便携式SL22螺杆式空压机性能测试设备的设计

便携式SL22螺杆式空压机性能测试设备的设计
发布时间：2021-07-05T11:10:51.817Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者：詹欢令少辉邵鹏余红雨
[导读] 摘要：SL22螺杆式空压机应用在城市轨道交通车辆上，存在运转率较低导致润滑油乳化的现象，而空压机润滑油乳化可能引起转子异音、温控阀失效及泵风性能差等问题。

武汉地铁运营有限公司武汉 430000
摘要：SL22螺杆式空压机应用在城市轨道交通车辆上，存在运转率较低导致润滑油乳化的现象，而空压机润滑油乳化可能引起转子异音、温控阀失效及泵风性能差等问题。

本文研究设计一种便携式SL22螺杆式空压机性能测试设备，可直接安装在车载空压机上，检测其油温、压力、泵风量、净排量等数据，实现对空压机温控阀、最小压力阀、进气卸载阀等部件功能及泵风量、净排量等性能的测试功能，从而快速准确地判断空压机的故障件和故障原因，有效减少空压机维护作业量及维护成本，满足保障运营用车。

关键词：SL22螺杆式空压机；润滑油乳化；性能测试
0 引言
SL22螺杆式空压机具有工作噪声低、高可靠和免维护的特性，逐渐应用在城市轨道交通车辆的制动系统上。

而在地铁车辆调试与运营期间，调试与空载等运行条件、线路开通后客流量低于设计值、冷备车空气压缩机库内短时间供电工作等工况，均可能导致螺杆空压机组运转率较低，造成润滑油乳化现象[1]。

同时，空气压缩机润滑油乳化可能引起转子腔锈蚀、排气量低、油过滤器故障、油细分离器失效和干燥器故障等问题[2][3]。

在城市轨道交通车辆现有维护条件下，转子异响、泵风效率慢、部件排污多等问题出现时，无法快速准确地判断故障件及故障原因，普修只能拆下空压机返厂检测维修，高级修程则需将空压机拆装至试验台进行测试，作业效率低、工作量大、成本较高，且对运营用车影响大。

所以，提出一种减少作业量、降低测试成本、保障运营用车，实现车上直接测试空压机各部件状态的测试手段显得很有必要。

1 测试设备的设计
便携式SL22螺杆式空压机测试设备通过代替螺堵、风管路等形式与空压机设备连接，实现测试功能，并自动采集储存测试数据。

测试数据可通过SD卡或USB接口转存至电脑，并通过软件系统分析测试数据。

1.1 测试设备的硬件结构
便携式SL22螺杆式空压机测试设备包括温度传感器、压力传感器、流量计、记录仪、测试接管及相应的连接标准件，各传感器安装位置如图1所示。

1）温度传感器
采用PT100铂电阻传感器，量程-50~200℃，精度±0.1℃。

分别安装在空滤进气口和注油口处，用于检测进入空压机的空气温度和空压机腔体内油温。

2）压力传感器
采用SIN-P300G高温型压力变送器，量程0~1.6MPa，精度±0.5%。

分别安装在注油口和双塔干燥器进气口处，用于检测空压机腔体内气体压力和进入双塔干燥器的气体压力。

3）流量计
采用涡街流量计，量程0~1466L/min，1.5级精度等级。

分别安装在双塔干燥器进气口和精细油过滤器出风口，用于检测空压机泵风量和空压机净排量。

图1 测试设备各传感器安装位置
1.2 测试设备的数据储存与管理
记录仪含6个测试接头，接受传感器的信号输入并储存，具有实时数据曲线显示，历史曲线追忆，报警状态显示等功能。

通过USB接口或SD卡插座，将记录仪储存的数据导入管理软件，按需求读取历史数据和曲线，并进行数据处理。

2 测试设备的测试内容
便携式SL22螺杆式空压机测试设备可以测试温控阀、最小压力阀、进气卸载阀的功能以及空压机泵风量、净排量等。

2.1 温控阀的测试
温控阀能维持恒定的润滑油温度和粘度。

为保证空压机性能，要求该阀反应灵敏、动作迅速、阀的开度合理[4]，即空压机开始工作后，腔体油温温升试验时间不超过标准值，空压机持续运转15分钟后，油温维持在标准范围内。

2.2 最小压力阀的测试
最小压力阀能使空压机建立机组内压，促使润滑油循环，同时具有单向阀的作用，能防止空压机卸载运行时压缩空气逆流至腔体。

为保证空压机性能，要求该阀无泄漏、动作灵活，即当腔体压力达到标准值后，最小压力阀迅速打开，压缩空气排向双塔干燥器，且该过程耗时不超过标准值。

2.3 进气卸载阀的测试
当空压机停止工作时，压力必须在标准时间内下降至标准值，随后进气卸载阀关闭，然后通过进气卸载阀上的喷嘴使得压力继续下降
至0bar 。

2.4 泵风量与净排量的测试
空压机持续工作15min 后，从空气压缩机出风口通向双塔干燥器的标况流量不低于线路标准值，精细油过滤器出风口通向总风管的标况流量不低于线路标准值。

3 测试设备的可靠性
3.1 测试设备对空压机泵风性能的影响
目前，空压机状态判断标准主要体现为充风时长，其标准为“总风压力自7.5bar 升至9bar 的充风时间不超过5分钟”。

根据武汉轨道交通7号线一期20列电动客车的静态调试记录单数据，空压机先后进行两次泵风试验的充风时间差值如图2所示，可见空压机正常状态下，充风时间差值不超过20s 。

随机选取武汉轨道交通7号线一期车辆上的10台空压机，比较测试设备连接前后，空压机泵风试验的充风时间，充风时间差值如图3所示，可见安装测试设备前后，充风时间差值在正常范围内，即测试设备的安装不影响空压机性能。

图2 正常状态下充风时间差值
图3 安装测试设备前后充风时间差值
3.2 测试设备的测试结果
选取一列武汉轨道交通7号线列车的空压机进行测试，将该车的非测试空压机的启动电源空开切断，同时切除待测空压机所在车辆及相邻车辆的总风截断塞门，打开待测空压机所在车辆的总风缸排污塞门，排尽该车压缩空气后，在待测空压机上安装测试设备。

由于总风压力低，送高压激活列车后，待测空压机将自动启动，且该车总风缸排污阀保持在打开状态，空压机输出的高压气体将经由风管路排向大气，保证了压缩空气接收端压力稳定，在此状态下，空压机以较稳定的状态持续工作。

对于武汉轨道交通7号线车辆上的空压机，对温控阀的具体测试标准是空压机腔体油温由55℃升至83℃的时间不超过100秒，空压机持续运转20分钟后油温维持在77°C 至93°C ；对最小压力阀的测试标准是当腔体压力达到6.5bar±0.5bar 后，压缩空气排向双塔干燥器，且该过程耗时不超过10秒；对进气卸载阀的具体测试标准是空压机停机后10s 内腔体压力下降至1.8±0.5 bar ，随后压力缓慢下降至0bar ；对泵风量的测试标准是不低于830L/min ；对净排量的测试标准是420±25L/min 。

空压机的测试数据如图4、图5、图6所示。

由图可知，该空压机持续泵风过程中油温55℃升至65℃耗时88s ，持续运转15分钟后油温稳定在82℃左右；启机后6s ，腔体压力达673kPa ，最小压力阀打开，双塔干燥器进风口风压自0Kpa 上升至353Kpa ；空压机停机后5s 内腔体压力下降至1.5bar ，随后压力缓慢下降至0bar ；持续运转15分钟后泵风量为841L/min ，净排量为454L/min ，可见，本设备能够完成最小压力阀测试、温控阀测试、泵风量与净排量测试、泄压阀测试等，且试验数据与参考值基本符合。

图4 SL22螺杆式空压机的温度测试数据
图5 SL22螺杆式空压机的压力测试数据 图6 SL22螺杆式空压机的流量测试数据
4 结论
综上所述，便携式SL22螺杆式空压机测试设备可直接安装在车载空压机上进行测试，不影响空压机性能，能够稳定地完成空压机温控阀、最小压力阀、进气卸载阀等部件功能及泵风量、净排量等性能的测试；可自动采集储存测试数据，并通过SD 卡或USB 接口转存数据进行分析；能够有效减少空压机维护作业量、降低测试成本、保障运营用车。

参考文献：
[1] 李天一，王雯，安震.车辆制动系统螺杆空压机组润滑油防乳化控制方法[J].城市轨道交通研究，2020，23（04）：51-53.
[2] 刘俊博，李煜，詹欢.SL22-螺杆式空气压缩机再地铁车辆上的应用[J].数字化用户，2019，25（48）：204.
[3] 谭志华.螺杆式空气压缩机润滑油乳化原因及防治措施[J].上海铁道科技，2016（04）：96-97.
[4] 宋钧风.温度自动调节器的试验研究[J].柴油机，2002（06）：22-24.。