DF4C型内燃机车空气干燥器工作原理及常见故障分析

陈亚东 中国铁路上海局集团有限公司合肥机务段

1 前言

为了提高机车制动机的可靠性，延长其使用寿命和检修周期，DF4C型内燃机车装有空气干燥器，以清除压缩空气中的油、水及尘埃等杂质。在实际工作中，空气干燥器相关的故障较高，因此，如何能够快速、准确判断及处理这些故障对提高检修效率及保障机车质量有着重要的现实意义。

2 空气干燥器工作原理

图1 空气干燥器空气管路图

DF4C型内燃机车空气干燥器是一种双塔交替工作的空气干燥装置，干燥和再生是同时进行的，其主要组成部件及工作原理参见图1、2。

图2 空气干燥器控制电路原理图

空气干燥器由机械部分和电气控制部分组成。机械部分主要部件有：干燥塔（A塔和B塔）、干燥塔排气阀（排气阀A和排气阀B）、进气阀（包含一个A塔进口和一个B塔进口）、出气止回阀（包含一个A塔出口：阀口A和一个B塔出口：阀口B）、油水分离器、排污阀、各塞门及管路；电气控制部分部件有：空气干燥器控制盒、两个干燥塔控制电空阀（电空阀A、电空阀B）、排污电空阀。

正常情况下，塞门1、2及塞门4（排污阀切除塞门）处于打开状态，塞门3（干燥器旁路塞门）处于关闭状态，由空压机产生的压缩空气主要经油水分离器、塞门1、进气阀、干燥塔、出气止回阀、塞门2通向总风缸。由于空压机泵风时，空压机接触器YC反联锁断开，排污电空阀线圈失电，排污阀关闭，所以来自空压机的压缩空气不会在通过油水分离器时经排污阀排向大气，而是全部经进气阀进入干燥塔。该空气干燥器为双塔结构，根据干燥塔中干燥剂工作状态的不同，称干燥剂起吸附（干燥）作用的干燥塔为工作塔，而干燥剂处于再生（被干燥）状态的干燥塔为再生塔。

干燥器控制盒是空气干燥器工作转换的控制装置，其设置的转换周期为90 s，在启机状态下（燃油泵开关4K闭合）电源接通。当空压机泵风时，YC正联锁闭合（设此时A塔为工作塔，B塔为再生塔），干燥器控制盒控制电空阀B线圈得电，电空阀B动作，一方面，使进气阀开启A塔进口，关闭B塔进口，另一方面，使排气阀B开启。因此，从油水分离器来的压缩空气进入A塔，经A塔中干燥剂干燥后，大部分顶开出气止回阀的阀口A去往总风缸，另一小部分经过再生孔进入到B塔膨胀成为极干燥的再生空气，然后向下流经B塔的干燥剂，从而带走B塔干燥剂中的水分，最后经开启的排气阀B流往大气。

当空气干燥器继续工作到转换前的某个时间，干燥器控制盒便会使电空阀B线圈失电，排气阀B关闭，由于进气阀为双稳态阀，所以此时进气阀的状态依然不变，A塔依然为工作塔；但由于排气阀B的关闭，使得充入B塔的再生空气无法排出，B塔压力逐渐升高而接近A塔压力，因此称此时的B塔处于充气状态。

当空气干燥器继续工作到转换时间时，干燥器控制盒便会控制电空阀A线圈得电，电空阀A动作，一方面，控制进气阀开启B塔进口，关闭A塔进口，另一方面，控制排气阀A开启。压缩空气进入B塔进行干燥，而小部分经过再生孔进入到A塔形成再生空气，带着A塔干燥剂的水分经开启的排气阀A排往大气。此刻，B塔为干燥塔，A塔为再生塔，干燥器完成转换。由于转换前，B塔压力已经接近于A塔，所以在进气阀开启B塔进口的瞬间，B塔干燥剂不会承受巨大进气压力的冲击。

当空压机停止泵风时，YC正联锁断开，电空阀A线圈与电空阀B线圈都失电，排气阀A与排气阀B均关闭；进气阀状态不变；出气止回阀阀口A与阀口B也在重力及复位弹簧的作用下处于关闭状态，防止总风缸压力逆回而导致压力下降。此时，干燥器的干燥和再生作用都停止，干燥器控制盒将此时干燥器的工作状态记忆，以便下次空压机泵风时，干燥器在此工作状态上继续工作。与此同时，YC反联锁闭合，排污电空阀线圈得电，排污电空阀动作，打开排污阀，将油水分离器从压缩空气中分离出来的液态油、水等杂质随同管路中残存的压缩空气排向大气。

3 常见故障分析

3.1 空压机泵风时排污阀排风

空压机泵风时，排污阀正常应处于关闭状态，否则流经油水分离器的压缩空气便会由排污阀排出，造成空压机泵风时排污阀排风。

（1）主要故障原因：排污阀在无控制风压的情况下阀口无法关闭或关闭不严，如勾贝卡滞、阀垫不良或阀口被杂质垫住等。

（2）其它故障原因：①排污电空阀故障，使得排污电空阀线圈失电后，排污阀依然有控制风压，如排污电空阀卡滞等；②排污电空阀线圈电路故障，导致排污电空阀线圈在空压机泵风时没有失电，如YC反联锁断不开或接线错误等等。

（3）机车运行途中应急处理：关闭塞门4，维持运行，回段报修。

3.2 空压机停止泵风后排污阀排风不止

空压机停止泵风时，YC反联锁闭合，排污阀电空阀线圈得电，排污阀打开，管路中的压缩空气连同油水分离器中的油、水等杂质共同由排污阀排向大气，整个排污过程持续约（3～8）s，但在整个空压机停止泵风期间，排污阀是一直处于开启状态的。在此期间，若总风缸压缩空气逆流至油水分离器，就会从打开的排污阀阀口排出，造成空压机停止泵风时排污阀排风不止，导致总风缸压力持续下降。

（1）主要故障原因：①出气止回阀在空压机停止泵风时无法关闭或关闭不严，如阀垫不良等；②塞门3关闭不严或处于打开状态。

（2）机车运行途中应急处理：断开10K，关闭塞门4，打开塞门3，关闭塞门1、2，闭合10K，维持运行，回段报修。

3.3 空压机泵风时再生塔排气阀排风较大（总风缸压力上升过慢）

空压机泵风时，再生塔的控制电空阀动作，再生塔的排气阀处于开启状态，来自工作塔的再生空气从再生塔的排气阀排向大气，这部分空气流量只占空压机总泵风流量的15%左右（取决于再生孔的大小），所以不会对总风缸压力上升速度造成大的影响。此时，若空压机产生的压缩空气通过除再生孔之外的途径进入再生塔，就会造成空压机泵风时排气阀排气量过大，造成总风缸压力上升过慢。

（1）主要故障原因：①进气阀的再生塔进口关闭不严致使压缩空气从再生塔进口直接进入再生塔内，如阀垫不良等；②出气止回阀的再生塔出口关闭不严致使压缩空气从再生塔出口逆流回再生塔，如阀垫不良等。

（2）机车运行途中应急处理：断开10K，关闭塞门4，打开塞门3，关闭塞门1、2，闭合10K，维持运行，回段报修。

3.4 空压机泵风时工作塔排气阀排风

空压机泵风时，工作塔的控制电空阀线圈失电，工作塔的的排气阀处于关闭状态，否则，工作塔的压缩空气便会从工作塔的排气阀排向大气，导致总风缸压力上升过慢。

（1）主要故障原因：工作塔排气阀不能关闭或关闭不严，如阀杆卡滞、阀垫不良等。

（2）机车运行途中应急处理：断开10K，关闭塞门4，打开塞门3，关闭塞门1、2，闭合10K，维持运行，回段报修。

3.5 空压机泵风时工作塔控制电空阀排风口排风

空压机泵风时，工作塔的控制电空阀线圈失电，与该电空阀相连的进气阀的控制风管通过该电空阀排气孔通大气，如果此时经过进气阀工作塔进口的压缩空气泄漏至进气阀的该控制风管，就会经工作塔控制电空阀的排风口排出。

（1）主要故障原因：进气阀故障，其阀杆的O形密封圈破损导致密封不良。

（2）机车运行途中应急处理：一般排风量不大，途中不需处理，回段报修。

3.6 空压机泵风结束后排污阀不排污

空压机泵风结束后，排污阀打开进行排污，很显然，该故障是由于排污阀没有正常打开所致。

（1）主要故障原因：排污阀电空阀线圈得电而电空阀不动作，如排污电控阀线圈烧损等。

（2）其它故障原因：①YC反联锁虚接；②排污阀勾贝卡滞；③塞门4关闭或相关风路堵塞等。

（3）机车运行途中应急处理：途中不需处理，回段报修。

3.7 干燥器控制盒相关故障

空气干燥器控制盒通过自身的开关得电，在启机状态一直处于得电状态。当空压机泵风时，YC正联锁闭合，干燥器控制盒控制干燥器在上一次停止时状态的基础上继续工作。干燥器控制盒设有一个电源指示灯，两个干燥塔再生指示灯（灯亮说明其对应的干燥塔为再生塔）。

3.7.1 干燥器控制盒电源指示灯不亮

（1）主要故障原因：①干燥器控制盒开关未闭合；②干燥器控制盒保险熔断。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒电源线路断路，无110 V电源输入；②干燥器控制盒本身故障。

（3）机车运行途中应急处理：途中不需处理，回段报修。

3.7.2 干燥器控制盒电源指示灯亮，但干燥塔控制电空阀状态不对

（1）主要故障原因：干燥塔控制电空阀故障或其线圈电路断路。

（2）其它故障原因：①干燥器控制盒本身故障；②YC正联锁虚接或其线路断路。

（3）机车运行途中应急处理：途中不需处理，回段报修。

4 结束语

由于DF4C型内燃机车空气干燥器的工作原理涉及电气及机械两个方面，一直是现场检修工作的一个难点，而本文的分析正是综合这两个方面进行的，非常易于理解，便于学习。实践证明，本文的分析是正确的，在我段DF4C型内燃机车空气干燥器的检修、运用工作中发挥有相当重要的作用。