电力机车撒砂装置的工作原理及常见故障分析

电力机车撒砂装置的工作原理及常见故障分析
发表时间：2018-06-25T16:30:14.873Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：傅维臣李辉[导读] 摘要：机车在运行过程中，通过撒砂提高黏着系数以防止空转与打滑。

（中车株洲电力机车有限公司湖南株洲 412001）摘要：机车在运行过程中，通过撒砂提高黏着系数以防止空转与打滑。

本文介绍了撒砂装置的组成与工作原理，并对两种常用的撒砂器进行对比。

最后对撒砂装置常见的故障进行分析并提出解决办法。

关键词：机车；撒砂；防空转铁路运输的快速发展对机务系统行车安全提出了更高的要求。

机车作为行车运输的主要移动设备，不但要防止自身的行车安全事故，而且也要有效预防其他相关的行车设备带来的安全隐患。

机车撒砂的目的在于改善轮轨接触面的状态，提高黏着力。

钢轨与车轮的表面状态对黏着系数的影响很大，在雨、雾、雪、冻的气候条件下行车，轮轨黏着系数会降低20%~30%；当轮轨上粘有油污时，对轮轨间的黏着
状态更为不利。

在这种状况下，良好的撒砂会使黏着系数达到0.22~0.25，能有效防止空转或打滑。

1 撒砂装置的组成
撒砂装置主要由砂箱、撒砂器、空气管路与撒砂软管等组成。

每台转向架配备有四套撒砂装置。

分别安装在每个转向架前、后轮对两侧，分别实现两个行进方向的撒砂。

以三轴转向架为例，砂箱、空气管路及撒砂器的安装如图1所示：
图1 撒砂装置安装示意图 1—砂箱；2—撒砂器；3—空气管路；4—橡胶软管 1.1 撒砂器
常见的撒砂器有两种，在HXD1C、HXD1B与铁道部新八轴配备的是1.1.1所述的多功能撒砂器，而神华交流车配备的撒砂器是1.1.2所述的撒砂阀。

二者构造不同，但原理类似。

1.1.1 多功能撒砂器
图2 TSQ1多功能撒砂器结构示意图注：P1—干燥风进风口 P2—撒砂风进风口工作原理： TQS1多功能撒砂器属完全气动撒砂装置。

通过P1和P2两个供风口分别向撒砂器提供干燥风与撒砂风，风经过加热层加热后，透过透风层吹动砂箱里的砂子。

出砂管通过撒砂软管与外界相通，因为气压差绝大部分风量通过导风盖经出砂管排出实现撒砂。

1.1.2 撒砂阀
图3 撒砂阀
撒砂阀与砂箱相连，机砂从进砂口进入撒砂阀腔体内。

撒砂气流进入撒砂阀后分为两部分，分别通过风咀A与风咀B喷出。

风咀B喷出的风搅动撒砂阀受体里的机砂，在风咀A气流的带动下喷出撒砂阀，从而实现撒砂。

1.2 砂箱
砂箱一般由焊接而成，顶部设有加砂盖，底端开口与撒砂器相连。

由于机砂受潮后很容易板结而导致撒砂失效，所以砂箱加砂口设有带密封功能的加砂盖，形成封闭的空间以防止机车运行过程中砂箱进水。

1.3 撒砂管与喷嘴
在撒砂最后一个环节，机砂随压力气体通过撒砂管喷撒于轮轨间，撒砂管与橡胶软管的安装如图4所示：
图4 撒砂管安装
从撒砂器引出的撒砂管固定在转向架支架上，在钢管的出口装有喷嘴，要求撒砂管橡胶软管与轨面的高度为：h≈25mm；撒砂管与轨面呈角度θ≈18°。

2 撒砂原理
撒砂工况分析
电力机车撒砂保护分为自动撒砂控制与司机手动撒砂两种方式：一类是CCU基于防空转与防滑行而产生的自动撒砂信号，另一类是由司机针对不同的情况踩踏脚踏撒砂阀而产生的撒砂信号。

二者相互补充，为机车的安全提供了有力保证。

图5 HXD1C撒砂电气原理图
从上图可以看出撒砂信号有五个来源，分别是：
I端脚踏撒砂阀撒砂动作信号
II端脚踏撒砂阀撒砂动作信号
I端撒砂重联
II端撒砂重联
CCU自动撒砂信号
当上述五个信号源中任何一个输出撒砂信号后，由位于机械间低压电器柜的DXM31与DXM32采集到撒砂信号，通过MVB总线与CCU 进行通讯请求撒砂；同时，牵引电机转速也将牵引电机的信号实时传送给TCU，TCU通过MVB与CCU通讯；DIM37采集撒砂塞门的状态，并把信号通过MVB发送给CCU，CCU综合处理上述信号的状态后，判断出撒砂方向并输出撒砂命令，经MVB传送至DXM31或DXM32，输出方向1或方向2的撒砂命令至CCBII，最后由制动系统执行撒砂命令，完成撒砂动作。

3 常见故障
3.1 机砂中在转运过程中，容易混入编织带、棉丝等杂物，撒砂过程中随着风源进入导风盖将其堵塞，导致砂管不下砂。

砂箱中的粉尘聚集在进风口中的过滤网上，阻塞风路，导致撒砂风路不畅。

针对该种情况，就严格控制机砂质量，对机砂进行过滤清除粉尘及杂物。

同时，结合修程定期对砂箱内粉尘进行清理。

3.2 机砂过多或过少，将影响TQS1撒砂器的正常工作。

实际运行中，要求砂箱内机砂水平面应高于导风盖、低于排出室。

机砂过少，无法形成砂流；机砂太多，容易导致机砂板结。

加机砂前先检查砂箱内存砂，加入适量的砂。

3.3 长时间使用后，砂箱盖上的密封垫容易老化，表面压痕处密封不良，必要时更换密封垫。

4 检修方法
作为机车的辅助设备，撒砂机构对行车安全起着重要作用。

对机车撒砂装置检修工作做出合理的检修方案是非常重要的。

对于有故障的撒砂装置，必须能够准确地找到故障原因并予以修理。

参考文献：
[1] TQS1撒砂器不下砂故障分析及对策，李萤，成铁科技，2011年第二期
[2] HXD3型机车两年检撒砂装置检修方法分析，吴永罡，内燃机车2012年9月
[3] HXD1C机车说明
[4] HXD1C型电力机车例行试验大纲。