DF4内燃机车空压机油乳化原因及解决方案分析

尹庆玲 梁严 张滨

摘要：文章根据东风4（DF4）内燃机车空压机油乳化现象，通过分析乳化原因，找出设计不足，提出解决方案，完成中国铁路南宁局集团公司提出的“强基达标、提质增效”目标。

关键词：NPT5空压机;机油乳化;解决方案

0 引言

空气压缩机产生的具有一定压力的压缩空气是列车产生制动、缓解制动的动力来源。DF4型内燃机车装用的是NPT5型空气压缩机，它是现有内燃机车中使用最多的一种空气压缩机。

NPT5型空气压缩机是中间冷却、两级压缩、活塞式空气压缩机，设计时因我国幅员辽阔，各地的使用环境不同，收集到的反馈信息有限，缺乏有效的现场经验支持，所以在实际运用中，某些部件缺陷经常发生故障，导致空压机机油乳化，严重影响了空压机的使用寿命。本文结合南宁机务段玉林检修车间近年来小辅修作业时发现的问题，总结现场经验，提出有效可行的解决方案。

1 空压机油乳化的危害

NPT5型空气压缩机的曲轴、连杆、活塞等主要部件采用压力润滑的方式，曲轴箱内注有的机油对各部件进行润滑，曲轴转动带动油泵工作，由油泵输出的压力机油，经出油孔进入曲轴内部孔道，经三个连杆轴颈分别对主轴颈、活塞销及活塞进行冷却。在日常使用中，经常会发生机油乳化现象，既影响其流动性，使机油的闪点、黏度偏低，也会因机油乳化导致堵塞曲轴及连杆内部的润滑孔道，直接破坏曲轴、活塞摩擦副的液体动压润滑条件，进而降低空压机的使用寿命。在机车运用中如果不及时处理，容易产生油压低、空气供应不足、曲轴瓦烧、缸套拉伤、曲轴断裂等现象。

2 空压机油乳化原因分析

油和水混合是空压机机油乳化的主要原因，分析实际现场运用的情况，油和水混合通常由以下几方面组成[1-2]：

（1）中间冷却器排水阀堵塞。NPT5空压机长期运用后，排水阀弹簧弹性变弱，集气箱内污垢增多，堵塞排水阀，导致压缩空气转化成的水滴窜入机体曲轴箱内，在曲轴高速旋转情况下将水和油搅拌在一起使其乳化。

（2）出风管路逆止阀关闭不严。出风管路的逆止阀卡死不落座导致关闭不严，在空压机停止工作后，总风缸内的压力空气倒流入空压机机体内，冷的压缩空气遇到热的机体会凝析成水，通过气阀沿气缸壁渗进曲轴箱内的机油中，引起空压机油乳化。

（3）气阀关闭不严或者活塞、活塞环密封不良。空压机气阀关闭不严或卡死，在空压机停止工作后，一部分压缩空气会反窜进机体内。活塞、活塞环密封不良，空压机工作时有一部分高温的热气从气缸窜入曲轴箱内，容易使机油老化、品质变差和乳化。

（4）不按工艺要求检修。发生空压机机油乳化后更换机油时，如果不按工艺要求擦拭清洁曲轴箱内部件，污油清理不干净，则新换的机油很容易再次发生污染乳化。

（5）雨水飘入曲轴箱内。曲轴箱设有透气孔，在空压机曲轴转动时，作为透气的通道，可避免曲轴箱内因背压过高产生的危害。但遇下雨时，由于冷却间的百叶窗通风工作，容易通过透气孔吸入雨水进入曲轴箱，使机油乳化。

3 解决方案

3.1 改造中间冷却器排水阀

空压机冷却器原来装的是自动型排水阀，其工作原理是当空压机工作时，集气箱内的空气压力将排水阀弹簧压缩进而关闭排水阀，停止工作时集气箱内压力降低，排水阀在弹簧的作用下打开并排出积水。这种自动型排水阀在设计方面存在缺陷，弹簧弱，容易堵塞，使用长久时，集气箱内的污垢容易堵塞排水阀，致使弹簧不起作用。在实际小辅修交验中经常出现空压机冷却器排水阀失效的情况，仅对南宁机务段2017年一季度交验的85台次小辅修机车进行统计，存在空压机油乳化的有12台，其中空压机自动排水阀失效的有8台，占比66%，如表1所示。

由于冷却器排水阀失效造成空压机油乳化的现象占比很高，因此，如何解决冷却器排水阀失效的问题成为解决空压机油乳化的关键。本文解决方案为：对现有的冷却器排水阀进行技术改进，把冷却器自动排水阀改为直通式排水阀，如图1所示。

排水阀材料采用直径30 mm、A3的圆钢，中间开直径3 mm的小孔，与冷却器连接位置使用M14螺纹，与排水胶管连接处设计两道槽，并使用铁丝固定胶管以防脱落。

使用改进后的样本在发生空压机油乳化的机车上进行试验，双空压机压力工作范围设为750～900 kPa，工作时间<30 s。运用跟踪试验半年后，结果表明排水阀未发生堵塞，空压机油未发生乳化，改进具有可推广性。

3.2 改进空压机出风管逆止阀阀芯盖

空压机工作时逆止阀阀芯上升到顶部卡死，防止总风逆流的作用失效，造成总风在下集气箱冷却、集水，同时在风阀上集水流入压缩室，造成气缸工作环境恶化，最终导致压缩空气窜入机体，造成空压机油乳化。对故障的逆止阀解体后发现阀芯盖防松止钉脱落，阀芯盖翻转，造成逆止阀关闭不严。改进方法为：在逆止阀芯盖两颗防松止钉上进行点焊处理，防止逆止阀阀芯盖松脱翻转造成固死。

3.3 定期拆检、更换气阀

加强对材料部门采购空压机气阀的认证审查工作，使用有生产资质厂家生产的材料。并建议在内燃机车第3次小修时对空压机气缸盖开盖检查，更换磨损的气阀。

3.4 严格按工艺要求检修空压机

驻段验收室与技术部门制定一套更换空压机油的作业流程图和作业指导书，并张贴在班组，要求在更换空压机油时，需要注意以下操作要点：彻底抽净旧油，使用柴油清洗油底壳、滤网、曲轴、连杆并用毛巾擦拭干净，加入新机油。

3.5 加装空压机曲轴箱透气孔挡水板，完善乘务员机车保养制度

对空压机曲轴箱通气孔前部位置进行加装改进，加装一塊挡水板，防止水滴或水汽进入曲轴箱。将“雨天行车司机应关闭NPT5型空压机旁百叶窗”条款纳入《机车运用保养制度》，同时利用“学习会”等资源向司机广泛宣传，遇到雨天行驶时及时关闭冷却间下部百叶窗，让乘务员了解雨水吸入冷却间的严重危害。

4 结语

制动系统的安全是列车运行安全的重中之重。从南宁机务段技术部门对2017年机破事故件数、临修、碎修件数统计看，制动系统所占比例较高，从驻段验收室对2017年所交验机车发现的“三修”不良处统计，制动系统占40%，尤其是风源装置的故障最为突出。通过分析，得出DF4内燃机车空压机油乳化的原因主要有中间冷却器排水阀堵塞、出风管路逆止阀关闭不严、气阀关闭不严或者活塞、活塞环密封不良、不按工艺要求检修、雨水漂入曲轴箱内等五个方面。针对上述原因提出相应的解决方案：改造中间冷却器排水阀;改进空压机出风管逆止阀阀芯盖;定期拆检、更换气阀;严格按工艺要求检修空压机;加装空压机曲轴箱透气孔挡水板，完善乘务员机车保养制度。目前，南宁机务段玉林检修车间承修的内燃机车已经实施了部分加改方案，装车试用半年来，从运用部门、临修部门、检修部门反馈的信息看，取得不错的效果。经过加改的机车出现风源系统故障已经大幅降低，2017年下半年只发生了1件风源系统途中故障，同比减少了66%，确保了列车运行安全，完成了南宁局集团公司提出的“强基达标、提质增效”年度目标。

参考文献：

[1]冯传荣.NPT5型空压机机油乳化的原因分析及对策[J/OL].http：∥www.chinaqking.com/yc/2017/995416.html.2017-12-19.

[2]曹 磊，段绪连.HX_D3型机车压缩机油乳化原因分析及应对措施[J].电力机车与城轨车辆，2014（3）：93-94.