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电力机车空气管路系统防寒技术
发表日期：20xx年1月30日 【编辑录入：办公室】
防寒技术是确保机车低温工作性能的关键。过去我国电力机车主要在华北及其以南地区运用，最低使用温度一般下能正常工作。另一方面是压缩空气中的冷凝水在管道内结冰，造成管路系统冻结。这是因为空气压缩后，单位体内的水蒸气分压力增大，露点升高，当其随环境温度降至0 oC以下，就有可能析出冷凝水并结冰图1表示的是压缩空气饱和含湿量与绝对压力和温度的关系。
从图中可以看出，低温状态下空气饱和含湿量一般较低(0．75 0．9 MPa压缩空气在0℃ 以下的饱和含湿量小于l g／kg)，随着温度升高，该值呈近似指数级增长；在温度不高(40℃以下)时，饱和含湿量与压力呈近似反比关系。例如在环境温度一20℃ ，相对湿度60％时，大气含湿量约为0．5 g／kg，对应露点一
25℃ ；当压缩至900 kPa后，压缩空气的露点将升高至4℃左右，降至环温后每含有1 kg干空气的湿空气中将有约0．45 ***析出并结冰。
2．3 干燥指标的选定
防治管路系统冻结的关键在于对压缩空气进行干燥处理，除去其中水份，使其压力露点低于环境温度。为确保空气管路系统低温下正常工作，我们应正确选定干燥器的干燥指标。根据世界各国经验，为防止管路系统出现锈蚀现象，空气管路系统使用的压缩空气相对湿度应低于35％，当然这是指压缩空气在压力状态和环境温度下的相对湿度值。实际上由于在干燥器出风口处的压缩空气温度有可能高于环温15℃(螺杆压缩机供风)甚至更多(活塞压缩机供风)，在其降温过程中，相对湿度必然上升，所以干燥器出风口处干燥指标应低于35％方能满足要求。究竟低多少合适呢?我们可假定机车由螺杆压缩机供风，此时干燥器出风口处的压缩空气与环境的温差为15℃(忽略总风冷却管、干燥简的散热以及吸附过程中的发热)。从图1可看出，该温差将导致空气饱和含湿量下降为原来的1／4～1／2，即压缩空气充分冷却后相对湿度将为高温状态下的2～4倍。所以为确保压缩空气相对湿度始终低于35％ ，干燥器出风口处干燥指标宜选定为不大于8％。此外，双塔干燥器的干燥效果与转换周期有一定关系，一般而言缩短转换周期可提高干燥效果，但会因为转换阀件的工作频率增高而缩短使用寿命。由于高温和低温环境下干燥剂的吸附效果都会明显下降，所以此时应适当缩短干燥器转换周期，并增大再生孑L径，以确保干燥效果。
2．4 防治管路系统冻结的重点部位
根据对机车低温下故障情况的统计，我们将下面三个部位作为重点来做好管路系统冻结的防治工作。
2．4．1 干燥器
干燥器低温下易出现内部气流通道堵塞或无法正常排污等故障。这是因为干燥器内部一些管路、阀件处在高湿度甚至有冷凝水析出的情况下工作，水份残留在内壁，日积月累可能导致排污管和滤清简冰冻堵塞，排污阀和进气阀等部件动作卡位。针对这类问题，我们可在安装设计中尽量避免排污管大角度折弯，并在该管外包自控温电伴热线和防寒管材；同时对排污阀和进气阀等部位采用加热板或电热套进行加热保温。过去为确保干燥器故障后能维持机车运行，通常设有干燥器短接塞门，以将其隔离而直接导通压缩机与总风缸。该做法对防寒工作十分不利，因为导通短接塞门将导致大量未经处理的饱和高湿度压缩空气直接进入后续管路，低温下极易引发冻结故障，在实际运用中应尽量避免。若干燥器的可靠性很高，则可考虑在设计中取消短接塞门。
2．4．2 总风冷却管路
压缩机至干燥器之间的总风冷却管路冻结堵塞问题曾经在电力机车上多次出现。其主要原因是该段管路位于干燥器之前，内部的压缩空气未经干燥处理，富含水份，低温下易导致该段管路上的止回阀冻结卡位或钢管内部完全冰封堵死。止回阀是通过阀芯在阀体内上下移动实现气体单向流动的，阀芯表面附着的冷凝水结冰后，容易使阀芯冻结在阀体上不能动作，导致压缩空气流动受阻。要解决该问题可考虑在止回阀外部加装效果良好的加热装置，使其温度升至冰点以上。如果压缩机自带止回阀(目前装车的螺杆压缩机都属该情况)，则总风冷却管上的止回阀多余，可予以取消总风冷却管内部完全冰封堵死的情况主要出现在SS9型机车上，且一般位于距干燥器较近的底架管路低凹处以及穿越车底地板处。这是因为SS9型机车压缩机与干燥器总体布置距离较远，总风冷却管较长，且多布置于车底，使得高温压缩空气与外界的热交换比较充分，冷凝水有足够时间冷却并结冰。相比之下
SS4改型机车因为压缩机与干燥器的距离较近，总风冷却管较短，而极少出现这种情况。这说明要避免总风冷却管冻结堵塞，应尽量将干燥器与压缩机布置在一块，以缩短该段管路长度，若条件允许还可在该段钢管外缠绕自控温电伴热线，外包防寒保温材料。
2．4．3 升弓管路系统
以前电力机车升弓管路