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摘 要：本文针对南昌地铁一号线采用的VV120型风源装置冷却方案进行了分析，探讨影响风源装置所产生的压缩空气冷却的主要因素，提出了风源装置冷却器的维护保养方法。
关键词：风源装置，空气压缩机，冷却器，空气干燥器
1前言
风源装置是制动系统的核心部件，它为整个制动系统及其他辅助用风系统提供压缩空气。风源装置性能优劣对制动系统性能和列车安全有极大的影响。
南昌地铁一号线采用KNORR公司提供VV120型风源装置，以其噪音低、重量輕、结构紧凑等优点在地铁市场上有广泛的使用业绩。在国内城市轨道交通车辆中，由KNORR公司提供制动系统的绝大多数列车均装备了VV120型风源装置，一般每列车装备2套风源装置。迄今为止，已经有超过3500套VV120型风源装置在中国地铁市场上投入应用。
2 VV120型风源装置结构和工作原理
VV120型风源装置外形和结构见图1所示。
图1 VV120型风源装置
VV120型风源装置是一个紧凑型自承式压缩空气制备和处理单元，主要由以下元件组成：
带三相交流电机的压缩机组 （a）
空气干燥设备 （b）
精细滤油器。
这些部件安装在一个稳固的机架（h）中。为减小由压缩机组传递至机架的振荡，压缩机组由四个弹性支承件 （F1） 固定在机架上。机架是通过固定点 （B） 固定在车辆上的。
空气压缩机具有下列特征：
3 个气缸组成，W 形构造，两级压缩，
紧凑型自承式法兰装置，具有模块式结构，
低噪声、低震动，
优化的浸油润滑式闭合循环油路
无磨损、扭转刚性离合器，
带粘液耦合器的风扇叶轮，
内置式大功率干式空气滤清器，
新式的免维护弹性支座。
此压缩机分两级工作 - 两个气缸在低压级 （I），一个气缸在高压级 （II）。在每个气缸上面的气缸盖中 安置了组合式吸入阀 （t） 和压力阀 （s）。
由低压气缸吸入并被干式空气滤清器 （c） 清洁的气体经预压缩之后，流过中间冷却器 （n）。
经过强烈的二次冷却之后，气体进入高压气缸中，被压缩至最终压力。
高压级之后的二次冷却器 （j） 对进入储压罐之前的压缩空气进行二次冷却。
空气压缩机气路原理图如图2所示。
3 风源装置内压缩空气温度变化
空气压缩机从进气口吸入的环境中大气与环境温度基本相同，在经过空气压缩机三缸两级压缩的过程中，空气压缩机活塞摩擦产生的热量传导到压缩空气中，而且由于压缩空气的体积和压力变化，导致压缩空气的温度急剧升高。
高温的压缩空气不仅可能导致空气干燥器内的干燥剂失效，还可能导致空气压缩机、空气干燥器内的橡胶密封圈及二者之间相连接的橡胶软管未达到使用年限而失效，同时，由于高温的压缩空气中含水量更大，如果带入到管路中会造成管路和制动设备的锈蚀。因此对压缩空气进行冷却便成了首要解决的问题，每套VV120型风源装置都配置有一套后冷却器（见图3），专门对一级压缩和二级压缩后的压缩空气进行冷却，冷却之后的压缩空气通过管路进入双塔式空气干燥器，空气干燥器中包括油水分离器和两个干燥塔，可对压缩空气中的油和水进行处理。正常情况下，在经过空气干燥器之后，压缩空气温度基本降低到了环境温度（如图4所示），之后压缩空气经过总风管路被输送到总风缸中进行存储。
4 冷却器的工作原理
从图4可以看出，对压缩空气冷却起到关键作用的设备是后冷却器。后冷却器是冷却器的一种，冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体。按照冷却介质可分为风冷却式、水冷却式和制冷剂冷却式。南昌地铁一号线VV120型风源装置所采用的冷却器为风冷式冷却器，是采用导热性能较优的铝合金为材料，流体通道和风通道为先进的板翅式结构，芯体采用真空钎焊而成，其流体通道设置内翅片。与传统的铜管式相比，单位体积热交换面积大为提高，是传统铜管式结构的10-20倍，换热效率更佳。图5为后冷却器结构示意图。
在后冷却器背面安装有冷却风扇（见图3），冷却风扇的转轴与空气压缩机的曲轴为同一零件，可以保证在空气压缩机工作时冷却风扇能够同时工作。另外，在冷却风扇和转轴之间还设有带粘性的联轴节（粘液耦合器），粘液耦合器做为滑动离合器使用，以使在风扇叶轮结冰或被异物（如树枝等）卡住时能够自动断开风扇与转轴的连接，可以保护风扇。
除了后冷却器外，在压缩气缸上也铸有散热片，它也可以起到一定的散热作用。另外压缩空气在从压缩机流入干燥器再进入风缸的过程中，压缩空气也会被逐渐冷却，只是冷却效果不是那么明显而已。同时，在列车运行的过程中，列车运动产生的气流也会对冷却器的散热有一定影响。因此，在风源装置安装时，一般要求冷却器一侧必须预留出至少100mm的空间，这就是为了保证冷却器有足够的散热空间。
后冷却器的维护保养：后冷却器散热不良将导致空压机内部系统温度上升，严重时将烧损空压机；同时还将导致空压机排出的压缩空气温度偏高，影响后续干燥器的干燥性能。既然后冷却器对于风源装置举足轻重，那么对于后冷却器的维护保养便需要格外重视，因此对于VV120型风源装置，KNORR公司要求每年都需要对后冷却器的散热片进行一次彻底的清洁（同时还要清洁压缩气缸的散热片）。清洁时可使用毛笔或刷子，也可使用压缩空气对散热片进行吹射或者使用添加水溶性清洁剂的蒸汽喷射器对散热片进行喷射。
5 结论和建议
通过以上分析，可以看出对压缩空气的冷却是风源装置中一项至关重要的工作，而后冷却器是VV120型风源装置中压缩空气冷却的关键零部件，在车辆检修维护中需要格外注意维护和保养，这样才能保证风源装置的正常运转，保证南昌地铁一号线列车安全可靠的运营。
参考文献
[1] B-LA90.22 压缩机组说明书
[2] B-LA90.59 VV120供风设备说明书
作者简介：
黄志玲 1988年生，女，江西省抚州市人，助理工程师。
关键词：风源装置，空气压缩机，冷却器，空气干燥器
1前言
风源装置是制动系统的核心部件，它为整个制动系统及其他辅助用风系统提供压缩空气。风源装置性能优劣对制动系统性能和列车安全有极大的影响。
南昌地铁一号线采用KNORR公司提供VV120型风源装置，以其噪音低、重量輕、结构紧凑等优点在地铁市场上有广泛的使用业绩。在国内城市轨道交通车辆中，由KNORR公司提供制动系统的绝大多数列车均装备了VV120型风源装置，一般每列车装备2套风源装置。迄今为止，已经有超过3500套VV120型风源装置在中国地铁市场上投入应用。
2 VV120型风源装置结构和工作原理
VV120型风源装置外形和结构见图1所示。
图1 VV120型风源装置
VV120型风源装置是一个紧凑型自承式压缩空气制备和处理单元，主要由以下元件组成：
带三相交流电机的压缩机组 （a）
空气干燥设备 （b）
精细滤油器。
这些部件安装在一个稳固的机架（h）中。为减小由压缩机组传递至机架的振荡，压缩机组由四个弹性支承件 （F1） 固定在机架上。机架是通过固定点 （B） 固定在车辆上的。
空气压缩机具有下列特征：
3 个气缸组成，W 形构造，两级压缩，
紧凑型自承式法兰装置，具有模块式结构，
低噪声、低震动，
优化的浸油润滑式闭合循环油路
无磨损、扭转刚性离合器，
带粘液耦合器的风扇叶轮，
内置式大功率干式空气滤清器，
新式的免维护弹性支座。
此压缩机分两级工作 - 两个气缸在低压级 （I），一个气缸在高压级 （II）。在每个气缸上面的气缸盖中 安置了组合式吸入阀 （t） 和压力阀 （s）。
由低压气缸吸入并被干式空气滤清器 （c） 清洁的气体经预压缩之后，流过中间冷却器 （n）。
经过强烈的二次冷却之后，气体进入高压气缸中，被压缩至最终压力。
高压级之后的二次冷却器 （j） 对进入储压罐之前的压缩空气进行二次冷却。
空气压缩机气路原理图如图2所示。
3 风源装置内压缩空气温度变化
空气压缩机从进气口吸入的环境中大气与环境温度基本相同，在经过空气压缩机三缸两级压缩的过程中，空气压缩机活塞摩擦产生的热量传导到压缩空气中，而且由于压缩空气的体积和压力变化，导致压缩空气的温度急剧升高。
高温的压缩空气不仅可能导致空气干燥器内的干燥剂失效，还可能导致空气压缩机、空气干燥器内的橡胶密封圈及二者之间相连接的橡胶软管未达到使用年限而失效，同时，由于高温的压缩空气中含水量更大，如果带入到管路中会造成管路和制动设备的锈蚀。因此对压缩空气进行冷却便成了首要解决的问题，每套VV120型风源装置都配置有一套后冷却器（见图3），专门对一级压缩和二级压缩后的压缩空气进行冷却，冷却之后的压缩空气通过管路进入双塔式空气干燥器，空气干燥器中包括油水分离器和两个干燥塔，可对压缩空气中的油和水进行处理。正常情况下，在经过空气干燥器之后，压缩空气温度基本降低到了环境温度（如图4所示），之后压缩空气经过总风管路被输送到总风缸中进行存储。
4 冷却器的工作原理
从图4可以看出，对压缩空气冷却起到关键作用的设备是后冷却器。后冷却器是冷却器的一种，冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体。按照冷却介质可分为风冷却式、水冷却式和制冷剂冷却式。南昌地铁一号线VV120型风源装置所采用的冷却器为风冷式冷却器，是采用导热性能较优的铝合金为材料，流体通道和风通道为先进的板翅式结构，芯体采用真空钎焊而成，其流体通道设置内翅片。与传统的铜管式相比，单位体积热交换面积大为提高，是传统铜管式结构的10-20倍，换热效率更佳。图5为后冷却器结构示意图。
在后冷却器背面安装有冷却风扇（见图3），冷却风扇的转轴与空气压缩机的曲轴为同一零件，可以保证在空气压缩机工作时冷却风扇能够同时工作。另外，在冷却风扇和转轴之间还设有带粘性的联轴节（粘液耦合器），粘液耦合器做为滑动离合器使用，以使在风扇叶轮结冰或被异物（如树枝等）卡住时能够自动断开风扇与转轴的连接，可以保护风扇。
除了后冷却器外，在压缩气缸上也铸有散热片，它也可以起到一定的散热作用。另外压缩空气在从压缩机流入干燥器再进入风缸的过程中，压缩空气也会被逐渐冷却，只是冷却效果不是那么明显而已。同时，在列车运行的过程中，列车运动产生的气流也会对冷却器的散热有一定影响。因此，在风源装置安装时，一般要求冷却器一侧必须预留出至少100mm的空间，这就是为了保证冷却器有足够的散热空间。
后冷却器的维护保养：后冷却器散热不良将导致空压机内部系统温度上升，严重时将烧损空压机；同时还将导致空压机排出的压缩空气温度偏高，影响后续干燥器的干燥性能。既然后冷却器对于风源装置举足轻重，那么对于后冷却器的维护保养便需要格外重视，因此对于VV120型风源装置，KNORR公司要求每年都需要对后冷却器的散热片进行一次彻底的清洁（同时还要清洁压缩气缸的散热片）。清洁时可使用毛笔或刷子，也可使用压缩空气对散热片进行吹射或者使用添加水溶性清洁剂的蒸汽喷射器对散热片进行喷射。
5 结论和建议
通过以上分析，可以看出对压缩空气的冷却是风源装置中一项至关重要的工作，而后冷却器是VV120型风源装置中压缩空气冷却的关键零部件，在车辆检修维护中需要格外注意维护和保养，这样才能保证风源装置的正常运转，保证南昌地铁一号线列车安全可靠的运营。
参考文献
[1] B-LA90.22 压缩机组说明书
[2] B-LA90.59 VV120供风设备说明书
作者简介：
黄志玲 1988年生，女，江西省抚州市人，助理工程师。