城轨车辆空气干燥器工作原理分析研究

155
科技展望
TECHNOLOGY OUTLOOK
中国航班
CHINA FLIGHTS
摘要
：城轨车辆中很多部件的驱动力为空气，空气的来源是由空气压缩机产生。

而空气压缩机产生的压缩空气由于相对湿度过大并不
能直接用于各部件，需要经过干燥器进行干燥处理才能使用。

城轨车辆常用空气干燥器主要有单筒式空气干燥器与双筒式空气干燥器。

本文主要对城轨车辆单筒式空气干燥器与双筒式空气干燥器分别进行工作原理分析研究与对比。

关键词：空气干燥器；单筒式；双筒式
1引言
压缩空气是城轨车辆各功能单元重要驱动力之一，如空气制动、空气弹簧、受电弓升弓、空调系统等等都需要压缩空气。

压缩空气通过空气压缩机产生，但空压机产生的压缩空气并不能供给车辆实用，因为压缩过后的空气相对湿度比较大，如果直接使用会在各使用部件上吸附、凝结水分，以至于产生生锈、漏气等现象。

因此压缩过后的空气必须经过空气干燥器进行干燥处理方可以使用。

城轨车辆常用的有单筒式空气干燥器与双筒式空气干燥器[1,3]。

两种空气干燥器无论在结构还是工作原理上都有不同。

目前对这两种空气干燥器进行单独研究的较多，但对这2种空气干燥器同时进行对比分析的论文鲜有报道[2]。

因此本文对城轨车辆上常用单筒式与双筒式空气干燥器进行分析研究。

2空气干燥器工作原理分析
2.1单筒式空气干燥器机工作原理分析单筒式（也称单塔式）空气干燥器是一种无热再生作用的干燥器，其结构如图1所示。

它的特点是吸附剂的吸附作用与再生作用在同一干燥筒内进行。

由油水分离器、干燥筒、排水阀、电空阀、再生风缸和消声器等组成。

在油水分离器中存有许多“拉希格”圈（这是一种用铝片或铜片做成的有缝的小圆筒），干燥器则是一个网形的大圆筒，其中盛满颗粒状的吸附剂。

空气压缩机工作时，电空阀13失电，活塞下方通过排气阀15排向大气，活塞12在弹簧力作用下关闭排泄阀9，而空压机输出的压力空气从干燥塔中部的进口管Ⅰ进入干燥塔，
首先到达油水分离器，这样就将压缩空气中的油分和机械杂质滤去，然后再进入干燥筒内与吸附剂相遇，吸附剂大量地吸收水分，使从干燥筒上方输出的压缩空气的相对湿度降低，达到车辆使用要求[3]。

经过干燥的压力空气，一路经过接口Ⅱ及单向阀3送往主风缸；另一路经节流孔19充入再生风缸18。

1-空气干燥筒；2-弹簧；3-单向阀；4-带孔挡板；5-干燥筒体；6-吸附剂；7-油水分离器；8-“拉希格”圈；9-排泄阀；10-消声器；11-弹簧；12-活塞；13-电磁阀；14-线圈；15-排气阀；16-衔铁；17-带排气的截断塞门；18-再生储风缸；19-节流孔。

当空气压缩机停止工作的同时电空阀13得电，再生风缸18内的压力空气经过打开的电空阀向活塞12下部充气，活塞上移，打开
城轨车辆空气干燥器工作原理分析研究
＊
王震 臧胜超 杨鲁会|山东职业学院城市轨道交通系
图1　单筒式空气干燥器结构
图2　双筒式空气干燥器结构
156科技展望
TECHNOLOGY OUTLOOK
中国航班
CHINA FLIGHTS
排泄阀9，干燥塔内的压力空气迅速排出，在下冲过程中，干燥空气吸收了干燥剂中水分同时还冲下了“拉希格”圈上的油滴和机械杂质，这样干燥剂再生的同时“拉希格”圈也得以清洗[3]。

2.2双筒式空气干燥器机工作原理分析
双筒式空干燥器（也叫双塔式）装有两个干燥筒，采用平行工作制。

当一个筒进行干燥时，另一个筒进行再生，大大提高了工作效率。

单筒式空气干燥器主要部件包括干燥筒、干燥器座、双活塞阀、电磁阀等部件组成，具体结构见图2[4]。

双筒式空气干燥器通过电磁阀43来控制双活塞阀34进而切换a\b筒的干燥与再生工况。

图2中处于a干燥b筒再生的工况；此时电磁阀43得电，使得双活塞阀的阀座V5打开V6关闭、V7关闭V8打开。

空压机产生的气体由P1口进入通过打开的V5进入a筒，经过a筒油水分离器过滤油以及活性氧化铝吸附剂进行吸附水分到达a筒顶部，完成吸附过程；在中心螺杆缝隙流出，一部分经过V1顶开V10经过P2口流出，送向主风管；另一部
分干燥的空气通过再生节流孔流向b筒，从b
筒的中心螺杆缝隙进入，从b筒顶部向下流动
进行再生工况，向下流动经过打开的V8通过
消音器流向大气。

当电磁阀43失电时，切换
a\b筒工作状态。

（干燥筒19a为干燥工况，干燥筒19b
为再生工况）19－干燥筒；19.7－吸附剂；
19.11－油水分离器；24－止回阀；25－干燥
器座；34－双活塞阀；56、70－克诺尔K形环；
43－电磁阀；50－再生节流孔；55－预控制
阀；71－旁通阀；92－隔热材；A－排泄口；
O1～O3－排气口；P1－进气口；P2－出气口；
V1～V10－阀座。

3两种干燥器对比总结
单筒式空气干燥器与双筒式空气干燥器在
干燥过程中有其相似之处，但也有不同的代付。

对2种空气干燥器比较。

双筒式干燥器效率高，
工作原理简单，易于维修，目前多数地铁线路
车辆均采用双筒式空气干燥器。

单筒式干燥器
效率较低，但结构简单，成本较低，部分地铁
车辆仍在使用[5]。

基金项目：山东职业学院青年科研
基金项目重点资助项目（项目编号：KY-
XYQ-201902）。

参考文献
[1]赖文烨.地铁车辆制动空气干燥器
状态指示及监控功能分析[J].福建交通科
技,2018,164(5):106-108+117.
[2]石文生.HXD1B型机车空气干燥器常
见故障分析及处理[J].电力机车与城轨车
辆,2014(1):75-77.
[3]杨鲁会，卢桂云.城市轨道交通车辆
制动系统[M].北京:中国铁道出版社,2012.
[4]王晓东,林晓晨.某地铁列
车空气干燥器改进研究[J].铁道车
辆,2016,54(3):101.
[5]应云飞，秦娟兰.城市轨道交通车
辆制动系统[M].成都:西南交通大学出版
社,2016.
（上转第111页）
生了强烈的辐射冷却，对比本场部分雾的出现时间，仅仅相差了半小时。

在17:30到18:00这半小时内，本场不仅仅有辐射冷却，还有风场由西北风转为东南风的风向辐合过程。

对比实况报文，转风的时段也在近乎这半小时之内。

（2）平流雾特征。

本场东北面小型的闭合高压环流，与平流雾的典型天气形势入海高压后部很是类似。

日落后，海上的空气逐渐的暖于陆地的空气，加之本场日落后的辐射冷却，导致的海陆温差的进一步加剧，通过复盘大雾开始时上海自动气象站的气温，海上站点与浦东机场附近区域的温差已在3℃左右，这个温度差与METAR报文中温度的降低值非常接近。

于是，东南风自海上吹向陆地，暖湿空气下部迅速冷却，海上丰富的水汽令相对湿度本就达到90%以上的机场雪上加霜，故而能见度以及RVR迅速下降。

（3）此次的大雾过程不单单是平流雾，通过复盘大雾发生时的上海自动气象站能见度数据，除浦东机场周边能见度很差以外，整个上海的能见度都不是很理想，西面能见度仅不到4公里，这足以说明日落后的辐射冷却。

此次大雾也不单单是辐射雾，通过复盘大雾发生时的上海自动气象站风场数据，上游的偏东气
流风向度数已接近90°，湿度场的分布明显
是一个东高西低的情形，如果仅凭内陆的水汽
条件，大雾的时长不会长达12小时。

实际上，
此次的天气过程是一个辐射冷却加剧平流降温
温差的过程。

4微波辐射计的验证
作为新引起的高科技设备，微波辐射计的
适用性已得到广泛验证[2]，图2为2月12日
00:00到2月13日08:00微波辐射计的温度场
和湿度场，以及地面的相对湿度。

2月12日
机场观测站记录的纪要栏如下：
-RA16:00-17:05 18:11-20:05 00:48-
01:35
BR16:00-02:40 03:21-04:27 09:13-
(1000)10:15-FG(600)10:14-(300)10:23-
(100)10:55-(200)13:40-(200)16:00
BCFG17:28-18:21
HZ04:27-09:13
PRFG09:21-10:14
Fn(90)16:00-(60)17:28-19:27
将观测站的纪要栏的时间换算成北京时
间，将天气信息与微波辐射计数据比对，做成
表格见表1。

由表格可见，微波辐射计能够很
好的反演出在温度场、湿度场在时空上的变
化，具有在低云低能见度天气方向上临近预报
的价值。

在图2中，由于机场的自动观测系统
（AWOS）温、湿计架设在距离地面2.5米处，
故而其与微波辐射计的地面相对湿度有所差
异，但经多方研究，统计结果表明，微波辐射
计反演的地面相对湿度对于低云低能见度的预
报更具指示作用。

5小结
本次低云低能见度过程具有辐射雾和平流
雾的双重特征，这两种特性的分析，对于今后
由低云低能见度天气造成二类运行的预报思路
具有一定意义上的帮助。

在复盘分析中，微波
辐射计的时空场对于天气状态以及温湿场的把
握十分准确，可以用作在二类运行条件下整合
预报思路的一大利器。

参考文献
[1]张荣智,杨瑜,卫晓东,等.浦东机
场Ⅱ类运行情况下气象要素特征分析[J].民
航学报,2019(4):12.
[2]张天旗,黄海玲,张荣智,
等.MWP967KV型微波辐射计晴阴天气分析[J].
民航学报,2019(3):32.。