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摘要：贵阳地铁1号线开通运营初期，车辆制动供风系统空气压缩机（简称空压机）发生了批量的润滑油乳化故障，对空压机的正常使用及维护工作带来影响。本文通过对空压机油乳化的原因分析，找出一种有效的解决措施，并提出如何避免空压机油乳化现象的建议。
关键词：地铁车辆、空压机、乳化
1.空压机结构及原理
贵阳地铁1号线车辆制动供风系统使用的是VV120型活塞式空压机，该空压机是两级活塞压缩式设备，由一个三相交流、50Hz、AC380V的电动机驱动，空压机的排量约为920L/Min，工作转速为1450转/每分钟;其工作原理见图1。
该空压机低压级有两个气缸，高压级有一个气缸;空气由低压气缸吸入，由空气过滤器滤芯进行净化，在被送入中间冷却器之前被预压缩。经过强制冷却后，空气被送入高压气缸进行进一步压缩，以达到最终压力。安装在高压级出口端的后冷却器会对压缩空气进行进一步冷却，之后再将其送入压力储风缸。
2.空压机油乳化故障
贵阳地铁1号线开通运营初期，车辆空压机油开始出现了批量乳化现象，该问题可直接导致空压机润滑不良，活塞缸摩擦副磨损加剧;乳化的机油含水量高，可导致气缸体及曲轴的腐蚀，影响空压机的寿命。
为消除机油乳化故障对设备的损伤，在机油出现乳化后，检修人员通过强迫空压机连续工作2h以上，若机油乳化消除，该车可以投入运营，若不行，就必须更换新机油。由于多个车辆空压机都出现了批量的机油乳化故障，长期强迫打风和（或）频繁更换机油，不仅耗费大量人力物力，还影响压缩机工作质量和乘客的安全。因此，空压机油乳化现象亟待解决。
3.空压机机油乳化原因分析
润滑油乳化三个必要条件： a、存在两种互不相溶（ 或不完全相溶） 的液体; b、两种混合液中存在乳化剂（ 能降低界面张力的表面活性剂） ; c、形成乳化液的能量，如强烈的搅拌、循环、流动等。水分、激烈搅拌、乳化剂，均能引起润滑油乳化。
经过对空压机结构及动作原理进行分析，结合现场维保情况，初步判断油乳化原因是：气缸中的气体含有水分，水分在高速转动的曲轴作用下混入机油分子中，从而导致机油含水量过高，若此时空压机停止运转并且长时间停放，油品就容易出现乳化;但若空压机长期工作，气缸内温度升高，曲轴连续泼溅机油，机油温度也升高，水分蒸发成气体，通过内部排气孔排泄出去，空压机机油就不会出现乳化现象。
下面将从机油品质、空压机密封和空压机工作负荷率3个方面进行排查分析：
3.1 機油品质
贵阳地铁1号线车辆空压机统一使用RIMULA R6 M 10W-40，壳牌机油，此型号机油由空压机厂家指定使用，且经核查和化验，新油品质量无任何问题，因此可以排除机油品质问题。此外，贵阳地铁车辆检修人员按照现有的检修规程，定期对空压机进行维护与保养，对空气过滤器芯、油过滤器等耗材进行更换，完全可以保证空压机过滤装置的正常功能，因此，可以排除过滤装置失效导致空压机机油乳化的可能。
3.2 空压机密封
曲轴箱的支承点及注油孔等密封不好，可导致大量潮湿空气或雨水进入曲轴箱;气缸活塞环损坏，大量未经干燥处理的气体下窜到曲轴箱，也会造成机油乳化。但是，经检查空压机外部没有明显异常损坏，通过分解检查空压机，空压机内部密封良好，活塞环也没有损坏。由此可以排除空压机密封问题。
3.3 空压机工作负荷率
贵阳地处西南，全年平均相对湿度可达80%，在雨季，相对湿度经常达到90%，压缩空气中的富含的大量水分对设备润滑油的影响非常大。按照空压机设计应用要求，在正常运营周期内，空压机工作负荷率应达到30%，若空压机工作负荷率不足30%，机油温度就不能升高，机油内水分无法通过高温蒸发出去，可导致机油乳化;
检修人员以列车从早上出库到晚上回到库内为一个运营周期，这个周期内列车累计运营时间为T，这个周期内空压机工作累计时间为t ，那么空压机工作负荷率通过以下公式计算：
空压机工作负荷率 ×100%
经统计和计算，贵阳地铁1号线车辆空压机工作负荷率在10%左右，远远低于产品设计要求30%的工作负荷率。因此，可以判定空压机工作负荷率不足是导致空压机油乳化的根本原因。
4.整改措施
空压机油乳化的原因为空压机工作负荷率不够，为此，解决空压机油乳化的关键在于提高空压机的实际工作负荷率，以将机油中的水分充分蒸发排出，但在贵阳地铁开通运营初期，由于客流小，行车时间间隔大，线路条件及暂时的运营状况导致空压机工作负荷率不够，为了提高压缩机的工作负荷率，检修人员在每天晚上列车回库后，强行使压缩机工作2 h，空压机油升温后将水分蒸发排出，空压机油乳化情况得到了暂时的改善。
贵阳地铁1号线全线开通正常运营后，空压机油乳化的故障一直存在，且越来越严重。全线共计34列车，强行使空压机工作已经不现实，且这种方法耗费人力和时间，不是长久之计，必须找到彻底的解决措施。
经过进一步研究发现，空压机产生压缩空气后，需要通过空气干燥器进行处理，由于空气供给系统使用的是双塔干燥器，空气干燥的整个过程分为再生和干燥两个阶段。在再生阶段中，干燥器消耗空压机产生的压缩空气量，也就是说，会存在由于再生造成的空气消耗，剩余的风量才是净供风量。图2所示为干燥器的工作过程，其中风缸a处于干燥阶段，风缸b处于再生阶段。空压机产生的压缩空气经过干燥后，其中一部分会通过再生喷嘴膨胀并反向流过风缸b 中的干燥剂。这部分膨胀的空气，也就是再生空气，吸取待再生的干燥剂中的湿气然后排向大气，而剩余的压缩空气为空压机向列车提供的压缩空气。
因此，空压机对列车的总供风量就是空气干燥器中再生过程的消耗量和净供风量之和。考虑到空压机的总供风量一定，由于电机转速和空压机排量已经固定，更换低排量的空压机耗资巨大，不切实际。 那么，增大空压机工作负荷率的唯一的办法就是人为地增加空气消耗量;根据1号线地铁车辆供风系统结构原理，可以通过增大空气干燥器的再生喷嘴口径，实现空气消耗量的增加，由此增大空压机工作负荷率。从图3的工作原理图中，我们可以看到，部分气流通过再生喷嘴成为再生空气，该喷嘴口径大小，直接影响再生阶段空气的消耗量。
为此，车辆检修人员结合贵阳地铁车辆正线的实际运行工况和时刻表，重新计算了列车的空气消耗量，将再生喷嘴的口径大小从原来的1.4 mm整改为2.4mm。经过两个月的数据统计核算和现场验证，将空气干燥器再生喷嘴整改后，空压机工作负荷率上升到30%左右，满足产品设计要求。
完成所有车辆干燥器再生喷嘴整改后，统计数据显示，空压机工作负荷率最低为27.58%，最高达到35.14%，平均值为31.52%，正线运行车辆空压机没有再出现机油乳化现象。少数修程扣停车辆出现轻微乳化情况，安排上线运营后空压机油乳化现象均可消除。
5.结论
（1）地铁车辆空压机油乳化后，水分会腐蚀压缩机曲轴，在空压机内部形成磨损颗粒，进而加重曲轴的磨损，将会严重影响压缩机寿命。严重时，曲轴会因失油而损坏，导致空压机组不能供风，危及行车安全。
（2）贵阳地铁车辆空压机机油乳化是由于厂家在设计计算阶段，对部件空气耗气量预算过高，造成空压机工作负荷率不足所导致。在后续新车空压机的选型和设计中，需要充分核实列车未来正线运营的空气消耗量，从而来选择适当功率的空压机，保证运营过程中空压机工作负荷率达标，则可以避免空压机油乳化故障的发生，同时减少资源浪费。
（3）在本次故障處理过程中，找到了空压机油乳化的原因，并针对性制定了有效的措施：“通过增大干燥器再生喷嘴口径，人为增大空气耗气量，使得空压机工作负荷率达到30%”，使得空压机机油乳化故障得到解决。
（4）地铁车辆空压机作为行车关键部件之一，检修人员应在各级修程中加强对空压机的检查，每日密切关注空压机油的状态，持续统计空压机工作负荷率，同时按检修规程要求定期更换润滑油、滤芯、过滤器等关键部件，保障空压机工作质量。
参考文献
[1] 黄栋梨，戴九成. DF_（ 4B） 、DF_（ 4D） 机车空压机润滑油惯性乳化原因和解决措施[J]. 铁道机车车辆，2007（6） ： 53 - 55.
[2] 秦娟兰，应云飞，张龙. 苏州地铁1 号线车辆空压机机油乳化故障分析及改进措施[J]. 现代城市轨道交通，2016（ 3） ： 42 - 45 + 49.
关键词：地铁车辆、空压机、乳化
1.空压机结构及原理
贵阳地铁1号线车辆制动供风系统使用的是VV120型活塞式空压机，该空压机是两级活塞压缩式设备，由一个三相交流、50Hz、AC380V的电动机驱动，空压机的排量约为920L/Min，工作转速为1450转/每分钟;其工作原理见图1。
该空压机低压级有两个气缸，高压级有一个气缸;空气由低压气缸吸入，由空气过滤器滤芯进行净化，在被送入中间冷却器之前被预压缩。经过强制冷却后，空气被送入高压气缸进行进一步压缩，以达到最终压力。安装在高压级出口端的后冷却器会对压缩空气进行进一步冷却，之后再将其送入压力储风缸。
2.空压机油乳化故障
贵阳地铁1号线开通运营初期，车辆空压机油开始出现了批量乳化现象，该问题可直接导致空压机润滑不良，活塞缸摩擦副磨损加剧;乳化的机油含水量高，可导致气缸体及曲轴的腐蚀，影响空压机的寿命。
为消除机油乳化故障对设备的损伤，在机油出现乳化后，检修人员通过强迫空压机连续工作2h以上，若机油乳化消除，该车可以投入运营，若不行，就必须更换新机油。由于多个车辆空压机都出现了批量的机油乳化故障，长期强迫打风和（或）频繁更换机油，不仅耗费大量人力物力，还影响压缩机工作质量和乘客的安全。因此，空压机油乳化现象亟待解决。
3.空压机机油乳化原因分析
润滑油乳化三个必要条件： a、存在两种互不相溶（ 或不完全相溶） 的液体; b、两种混合液中存在乳化剂（ 能降低界面张力的表面活性剂） ; c、形成乳化液的能量，如强烈的搅拌、循环、流动等。水分、激烈搅拌、乳化剂，均能引起润滑油乳化。
经过对空压机结构及动作原理进行分析，结合现场维保情况，初步判断油乳化原因是：气缸中的气体含有水分，水分在高速转动的曲轴作用下混入机油分子中，从而导致机油含水量过高，若此时空压机停止运转并且长时间停放，油品就容易出现乳化;但若空压机长期工作，气缸内温度升高，曲轴连续泼溅机油，机油温度也升高，水分蒸发成气体，通过内部排气孔排泄出去，空压机机油就不会出现乳化现象。
下面将从机油品质、空压机密封和空压机工作负荷率3个方面进行排查分析：
3.1 機油品质
贵阳地铁1号线车辆空压机统一使用RIMULA R6 M 10W-40，壳牌机油，此型号机油由空压机厂家指定使用，且经核查和化验，新油品质量无任何问题，因此可以排除机油品质问题。此外，贵阳地铁车辆检修人员按照现有的检修规程，定期对空压机进行维护与保养，对空气过滤器芯、油过滤器等耗材进行更换，完全可以保证空压机过滤装置的正常功能，因此，可以排除过滤装置失效导致空压机机油乳化的可能。
3.2 空压机密封
曲轴箱的支承点及注油孔等密封不好，可导致大量潮湿空气或雨水进入曲轴箱;气缸活塞环损坏，大量未经干燥处理的气体下窜到曲轴箱，也会造成机油乳化。但是，经检查空压机外部没有明显异常损坏，通过分解检查空压机，空压机内部密封良好，活塞环也没有损坏。由此可以排除空压机密封问题。
3.3 空压机工作负荷率
贵阳地处西南，全年平均相对湿度可达80%，在雨季，相对湿度经常达到90%，压缩空气中的富含的大量水分对设备润滑油的影响非常大。按照空压机设计应用要求，在正常运营周期内，空压机工作负荷率应达到30%，若空压机工作负荷率不足30%，机油温度就不能升高，机油内水分无法通过高温蒸发出去，可导致机油乳化;
检修人员以列车从早上出库到晚上回到库内为一个运营周期，这个周期内列车累计运营时间为T，这个周期内空压机工作累计时间为t ，那么空压机工作负荷率通过以下公式计算：
空压机工作负荷率 ×100%
经统计和计算，贵阳地铁1号线车辆空压机工作负荷率在10%左右，远远低于产品设计要求30%的工作负荷率。因此，可以判定空压机工作负荷率不足是导致空压机油乳化的根本原因。
4.整改措施
空压机油乳化的原因为空压机工作负荷率不够，为此，解决空压机油乳化的关键在于提高空压机的实际工作负荷率，以将机油中的水分充分蒸发排出，但在贵阳地铁开通运营初期，由于客流小，行车时间间隔大，线路条件及暂时的运营状况导致空压机工作负荷率不够，为了提高压缩机的工作负荷率，检修人员在每天晚上列车回库后，强行使压缩机工作2 h，空压机油升温后将水分蒸发排出，空压机油乳化情况得到了暂时的改善。
贵阳地铁1号线全线开通正常运营后，空压机油乳化的故障一直存在，且越来越严重。全线共计34列车，强行使空压机工作已经不现实，且这种方法耗费人力和时间，不是长久之计，必须找到彻底的解决措施。
经过进一步研究发现，空压机产生压缩空气后，需要通过空气干燥器进行处理，由于空气供给系统使用的是双塔干燥器，空气干燥的整个过程分为再生和干燥两个阶段。在再生阶段中，干燥器消耗空压机产生的压缩空气量，也就是说，会存在由于再生造成的空气消耗，剩余的风量才是净供风量。图2所示为干燥器的工作过程，其中风缸a处于干燥阶段，风缸b处于再生阶段。空压机产生的压缩空气经过干燥后，其中一部分会通过再生喷嘴膨胀并反向流过风缸b 中的干燥剂。这部分膨胀的空气，也就是再生空气，吸取待再生的干燥剂中的湿气然后排向大气，而剩余的压缩空气为空压机向列车提供的压缩空气。
因此，空压机对列车的总供风量就是空气干燥器中再生过程的消耗量和净供风量之和。考虑到空压机的总供风量一定，由于电机转速和空压机排量已经固定，更换低排量的空压机耗资巨大，不切实际。 那么，增大空压机工作负荷率的唯一的办法就是人为地增加空气消耗量;根据1号线地铁车辆供风系统结构原理，可以通过增大空气干燥器的再生喷嘴口径，实现空气消耗量的增加，由此增大空压机工作负荷率。从图3的工作原理图中，我们可以看到，部分气流通过再生喷嘴成为再生空气，该喷嘴口径大小，直接影响再生阶段空气的消耗量。
为此，车辆检修人员结合贵阳地铁车辆正线的实际运行工况和时刻表，重新计算了列车的空气消耗量，将再生喷嘴的口径大小从原来的1.4 mm整改为2.4mm。经过两个月的数据统计核算和现场验证，将空气干燥器再生喷嘴整改后，空压机工作负荷率上升到30%左右，满足产品设计要求。
完成所有车辆干燥器再生喷嘴整改后，统计数据显示，空压机工作负荷率最低为27.58%，最高达到35.14%，平均值为31.52%，正线运行车辆空压机没有再出现机油乳化现象。少数修程扣停车辆出现轻微乳化情况，安排上线运营后空压机油乳化现象均可消除。
5.结论
（1）地铁车辆空压机油乳化后，水分会腐蚀压缩机曲轴，在空压机内部形成磨损颗粒，进而加重曲轴的磨损，将会严重影响压缩机寿命。严重时，曲轴会因失油而损坏，导致空压机组不能供风，危及行车安全。
（2）贵阳地铁车辆空压机机油乳化是由于厂家在设计计算阶段，对部件空气耗气量预算过高，造成空压机工作负荷率不足所导致。在后续新车空压机的选型和设计中，需要充分核实列车未来正线运营的空气消耗量，从而来选择适当功率的空压机，保证运营过程中空压机工作负荷率达标，则可以避免空压机油乳化故障的发生，同时减少资源浪费。
（3）在本次故障處理过程中，找到了空压机油乳化的原因，并针对性制定了有效的措施：“通过增大干燥器再生喷嘴口径，人为增大空气耗气量，使得空压机工作负荷率达到30%”，使得空压机机油乳化故障得到解决。
（4）地铁车辆空压机作为行车关键部件之一，检修人员应在各级修程中加强对空压机的检查，每日密切关注空压机油的状态，持续统计空压机工作负荷率，同时按检修规程要求定期更换润滑油、滤芯、过滤器等关键部件，保障空压机工作质量。
参考文献
[1] 黄栋梨，戴九成. DF_（ 4B） 、DF_（ 4D） 机车空压机润滑油惯性乳化原因和解决措施[J]. 铁道机车车辆，2007（6） ： 53 - 55.
[2] 秦娟兰，应云飞，张龙. 苏州地铁1 号线车辆空压机机油乳化故障分析及改进措施[J]. 现代城市轨道交通，2016（ 3） ： 42 - 45 + 49.