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摘要：本文阐述了CRH6型动车组供风系统、主空压机结构和机理，列举了主空压机油温高常见的故障原因，并针对现有的主空压机油温高故障机理存在的不足，提出主空压机增加实时温度采集探头的建议，对主空压机的机头出口温度和环境温度进行实时监测，根据采集到的温度实现温度异常和故障预警提示功能，可以实现提前发现隐患，对预防油温高故障发生起到极大作用。

关键词：主空压机；油温高；实时监测；故障预警。

引言

CRH6型动车组是为城际铁路而研制的动车组，具有载客量大、快速乘降、快起快停的特点。为满足动车组快速停车的特点，稳定、可靠的供风装置尤其重要。自2016年CRH6型城际动车组投入运营以来，主空压机油温高故障较多，尤其在夏季。主空压机油温高故障是一个系统性故障，引起报油温高的故障原因较多，例如空压机润滑油不足、冷却器脏堵、温控阀卡滞、空滤脏堵、机头转子异常磨损等，给动车组运营秩序和检修带来较大的影响。

1 CRH6型动车组供风系统

CRH6型动车组供风系统主要由主空压机、辅助空压机、总风缸、控制风缸以及贯穿全列的总风管组成。主空压机能为制动系统及其它风动装置提供清洁、干燥的压缩空气。主空压机不能供风且总风压力不足时，可利用动车组蓄电池启动辅助空气压缩机组为受电弓升降弓装置、真空断路器（VCB）等提供风源。

1.1 全列车设置有两台主空压机，分别吊挂在03、07车下设备舱内，通过贯穿全列车的总风管联通。在03、07车制动控制装置（BCU）中的总风压力传感器检测主风缸压力，控制两台主空压机同步启停：当其中一个车厢的主风缸气压低于780kPa时，两台主空压机同步启动；当两个车厢的主风缸气压均达880kPa后，两台主空压机停止工作。

1.2 全列车设置有两台辅助空压机，分别吊挂在04、06车下，由车载蓄电池供电，当压力低于640kPa时，通过司机室内复位式旋钮开关启动，高于780kPa时自动停机。

2 主空压机结构和控制机理

2.1 主空压机结构

CRH6型城际动车组采用阿特拉斯公司提供的GAR14型固定式、风冷、喷油螺杆式主空压机。空压机由压缩机机头、整体冷却风扇、复合冷却（空气/油）、油气分离器、水分离器、集成过滤装置、驱动电机及膜式干燥器等部件组成。

2.2 主空压机油温高控制机理

CRH6型城际动车组空压机，具有自我高温保护功能，该保护功能通过温度开关实现。空压机的机头出口温度未超过温度开关的设定值（120℃）时，温度开关触点不会动作；当空压机工作状态异常，导致机头出口温度超过温度开关设定值（120℃）时，温度开关的触点动作，断开空压机控制回路接触器线圈供电，从而使接触器触点断开空压机主回路供电，使空压机停机保护。只有当机头出口温度降至温度开关的设定值以下后，空压机才能再次启动。

2.3 主空压机气路系统、油路系统机理

2.3.1 气路系统：外界空气通过空气滤清器进入空气压缩机机头，空气压缩机机头对空气进行压缩，压缩空气此时高温且含有油气，经过油气分离器进入冷却器，冷却器对压缩空气进行冷却，使压缩空气含水量降低。冷却器后再次进入WSDR、DDR、PDR过滤器，进一步对压缩空气进行过滤，最后进入膜式干燥器再次进行干燥。

2.3.2 油路系统：经过压缩的油气混合物进入油气分离器进行油和空气分离，压缩空气把润滑油从油气分离器内压出。当润滑油温度低于75℃时，温控阀将关闭油冷入口，此时润滑油在压缩空气作用下经过油滤和断油阀进入转子，此时油冷却器被旁通；当油温度高于75℃时，温控阀打开油冷入口，润滑油进入油冷却器进行冷却，冷却后经过油滤和断油阀进入转子。

3 主空压机油温高的常见原因分析

导致主空压机油温高的常见原因主要有以下几方面：

3.1环境温度、油位、冷却器、阀件。环境温度过高、油位过低、冷却器脏堵、阀件（断油阀、单向阀、恒温阀）卡滞问题均会导致空压机运行温度升高，润滑油长期处于高温环境下工作，造成油品质量下降或者影响螺杆转子轴承润滑，造成轴承严重磨损使阴阳螺杆发生摩擦抱死。

3.2润滑油。润滑油的好坏对喷油螺杆机的性能具有决定性的影响，润滑油杂质太多，包括油内杂质、积碳、结焦，或超期使用时更容易发生主机卡死事故。

3.3空气过滤器。空气过滤器是滤除空气尘埃污物的部件，过滤后的干净空气进入螺杆转子压缩腔压缩。如果空滤堵塞破损，大量大颗粒物进入螺杆机内循环，不仅大大缩短油滤、油气分离器滤芯的使用寿命，降低润滑油的品质和性能，带一定杂质的润滑油进入需要润滑部件，进入如轴承或压缩螺杆，加速轴承磨损使转子间隙增大，压缩效率降低，甚至转子卡死故障。

3.4油滤堵塞。由于滤芯堵塞严重，压差超过旁通阀承受界限，旁通阀自动打开，大量脏物、颗粒会直接随润滑油进入螺杆主机内，造成螺杆抱死。

3.5润滑不足。轴承受到污染的润滑油，随着空压机运行时间的推移，让螺杆与螺杆之间、螺杆与主机壳体及前后端面之间的间隙发生变化。当轴承磨损及主机配合间隙超过允许的极限量后，就可能转子抱死故障。

综上所述，引起主空压机润滑油温度高的原因较多，如隐患无法及时发现和排除，当主空压机的润滑油温度容易超过温度开关设定值（120℃）时，报主空压机油温高故障，而无法提前预防故障发生。

4 优化的必要性

4.1引起主空压机报油温高故障的原因较多，例如温控阀卡滞、空压机润滑油不足、冷却器脏堵、空滤脏堵、机头转子异常磨损等。但由于主空压机的二级修检修周期长（60天或6万），且检修内容无法覆盖所有项点，未能通过二级修检修作业及时发现隐患。

4.2 CRH6型城际动车组设有两台主空气压缩机，正常工作时同起同停。当主空压机报出油温高故障时，该台主空压机停止工作，只能使用另一台主空压机维持打风，工作时长增加一倍。主空压机长时间工作容易导致油温升高报出油温高故障使空压机停止工作，当动车组总风压力得到不到及时补给，车辆检测总风压力低于590kPa时，车辆自动施加紧急制动停车。

4.3现有的主空压机系统无法对主空压机的油温进行实时监测。当动车组在运行过程中，无法对掌握主空压机的状态，因为对主空压机存在的隐形故障或潜在的隐患无法察觉，只有当主空压机润滑油温度高达报警设定值（120℃）时，直接报主空压机油温高故障，给动车组运营秩序和检修带来较大影响。

从上述3点可知，当主空压机部分隐患存在无法识别时，容易引起空压机温度异常或温度报警，导致空压机停机，严重时可引起车辆紧急制动停车。如主空压机机头出口处和空滤进气口处新增实时监控PT100传感器，温度检测准确性更高，具备实时显示功能，可以实现多级报警有助于提前发现早期故障，而且可通过PHM系统多种策略监控。当发现异常后能及时掌握主空压机状态安排应急处置或提前检修，能有效防止故障发生，降低主空压机油温高故障率。

5 现车成熟方案的实时轴温控制原理

轴温实时检测系统由传感器、电源板、CPU板、温度采集板和通讯板组成。轴温实时检测系统采集轴箱、齿轮箱、电机温度传感器数据，判断温度预警和报警状态，将温度数据、传感器状态及报警状态经轴温主机采集传到车辆终端装置最终传送给MON网络，由MON网络实现温度预警、报警提示和实时温度数值显示。预警时，MON弹出故障信息，由司机按照提示信息限速；报警时，MON弹出故障信息，并自动触发列车紧急制动，硬线实现列车制动。实时轴温系统存储列车各传感器温度值、报警信息、传感器故障等信息。

6 优化建议

为了实时监测动车组主空压机的状态，优化03、07车的主空压机上的机头温度传感器，并增加一个环境温度传感器，以实现对机头出口温度和环境温度实时监测和故障预警功能，具体优化建议如下。

6.1硬件方面

将03、07车主空压机的机头出口处温度传感器改成PT100型温度传感器，在03、07车主空压机空滤进气口处新增1个PT100型温度传感器来检测环境温度。03、07车的轴温主机通过预留的通道分别采集主空压机上述的2个PT100型温度传感器数据，数据经主机处理后上传到终端装置，然后终端装置再上传给中央装置，中央装着实现主空压机机头出口和环境温度的实时显示和存储功能。优化前后示意图如下所示。

6.2软件方面

6.2.1轴温软件优化：修改通信协议，采集主空压机温度数据，判断温度预警和异常状态，将温度数据、传感器状态及报警状态经轴温主机采集传到车辆终端装置最终传送给MON网络

6.2.2网络软件优化：修改通信协议，在网络与轴温实时检测系统的通信传输信息中，增加采集和监测到的主空压机数据，在MON网络实现温度预警、异常提示和实时温度数值显示。

6.2.3无线传输系统软件优化：修改通信协议，实现主空压机温度数据存储和远程落地诊断功能。

6.3故障诊断逻辑优化

6.3.1增加主空压机油温高预警功能。中央装置对终端装置上传的主空压机温度数据进行逻辑判断：主空压机运行过程中，实时监控机头出口的温度（T1）和主空压机进气口的温度（T2），两者的温度差（△T=T1-T2），如果△T>70且进气口温度T2<40℃，则检修提醒检查空压机的温控阀、是否缺少润滑油、是否有异常摩擦声音等。

6.3.2 PHM系统（远程数据健康监测系统）增加主空压机润滑油温度远程监测异常模型。PHM系统对列车的03车主空压机机头出口处温度（T3）和07车主空压机机头出口处温度（T4）实时监测和对比，如|T3-T4|>10℃（可以根据实际情况定义），提示温度异常，则检修提醒检查温度高的主空压机。

通过以上硬件、软件和故障逻辑优化，当主空压机温度异常或温度预警后，提醒检修作业提前介入，提前排除隐患，能有效地预防故障发生，降低主空压机油温高故障率。

小结

现有的CRH6型城际动车组主空压机系统无法对主空压机的油温进行实时监测和异常预警，未能及时发现引起油温高的隐患，容易导致主空压机油温高故障发生。本文通过对主空压机的机头出口和环境温度进行实时监测和故障预警，当主空压机润滑油温度异常提示或油温预警时，指导检修作业提前介入，及时排除隐患，能有效地防止主空压机油温高故障发生。

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【作者简介】

宋伟雅（1988－），男，本科，学士学位，机电工程师，任职于中车广东轨道交通车辆有限公司，研究方向为CRH6A型城际动车组故障诊断；黄海进（1993－），男，大专，车辆钳工技师，任职于中车广东轨道交通车辆有限公司，研究方向为CRH6A型城际动车组调试。