较高的起始油温，可有效避免出现机油乳化现象。

（2）如果空压机起始油温较低（基本与环境温度相同），较高的运转率可使其机油温度上升到较高档次，基本保证机油温度高于对应压力露点，而不会出现机油乳化现象。因此，运转率是决定空压机机油是否出现乳化的主要因素。

（3）环境温度和相对湿度大小直接影响对应压力露点。客观环境因素不可改变时，提高空气干燥器的除湿能力只能保证进入压缩腔的水分减少，不能保证水分有效排出。

3 改进优化建议

出现机油乳化的空压机若要继续使用，必须更换机油。为延长空压机的使用寿命，降低检修成本，建议在以下几个方面进行改进优化。

（1）提高空压机起始机油温度。在空压机压缩腔加装加热及温度检测控制装置，启动前对机油进行预热，利用温度检测控制装置检测油温是否上升到预定的温度值（温度值可根据当时环境温度和相对湿度设定）。

（2）优化空压机的操作方法。行车之前提前开启空压机（15 min以上），在此时间段频繁进行打风和排风操作，以快速提高空压机机油温度。

（3）改进制动系统风路（见图4）。在空压机和总风缸间加装电空阀7。总风缸正常压力值为750～900 kPa，将空气压力开关8最低动作压力值调整为800 kPa，当总风缸压力下降至800 kPa时，电空阀7和空压机1同时动作，空压机打风并排至大气。电空阀7由延时继电器控制，设定30 s的延时，以达到空压机向总风缸打风之前提前运转空压机的目的。提高空气压力开关的最低动作压力，适当延长空压机的工作时间，目的是提高空压机的运转率。

图4 制动系统风路改进示意图

（4）加强吸入空气的脱湿能力。选择更换处理空气量更大的空气滤清器，或在原有空气滤清器前端增加吸湿空气滤清器。另外，还应提高更换滤芯的频次。

[1] 中车株洲电力机车有限公司． ZER3型蓄电池电力工程车机车维修手册． 株洲，2015．

[2] 王应志． 螺杆式空气压缩机机油乳化的原因分析及解决措施[J]． 内燃机车，2008，417(11)：41-42．

[3] 程海江． 深圳地铁蓄电池机车空压机润滑油乳化分析[J]． 机电工程技术，2015，44(6)：151-153．

刘洪春：青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，助理工程师， 山东 青岛，266041

刘丙林：青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，高级工程师， 山东 青岛，266041

马桂财：青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，工程师，山东  青岛，266041

尹星：青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，技师，山东  青岛，266041

责任编辑李凤玲

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1672-061X（2016）06-0118-03