随着机车应用水平的提高，对机车压缩空气的干燥和净化提出了更高的要求。神华号交流电力机车各类风缸及贮风装置的排水装置，一直沿用最原始最简单的手动截门式排水塞门。在目前重载的运行工况下，此种排水塞门已无能力满足运输的需求。当机车运行时间较长时，乘务人员往往无法及时打开排水塞门排水。长期运用，大量水汽冷凝水就会积存在各类风缸及空气管路贮风装置中，并随着压缩空气进入制动系统各部，造成管路锈蚀、各阀卡滞、管路冻结、机车制动失灵等故障，直接影响行车安全。
为了解决传统的手动截门式排水塞门无法及时排水的缺点，研制一种机车自动排水装置，安装机车各类风缸及贮风过滤装置（如油水分离器）排水口，与空压机的工作周期相适应，能够及时排出空气管路及总风缸内的冷凝水，防止机车空气管路系统中冷凝水进入制动设备，保障机车在运用及检修时的行车安全，避免使用单位遭受重大的经济损失。
1.神华号机车总风缸自动排水阀结构组成
神华号交流机车自动排水装置由控制系统，控制风源管路，自动排水阀，过滤元件等部件组成。自动排水阀分为手动排水功能组件及自动排水功能组件，自动排水功能组件又由上阀座、中间体、下阀盖3部分组成。
在上阀座上安装有手动排水功能组件以及过渡连接法兰组件。手动排水功能组件设有手动排水手轮及排水嘴；过渡连接法兰组件内部安装有过滤元件，在方便安装连接的同时对进入阀体的液体进行粗滤，防止鞲鞴卡制。
中间体的中央部分设有一个自动排水鞲鞴和复位弹簧，鞲鞴杆上装有两个相对称的半球阀。双阀口、双半球手动排水阀可实现自动排水、手动排水和手动故障切除。
下阀盖上设有4个螺栓孔，它一方面形成鞲鞴上方的压力空腔，另一方面通过4个M6螺栓和O型密封圈将中间体和上阀座联接成一个整体。
电空阀是控制系统的关键部件，安装在机车内部，通过管路连接与自动排水阀共同组成机车的自动排水系统。
自动排水阀外形结构示意图如图1所示。
图1 神华号交流机车总风缸自动排水阀外形图
2.神华号机车总风缸自动排水阀工作原理
神华号机车总风缸自动排水阀总风缸自动排水阀工作原理：空气压缩机开始工作时，先后两次开启和关闭排水阀，每次以1~2s时间排水；空气压缩机再次工作时压力达到600kPa时，先后再次开启和关闭排水阀，每次以1~2s时间排水。如图2所示。
图2 自动排水阀工作原理图
2.1第一次排水
当空气压缩机开始工作时，空气压缩机的电磁接触器闭合时，同时也接通了控制排水阀动作的电空阀。电空阀得电打开空气通路，使总风缸的压缩空气经电空阀和控制风管进入排水阀上阀座的控制风入口。再经节流孔进入下阀盖的自动排水鞲鞴下方的压力室，迫使鞲鞴压缩复位弹簧逐渐上移，上半球阀逐渐打开阀口M，上阀座空腔中的积水，在总风缸压力的作用下经自动排水弯嘴排出体外。
2.2第一次排水结束
当空气压缩机继续运转，电空阀继续向排水阀供风，自动排水鞲鞴继续上移，直至下半球阀关闭阀口N，第一次排水结束。
2.3第二次排水
当空气压缩机停止工作时，由于电磁接触器失效，使控制排水阀动作的电空阀失电，截断总风缸通向排水阀的通路。此时排水阀鞲鞴下方的压缩空气经节流孔、连接管路返回电空阀，并经电空阀上的排气口排向大气。此时，自动排水鞲鞴在复位弹簧及总风缸空气的压力作用下缓缓下移，阀口N打开，下半球阀还未接触阀口。上阀座空腔中的积水经自动排水弯嘴排出体外。
2.4第二次排水结束
当鞲鞴逐渐下移，上半球阀关闭阀口M，第二次排水结束。
2.5手动排水
将手动排水阀手轮逆时针方向旋转，逐渐开启手动排水口，即将上阀座空腔中的积水排出。
2.6手动故障切除
手动排水阀手轮逆时针方向旋转至止点，球面阀座切断上阀座空腔与各阀口的通路，以实现手动故障切除，此阀处于手动关闭。
2.7非工作状态
当空气压缩机不工作时，总风缸中的积水通过联接法兰，经排水阀通道流入排水阀上阀座空腔内。此时，中间体内的自动排水鞲鞴在复位弹簧和总风缸压力的作用下，使下半球阀关闭阀口，积水不能排出。
3.神华号机车总风缸自动排水阀安装方法
3.1准备工作
备好安装所需的产品、备件、工具等设备。
3.2拆掉机车下车体排水管部分
将机车总风缸排水管压板松开，拆卸掉下车体排水管部分。
3.3安装过渡接头、连接法兰、排水堵头和排水阀
将过联接法兰（缠生料带）一端拧入过渡接头，另一端拧入排水阀阀体，将排水堵头拧入阀体右端M14排水口。将自动排水阀装入联接法兰，调整好方向。
3.4安装附属部件
安装排水阀接头体、感应加热装置，风源管路的布置必须兼顾车体结构、布线方案等机车其他系统，在总体布置许可条件下择优布置。在允许的条件下，应选择最短路径布置。3.5布管按照原理图及管路布置图连接好控制风管管路。
（1）取风位置。管路取风位置选择在机车干燥器上方进气管路的接头处。（2）压力范围。控制风源工作压力范围为600~900±20kPa。
（3）布管原则。控制风源管路的布置必须兼顾车体结构、布线方案等机车其他系统，在总体布置许可条件下择优布置。在允许的条件下，应选择最短路径布置。
3.6安装固定管卡
管路应便于操作、检查和维修。安装时必须用管夹固定，应满足美观与简统要求。
3.7完工检查
（1）检查管路的走向是否正确；
（2）检查截断塞门是否处于开通状态；
（3）检查自动排水阀是否处于自动排水状态；
（4）检查管路接头是否拧紧，连接线是否处于防护状态；
（5）检查管卡是否安装牢固。
4.启机试验
神华号交流机车自动排水阀装车后应做泄漏及性能试验。
4.1泄漏试验
泄漏试验应在首次排水周期后进行。
（1）检查手动排水嘴及自动排水弯嘴处无泄漏。
（2）逆时针旋转手动排水装置手轮，此时应有气体或水气混合物从手动排水嘴排出；继续逆时针旋转手把止端，自动排水阀处于全关闭状态。
（3）处于全关闭状态时自动和手动排水嘴均无泄漏现象。
（4）顺时针旋转手动排水装置手把至止点，恢复装置至自动排水状态。
4.2性能试验
过程：总风缸压力达到600~900±20kPa时，总风缸控制开关处在自动位时，风泵工作中排水阀自动实现多次排水；未发生因阀体常排风现象时，排水阀手轮应在自动位。
4.3关闭手动排手轮
在使用过程中，当出现不明原因故障时，首先关闭排水阀上手动排水手轮（逆时针旋转至止端；注意拧紧力度不易过大，拧紧即可）。
5.使用维护
5.1检查一级修程
（1）机车运行时间：6个月或7~8万km。
（2）范围：①更换过渡联接法兰中的过滤元件；②检查手动排水功能组件密封性能；③保养润滑：用优质空气制动机用润滑脂或硅基润滑脂润滑鞲鞴和密封件；④检查自动排水功能组件自动排水周期是否符合规定要求。
5.2检查二级修程
（1）机车运行时间：1年或15万km。
（2）范围：①按照检修工艺要求对自动排水阀进行解体检修。②按照试验大纲要求进行性能试验。③更换所有橡胶密封件、进气滤网、排水过滤元件。④更换阀座。⑤更换复位弹簧。⑥按电空阀检修工艺要求进行检修。⑦安装排水阀2年更换排水阀进气口内M5铜过滤器，更换排水阀连接法兰过滤元件。
6.应用情况
神华号交流机车空气管路系统自动排水装置是专为及时排除空气管路系统中冷凝水，减少制动设备损失，提高机车运行安全而研制开发的，从源头缓解了冷凝水随压缩空气进入机车各风管及制动系统，使得机车风管、风缸中的积水、污物能够及时全部排出，解决制动系统中因空气管路中的积水、污物引起的诸多故障。在神华号交流机车上安装以来，至今状态良好，试用期间未发生因排水阀失效、排风水止，安装不牢固导致的机车故障；同时，机车自动排水阀与风泵同步起停工作可靠，能及时将空气管睡中的积水排掉，减少和预防了空气管路及闸、阀的锈蚀，以及因积水引发的制动系统相关设备故障，该装置质量移定，使用效果良好。
作者：徐桢
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第22期
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