目前,铁科院劳卫所与我公司生产的真空卸污单元相继在北京、上海、沈阳、广州、武汉、南京、西安等大型检修基地和车站使用,目前真空卸污单元已在全国80多个站点安装并使用, 设备运行稳定,性能良好,满足我国铁路发展的要求,真空卸污单元的使用从根本上解决了污物沿线路直排造成的环境污染,体现了我国可持续发展的战略方针和节能环保的时代理念。

1.1名称型号

名称:在线式列车真空卸污系统

1.2基本组成

真空卸污系统组成示意图

真空卸污系统由凸轮泵机组、真空卸污管道、盘绕式抽吸单元及信息管理控制操作台组成。

2. 产品主要性能

2.1 能在环境温度-10℃~+45℃,海拔不高于2200米,月平均湿度不大于90%的环境条件下无故障连续运行 。

2.2 能够同时满足2列16辆编组(或4列8辆编组)的列车污物箱的排空作业。卸污效率按照600升污物箱容积计算, 16辆编组列车卸污作业时间小于24分钟, 8辆编组列车卸污作业时间小于12分钟。

2.3 每条真空管道可允许4个卸污点同时作业;单个600升污物箱的排空时间小于3分钟。

2.4 系统真空度保持在-40kPa~-70kPa之间,并可在此区间调节:管路末端真空度不少于-30kPa, 能保证500米距离的卸污效率。

2.5 凸轮泵机组、卸污管道、抽吸单元以及整个系统各部分完全密封, 无泄漏,无异味。

2.6 凸轮泵机组采用PLC全自动控制,机组控制箱显示屏可显示设备运行状态、真空度、故障报警等信息,各运行参数可根据要求通过显示屏界面进行修改。

2.7 系统具有信息显示与传输功能, 能将系统现场数据信息传至中央信息系统, 实现对设备的在线监测和运行状态跟踪 。 信息传输内容: 设备停启状态、故障报警状态、真空度。

2.8 系统具有信息显示与传输功能, 能将系统现场数据信息传至中央信息系统,实现对设备的在线监测和运行状态跟踪。预留有与用户的动车组信息化管理系统的接口, 通信协议、 信息内容及格式符合铁道部«铁路动车段(所)信息系统设计规范»中有关规定。

2.9 系统设有各种保护报警功能:电机过载保护报警、凸轮泵超时保护报警、真空度过高保护报警、低真空保护报警、凸轮泵维修周期报警等 。

2.10 凸轮泵机组由2台凸轮泵并联组成,可単系作业或双泵作业,满足设备备用和冗余能力的需要。机组模块化集成装配 。

2.11 抽吸単元有电动盘绕式和垂挂式,模块化集成装配。电动盘绕式単元吸污时软管自由拉伸, 收回时电动控制盘绕,作业流程方使、快速。

3. 产品主要技术参数

3.1 凸轮泵机组

抽吸能力:                    2×160 m3/h

设定真空度范围:         -40KPa~-70KPa, 可调节

可通过固体颗粒直径:   Φ70mm (毛巾等特殊物件均能抽吸)

抽吸最大真空度控制方式:  -80KPa

控制方式：            PLC

机组功率：            2×22KW

供点电源：            AC380V,50Hz

机组外形尺寸：     2900mm×1050mm×1800mm(L×W×H)

3.2 抽吸单元

型式：                  电动盘绕柜式/T型/柜式

作业半径：           10m

抽吸软管：           DN50,PU加强筋透明软管,耐-80KPa真空

卸污快速接头：    2.5 D型阴端接头

控制方式：          自动+手动开关

电机功率：          0.42KW

供电电源：          AC380V、AC220V，50Hz

外形尺寸：          960mm×600mm×900mm(L×W×H)

3.3 真空管道

真空主管：          Dn160, HDPE100, PN1.0MPa

真空支管：          Dn63/DN75, HDPE100, 1.0MPa

4. 产品部件介绍

4.1 凸轮泵机组

4.1.1 原理

凸轮泵机组是利用凸轮泵对空转不敏感的特性来完成抽吸真空及污物的作业。凸轮泵是转子为凸轮形状的一种容积泵,两个轴在同步齿轮的驱动下相对运转,可双向工作。列车污物的抽吸过程是利用气流带动液体流来完成的,因此管道与凸轮泵腔内始终是一种气液混合状态, 即使在这种状态下凸轮泵也能够达到平稳的工作状态。凸轮泵机组采取两台凸轮泵并联方式, 作业能力互相备用和补充。机组的工作通过PLC全自动控制。

 

凸轮泵真空机组

4.1.2 组成

机组为一体化布局,由2台凸轮泵、底座、进口管组成、出口管组成、机器间、控制箱等部分组成,另有加热装置等附件。

◆凸轮泵是机组的核心设备,负责完成抽吸和排泄功能;泵电机顶置,皮带传动;两台泵转向相反,并联对称布置。

◆底座用以支撑整个机组,安装时与地基连接;主材为槽钢,焊接结构。

◆进口管组成与卸污主管连接,包含有闸阀、真空表、压力传感器等部件,规格DN150。

◆出口管组成与排污管道连接,包含有闸阀、止回阀等部件,规格DN150。

◆机器间对机组起防护作用;铝合金框架结构,各门板及顶板有活动锁具可拆卸,门板内夹有保温材料;门板上设有排风装置。

◆加热装置有4组,布置在两泵的进出口底部。

4.1.3 主要参数及说明

◆抽吸能力: 2×160 m3/h

根据不同的使用环境和条件选择不同型号的机组,如凸轮泵型号为 VX186-184QM。此型号凸轮泵特性曲线显示,在出口压力为0.2MPa的时,在列车卸污的工况下,泵流量可以在160~200 m3/h之间选择,对应160 m3/h流量的泵转速为400rpm。

◆设定真空度范围: -40KPa~-70KPa,可调节

与真空度设定范围有关的主要因素有:管路末端的抽吸效率,机组工作的稳定程度,控制程序的合理性。一般标准的设定值是-45KPa~-65KPa,也可以根据现场的需要做适当调整,设定操作在机组控制箱的显示屏上进行。

◆可通过固体颗粒直径: Φ70mm (毛巾等特殊物件均能抽吸)

此通过能力是该型号凸轮泵的固有能力。系统中抽吸单元的通径最小(DN50),因此污物及杂质如果能通过抽吸单元,就一定能通过凸轮泵,一般不会因杂质颗粒过大带来机组方面的故障。泵对毛巾等长纤维物件通过能力很好。

◆抽吸最大真空度: -80KPa

此真空度是 VX186-184QM凸轮泵的最大抽吸真空,这说明该泵用于抽吸列车污物真空能力是足够的,系统无论在何种情况下最大真空不会超过这个数值,因此也不会因真空带来什么意外的损害 。

◆控制方式: PLC

PLC控制方式对修改系统控制程序、运行参数、具体情况的特殊设定都非常方便。

◆机组功率: 2×22KW

每台泵配备的电机功率为22KW,机组功率为44KW。

◆供电电源: AC380V, 50Hz

机组工作需要正常AC380V的动力电源,系统的控制电源是DC24V。

◆加热功率:1200W

根据机组使用温度(-5℃~45℃)的要求,机组内部配备4组加热装置,每组功率300W,能自动将机组内温度控制在3℃~8℃之间,保证环境温度处于下限时机组正常工作。

◆机组外形尺寸: 2900mm×1050mm×1800mm (L×W×H)

4.1.4控制说明

凸轮泵机组的控制系统基于PLC设计,主要运行程序的输入信号为入口管道中真空度的变化,运行状态通过控制箱面板上的数据显示屏显示,控制参数可在显示屏上输入修改。

◆主要工作模式:手动模式;自动模式;远程控制模式(可选项) 。

◆主要运行程序

机组吸污管入口安装一压力传感器提供真空度模拟量输入;机组工作的真空度达到设定区间上限时泵启动,区间下限时泵停止;一般只有一台泵作业,另一台泵作为备用设备,当一台泵能力不够或故障时系统才设定另一台泵加入 。

◆主要故障检测及报警

*电机过载保护报警:热继电器动作,机组报警并停机,说明电机或泵有故障。

*凸轮泵超时保护报警:泵连续运行40分钟(可修改)不停机,机组报警并停机,说明系统有比较大的泄漏。

*真空度过高保护报警:设定值达到-75KPa,机组报警并停机,说明安全阀和真空度控制同时失效,报警并停机。

*低真空保护报警:设定值达到-30KPa延时,机组报警,此状态持续30分钟不消失则停机,说明系统有比较大的泄漏,也可能转子磨损较大需维修。

*凸轮泵维修周期报警:设定凸轮泵运行到维修周期对应的小时数报警,提示管理人员检修。

◆按照《铁路站场真空卸污系统技术条件》要求，机组控制箱中配置一块以太网通信模块，采用以太网接口方式，RJ45端口输出，作为机组控制系统并入中央信息控制网路的硬件接口，PLC程序的编写遵循TCP/IP通信协议，一旦接入网络即可进行通信，实现设定信息的传送。机组设定有远程控制箱，能满足现场远程控制的需求。

4.1.5安装

机组选装在混领土基础上，基础预留进出口管和地脚螺栓孔。机组整体吊运安装，通过10条M20地脚螺栓与基础连接紧固。

真空主机吊装

4.2抽吸单元

4.2.1原理

盘绕式抽吸单元是吸污作业的终端部件,作业半径为10米。作业软管盘绕在圆形滚筒机构上。机构由超低速电机带动,通过链轮传动机构及电磁离合器带动滚筒转动, 滚筒的转动带动软管收放,作业完毕软管收回后,电机自动停转。

4.2.2组成

盘绕式抽吸单元为一体化紧凑型布置,主要部件有:电机、传动机构、支座滚筒组成、吸污软管组成、控制箱、外罩等

 盘绕抽吸单元

◆抽吸单元作业开始时软管随作业人.员拖动自然释放,电机负责软管收回时的驱动。

◆传动机构负责将电机的驱动力矩传递到滚筒上,主要包含链轮、链条、等主要部件。

◆支座滚筒组成用以支撑连接整个单元, 包含支座、 滚筒、 进出管连接件、下脱架等主要部件。

◆吸污软管组成用来连接列车污物箱排污口与抽吸单元,包含软管、球阀和快速接头。

◆控制箱用来完成单元的电机、操作开关的控制。

◆外罩对单元起防护作用,也用于安装吸污软管的导向拖架机构。

4.2.3 主要参数及说明

◆作业半径: 10m

10m为抽吸单元的标准作业半径 计算长度是伸出单元的软管有效作业长度 。

◆抽吸软管: DN50

抽吸软管为专门按照作业条件定做的Pu加强筋透明软管,重量轻,柔韧性好,耐气候,在使用温度范围下限软管不变硬。软管耐真空值-80KPa, 在凸轮泵能力范围内不会出现吸扁的情况 。

◆卸污快速接头: 2.5 D型阴端接头

不锈钢材料,与列车污物箱排污口完美对接,减重设计使操作更加方便灵活。

◆控制方式:自动+手动开关

此种控制方式主要是使现场作业人员根据工作情况和操作习惯有一个灵活的选择, 以利于提高工作效率。

◆电机功率: 0.42KW

为驱动抽吸单元圆盘的步进电机功率。

◆供电电源: AC380V/220V, 50Hz

◆外形尺寸: 960mm×600mm×900mm (L×W×H)

4.2.4 控制说明

抽吸软管的向外拉伸是自由拉伸,操作者手持软管端部向外拉伸带动圆盘旋转释放出软管。 软管需要收回时需要启动电机,电机的启动方式设有手动开关和遥控开关两种方式。手动开关安装在单元顶门内的支架上,由操作者即时操作,需要启动或停止时即按下此开关。电机启动后延时20秒会自动停止(此时间是收回10m软管的时问),抽吸单元的顶盖关闭后也会触动控制开关使电机停止,这样可以简化操作流程、避免故障。

4.2.5 伸缩架空式抽吸单元

伸缩架空式抽吸单元根据安装方式可为T型式和柜式。柜式安装在一个有4扇门的柜体内,柜子尺寸(长×宽×高=1200×300×2000mm) ,高度可以为3000mm,柜外有金黄色涂层,作业半径8~10米。T型式尺寸长×宽×高=1200×200×3000mm,高度可以为5000mm,作业半径可达到6~10米。

柜式单元                 

T型单元