CRH2系列动车组用大排量安全阀测试方法

引言

轨道交通列车均采用部分气动控制设备,因此都设有空气压缩机及总风管路。为了防止空气压缩机控制出现故障,总风管路空气压力过高,均设置有安全阀。其中,CRH2系列动车组采用一种大排量安全阀,其安装在装载主空压机车辆的制动控制装置上,当总风管路压力过高时,可以快速进行局部减压,进而降低总风管路的空气压力。

该安全阀工作原理:通过调整螺钉调节的弹簧作用在阀座上的压力,当安全阀下部的空气压力大于弹簧作用力时,阀门上升离开阀座。阀门一旦离开阀座,加压面积就被增大,使阀门在阀座的引导下迅速上升,总风压力快速排出到大气中。由于排气导致总风压力局部迅速下降,在弹簧力的作用下,阀门快速回落至阀座,同样在弹簧力作用下压紧,排气过程结束,进入关闭状态,如图1所示。

图1安全阀原理图

1标定试验

为了确保CRH2用安全阀启、停排动作值满足设计要求,避免出现总风压力上升不启排,或启排后由于未能及时停排导致排气过多,需在安全阀出厂时进行标定,同时动车组进行检修时再次对安全阀进行标定。

1.1出厂标定试验

安全阀出厂标定时,采用专业的试验设备进行标定试验,由工厂风源供气,经调压后输出至储气器,通过压力表监测储气器的压力值后进行安全阀启、停排压力值的标定,如图2所示。

1.2整车标定试验

安全阀在整车进行标定试验时,截断空压机车辆两端总风管路,强制控制主空压机打风,使总风管路压力超过安全阀启排压力,进而进行安全阀启、停排压力的测试和标定,如图3所示。

2分析

由于两种试验环境不同,同一安全阀在两种试验方法中测试的结果相差较大,为了分析原因,装配了25个安全阀,先在出厂标定试验台进行试验标定并记录具体规格值,再按照整车试验方法进行测试并记录具体规格值,每个阀试验约50次。

2.1安全阀规格值标准

安全阀出厂试验5次,判定标准如下:

(1)启排值的合格范围为930~960kPa:

(2)启排值平均值的合格范围为930~950kPa:

(3)5次启排值的偏差幅度小于10kPa:

(4)停排值的合格范围为880~930kPa:

(5)停排值平均值的合格范围为880~920kPa:

(6)5次停排值的偏差幅度小于10kPa:

(7)启排值的平均值与停排值的差值大于30kPa。

安全阀整车试验判定标准如下:

(1)启排值的合格范围为930~960kPa:

(2)停排值的合格范围为880kPa以上:

(3)启排值与停排值的差值大于30kPa。

2.2试验数据对比分析

2.2.1启排压力数据分析

出厂试验时,安全阀的启排值所处区间控制在950~960kPa。整车试验时,安全阀的启排值在930kPa以上的占比97%,但同时可以发现,大约有50%的启排值下降至930~940kPa,30%的启排值下降至940~950kPa,下降幅度为10~20kPa,具体分布情况如图4所示。

2.2.2停排压力数据分析

出厂试验时,安全阀停排值所处区间控制在890~905kPa。整车试验时,安全阀的停排值离散性比较大,其中约有50%的停排值变大,约有25%的停排值变小,如图5所示。

2.2.3启、停排压差数据分析

出厂试验时,安全阀的压差基本控制在45~70kPa。整车试验时,接近50%的安全阀压差小于30kPa,如图6所示。

2.2.4启、停排过程数据分析

出厂试验时,采用1kPa/s速率进行供气,安全阀动作平稳,每次启、停排压力值接近。整车试验采用主空压机打风,供气速率分为两个阶段,其中第一阶段为安全阀启排前的供气速率,约为3kPa/s:第二阶段为安全阀启排后在启排周期内的供气速率,约为14.7kPa/s,如图7所示。

2.2.5小结

(1)整车试验时,启排前总风压力上升平稳,安全阀启排后,与出厂试验相比,总风压力上升速率明显较快:

(2)整车试验时,安全阀的启排值及停排值离散性比较大,且启排值比出厂试验值低10~20kPa左右:

(3)整车试验时,安全阀的停排值约有50%相比出厂试验值高:

(4)整车试验时,安全阀的启、停排差值有近50%不能合格。

3结语

根据上述分析,CRH2系列动车组用大排量安全阀标定试验在出厂试验较低的供气速率下,其规格值经多次测试较为稳定:在整车空压机打风试验时,启排前总风上升速率较低且平稳,其规格值与出厂试验接近,安全阀启排后总风上升速率较快,导致不能准确标定规格值,进而出现与出厂试验相差较大的现象。因此,整车试验时,可以考虑降低总风上升速率,以便准确地测试安全阀的启、停排规格值。