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真空集便器原理及改进

2011/05/10 阅读:

摘要:本文主要介绍MONOGRAM真空集便器组成及工作原理,并根据使用过程中出现的问题做了分析,提出改进措施。

关键词:MONOGRAM;真空集便器;故障分析;改进措施。

前言

随着我国铁路客车的迅速发展,客车高速化已成为今后铁路发展的一个必然趋势。客车速度的提高对其原有的卫生系统提出了新的更高的要求,由于客车速度的提高,原有的传统卫生系统将不能满足列车的运行要求;同时,高速客车相对封闭的车内环境及旅客对车内空气质量的更高要求也对其卫生系统提出了新挑战。

现状分析

我国铁路客车多使用直通式厕所,直通式厕所排便口敞开,直接与轨道相接。直通式厕所在列车运行中飞溅出的污物,不仅污染铁路沿线的环境,而且造成轨道及车辆零部件的严重腐蚀。列车提速后,更加剧了直排式厕所在运行中排放的污物对旅客、周围环境以及车辆本身的污染。

为了满足广大旅客对乘车环境越来越高的要求,保障铁路员工以及广大旅客的身心健康,减轻线路和车辆的维修工作量,保障行车安全,同时提升我国铁路客车的技术装备水平,在2004年4月以后生产的25G、25T及以上速度等级的旅客列车上采用了集便装置。

我段配属装有MONOGRAM真空集便装置的25G型客车30辆,便器内的污物是通过便器与污物箱内产生的压差,从便器输送到污物箱内的。在每次冲水循环过程中,由列车提供水源,用于冲洗便斗及污物。在适当的服务站外部的供水用于冲洗清洁污物箱。彻底避免了铁路客车厕所对铁路沿线的污染,避免了车下噪声从厕所向车上传递,避免臭气上浮,减少了冲洗用水,实现了绿色环保。在运用及检修过程中发现,该集便器中存在诸多不足之处,有待于改进,便于检修,更好的为旅客提供服务。

MONOGRAM真空集便器组成及工作原理

系统组成

MONOGRAM真空集便器主要由污物收集系统,真空便器,遥控操作机组等系统组成。

系统功能描述:

便器组成安装在车上的卫生间内,便器用来接收乘客的排泄物;

污物箱用来收集和存储旅客的排泄物和灰水;

真空组件用来产生系统操作所需的真空;

控制单元来控制系统的运行;

冲洗按钮用来触发便盆排空;

过滤调压阀用来将进入系统的压缩空气进行过滤减压;

管路水过滤器用来将进入系统的水源进行过滤;

MONOGRAM真空集便器主要技术参数

真空便器技术规格

供水………便器每次冲水量295.7-473.2毫升(12-14液盎)

供气………4.1-9.0巴(60-130.5psig)

电源………220±10%VAC,单向电源,50赫(系统控制)

220±15%VAC,单/三向电源,50赫(防冻保护)

重量………便器为28公斤(61磅)

污物箱技术规格

排放……………从列车两侧通过直径为63.5毫米(2.5英寸)的排放管排放。

污物液位指示…内部液位指示开关发出信号给系统控制器,显示80%的箱满和全满状态,相应的指灯相应亮,箱满后,系统无法使用。

真空范围………低状态18.6±3.4kpa(5.5±1英寸汞柱)

高状态32.2±3.4kpa(9.5±1英寸汞柱)

温度范围………-40至40摄氏度(-40至120华氏度)

摇控操作机组

长度……………38.1厘米(15.00英寸)

宽度……………16.2厘米(6.38英寸)

高度……………29.9厘米(11.79英寸)

水柱范围………1.2-3.7米(4-12英尺)高

空气……………5.0±0.08巴(72.5±2.5psig)

电力……………220VAC,单向,50Hz

重量……………4.8公斤(10.6磅)

MONOGRAM真空集便器工作原理

真空发生器工作原理

上图是一个真空发生器示意图,是按照文丘里原理设计而成。文丘里管,英文名:Venturitube,是由意大利物理学家G.B.文丘里发明而得名。文丘里管是由等直径入口段、收缩段、等直径喉道和扩散段等组成,利用相邻两段的流体压差来测量流体的流量。

压缩空气从A端高速喷射(喷嘴)到突然扩张(扩张室)的过程中,会产生一定的负压差(真空气室),使得旁路B端(接污物箱)的空气因负压而被吸到C端(大气),污物箱和污物管中产生负压,污物箱和污物管中产生的真空度,足够将污物从便器便斗中排到污物箱中。

MONOGRAM真空集便器风路图

MONOGRAM真空集便器电气原理图

AC220V电源引入系统控制箱后,通过微动开关S1的常开触点,固态继电器K1常闭触点,压力开关APS常开触点,电源分为两路,一路送入冲便控制单元FCU,另一路经过真空开关VS常闭触点,固态继电器K2常闭触点,固态时间继电器TMR2常闭触点,送入电磁阀SOL1,电磁阀动作,系统开始抽真空。

当系统真空度达到设定值后,真空开关VS动作,切断后续电源;若系统真空度达不到设定值,固态时间继电器延时2分钟后断开,切断电磁阀SOL1电源,系统停止抽真空。冲便控制单元FCU检测到电磁阀SOL1经过一个通电到断点的过程,此时按压冲便按钮,系统开始一个冲洗循环。

MONOGRAM真空集便器冲洗循环

按下冲洗按钮就开始了一次冲洗循环。冲洗按钮按下去后,冲便控制单元FCU通过固态时间继电器TMR3给固态继电器K2复位信号,固态继电器K2得电吸合,1秒钟后固态时间继电器TMR3断开,固态继电器K2失电释放,固态时间继电器TMR2复位,开始抽真空。同时,电磁阀AV1,AV2打开,便器内污物在压差的作用下从便斗经排放管排放到污物箱,列车上重力水箱的水经便器冲洗增压装置增压后,喷进便斗,冲洗便斗里的污物,污物在有污物收集系统的服务站上排放。

如果按压冲便按钮时,系统抽真空还未结束,冲便控制单元的记忆功能,将记录下按钮动作,真空度达到设定值或抽真空时间达到2分钟,系统进入冲洗循环。

MONOGRAM真空集便器典型故障

MONOGRAM真空集便器真空部分多数配件材质是铜,集便器工作环境恶劣,铜质部件腐蚀严重,氧化物附着于配件内部,各配件内部通道减小,活动部件卡滞,少数铜质接头断裂,影响污物箱真空度;配线存在质量问题,检修中发现100%指示灯亮,使用备用线更换后,故障消除;冲洗控制单元FCU密封性能不佳,运用中进水、跳空开,存在安全隐患。以下就运用及检修过程中发现的典型故障作分析。

集便器污物箱真空度低

检查污物箱冲洗阀、排气阀、排污阀是否关闭严密。

检查风源风压、过滤调压阀设定值是否符合要求(风源风压4.1~9KPa,过滤调压阀整定值5.0±0.2KPa),如果不符合要求,检查供风系统、从新调整过滤调压阀。

检查真空发生器工作是否正常。堵塞、出气量

偏小时拆下清洗,应急处理时可以使用铁丝清理内部堵塞物。

检查真空开关是否正常。检查系统控制箱TB1-7与TB1-10是否有电压,确认真空开关是否开的较早。

检查冲便阀是否关闭严密。真空发生器工作时在真空便器内注水,检查冲便阀是否关闭严密,如果冲便阀未关闭,检查冲便阀双作用风缸风源是否反向及阀体是否卡滞。

检查污物箱至真空发生器间管路是否正常。真空发生器工作时观察真空表指针的转动情况,真空表指针是否偏转,却偏转幅度随着时间增加而增加,真空发生器停止工作时,指针指示真空度5.5±1~9.5±1英寸汞柱之间。若真空发生器工作,真空表指示很快达到5英寸汞柱以上,真空发生器停止工作后,真空表指示迅速下降,重点检查污物箱至真空发生器间管路。

检查摆门单向阀是否正常。真空发生器停止工作后,检查是否真空发生器是否向内部回风。

如果以上检查仍未能改善污物箱的真空度,将污物箱至真空发生器控制箱连接管拆下封堵,从污物箱进气管冲入150KPa以下的压缩空气作箱体保压试验,找出箱体泄露点加修。

污物箱真空度正常,便器不冲水

检查车厢水箱是否有水,球阀是否未全开。

检查水过滤器是否堵塞。

检查便器ROU是否有电。

检查冲洗按钮是否正常。冲洗按钮为常开按钮,甩开接线后,万用表检查通断。

检查增压装置电磁阀工作是否正常。拔开电磁阀“NC”端风管,按压冲洗按钮,检查电磁阀“NC”端出风是否正常。

检查冲洗阀及增压装置工作是否正常。拔开冲洗阀出水管,按压冲洗按钮,检查冲水是否正常。

检查冲水环是否堵塞。

检查管路是否有堵塞或被夹住。

检查污物箱满箱液位指示开关是否正常。关闭电源,检查TB1-2与TB1-4是否接通。

替换法检查冲便控制电路板是否正常。

超时指示灯亮,抽真空不停

关闭电源,检查真空发生器是否停止工作,如果还未停止工作,检查电磁阀是否卡滞或损坏。

检查是否混线。

车辆运行途中,偶尔跳空开

检查冲洗控制单元(FCU)绝缘。冲洗控制单元工作环境恶劣,如果密封稍差,存在进水的危险,即便密封良好,空气湿度大,也存在隐患。

检查系统控制箱绝缘。

检查配线绝缘。

100%满指示灯亮,集便器不工作

检查污物箱是否已满。

检查污物箱液位开关是否良好。检查是否混线。

替换法检查TB1-14配线是否良好。

改进建议

结合集便器检修经验,并对工艺流程、规程进行汇编成册,形成规范适用的检修技术文件,建立健全一系列的规章制度和学习制度。以我段的企业精神“安全意识、质量意识、服务意识、市场意识、效益观念、创新精神、集体意识、民主意识”为指导方针,按照此方针科学选型,配置先进的工装设备,建立有序可控的现场检修环境,推行记名检修制度,做到精修细检。

将系统控制箱、冲洗控制单元移至乘务室内,真空发生器控制箱移至卫生间。现因系统控制箱及真空发生器控制箱在车下,列车运行途中,集便器发生故障,无法进行处理,只能将卫生间锁闭,一定程度导致了旅客出行不便。将系统控制箱、冲洗控制单元移至乘务室,最大程度解决电气绝缘问题,减少了配线长度,进一步减缩成本开支,同时,控制系统都在车厢内,即便运行中出现故障,也为乘务人员处理故障创造一定的条件,集便器运行更加安全可控。将真空发生器控制箱移到卫生间还有另外一个好处,避免抽真空时污物进入管路造成管路堵塞。

将原固态继电器更换为普通继电器。固态继电器,导通后压降大,功耗大,抗干扰能力差,关断后仍有数微安至数毫安的漏电流,不能实现理想的电隔离;购置配件周期长,成本高。普通继电器,技术成熟,检修方便,成本低。

使用不锈钢管件替换原铜质管件。从污物箱至真空发生器之间的管路,环境恶劣,现使用铜质管件,腐蚀严重,氧化物附着于管路内壁,影响管路通畅,若系统长期未启用,可能造成管路堵死。

真空表与污物箱箱体间增加球阀一个。便于检修时测试箱体密封性能。

选用有重力式摆门单向阀替换现使用的单向阀。使用重力式单向阀可避免,真空发生器停止时,车辆振动造成的瞬间关闭不良,更好的保持污物箱真空度。

结束语

集便器的使用,使得铁路客车重要装备之一的厕所也朝着以人为本、舒适方便、安全可靠、绿色环保的方向发展。随着我国铁路跨越式发展的进一步推进,新技术新车型相继投入使用,集便器的应用将具有更广阔的发展空间。

参考文献:

[1]25G客车使用说明书,长客股份公司

[2]真空集便器培训资料,长客股份公司

[3]娄玉飞,《铁道车辆》2005年第8期《铁路客车厕所发展浅谈》。

真空集便器原理及改进

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