3 安哥拉车泵水原理
安哥拉客车给水系统浅析
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
石录红 唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心 河北唐山 063035
宋巍 唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心 河北唐山 063035
耿亚彬 唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心 河北唐山 063035
陈秀芳 唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心 河北唐山 063035
摘 要：我国铁路客车上给水系统广泛使用车上水箱通过自然重力向各供水点供水，对于车体断面小的客车，给水系统需要用组合供水的形式。本文介绍了安哥拉客车给水系统组合供水形式，自动控制原理和使用过程中的问题分析。
关键词：轨道车辆；泵；液位控制模块
1 项目背景
随着全球轨道交通装备技术水平的快速发展，作为轨道交通重要装备之一车辆供水系统，朝着以人为本、舒适方便、安全可靠、绿色环保的方向发展。安哥拉客车属于窄轨客车，列车运行在多沙漠化、干燥、高温和多尘等恶劣的自然环境地带。因此，对列车供水提出了很高的要求。为适应安哥拉列车的运营环境要求，我公司为出口安哥拉客车设计开发出一套全新的给水系统，能够在无人值守情况下一定程度上实现自动泵水、自动供水、监控等功能，有效的满足了客车上乘客用水的需求。
2 安哥拉车给水系统组成
安哥拉客车属于窄轨客车，由于车体断面比较小，列车运行在多沙漠化、干燥、高温和多尘等恶劣的自然环境地带。因此，对列车供水提出了很高的要求。为了能保证一次注水完成列车全程运行的需要，需要足够大容积的水箱来满足乘客的需求，同时车体断面比较小，布置不了大容积水箱，为解决此问题，我们通过车下布置大容积水箱，车上布置小容积水箱，通过泵来实现车下水箱向车上水箱自动供水。
整个系统采用车下水箱车上供水方式，分为机械部分和电气部分。机械部分分为车下水箱、泵前管路、泵箱、泵水管路、车上水箱、供水管路、空气溢水管路、排水管路。电气部分则为液位自动控制系统，包括液位控制模块、车下水箱液位传感器、车上水箱液位传感器和保护传感器。
给水系统原理图如下。
安哥拉车实现自动泵水，主要是通过液位自动控制模块控制泵的启动\停止来实现泵水。液位自动控制模块只显示下水箱水位：设“1/4A”、“1/4”、“1/2”、“3/4”、“1”等5级水位，不显示车上水箱水位，但监测并控制其水位。
安哥拉泵水系统控制原理图如下。
安哥拉给水系统自动泵水控制逻辑如下.
（1）当下水箱水位高于“1/4”时，同时上水箱水位如果低于“1/4”时，液位控制主机输出信号令继电器KM常开触点吸合，水泵将开始工作，给上水箱供水；如果此时上水箱水位高于“1/4”， 液位控制主机将输出信号，令继电器KM常开触点分离，水泵不工作。
（2）当上水箱水位达到“1”时，液位控制主机将输出信号令继电器KM常开触点分离，水泵停止工作。
（3）当下水箱水位下降至不高于“1/4A”时，液位控制主机输出信号令继电器KM常开触点分离（强制条件），水泵停止工作。
（4）当下水箱水位下降至不高于“1/4A”位后，只有下水箱水位再上升至“1/2”时，液位控制主机才能输出信号令继电器KM常开触点吸合，水泵开始工作。
（5、）为了保证安全有效地给上水箱供水，特在上水箱设高、低水位保护传感器及报警灯装置。
3.1 液位控制模块
安哥拉客车采用SK-TS液位控制模块，用于客车的上、下水箱水位的检测；同时还可以控制水泵向水箱加水，加满后可以控制水泵停止工作。
SK-TS液位控制模块采用最新的电脑芯片作为电路的核心，用电脑程序软件做为支持液位仪的功能软件。客车上的水箱的液面在客车行进中不可能是平稳的，用普通的电路来测量其水位不可能准确，水位的显示也就不可能是稳定的，这样就可能带来不愉快的后果。而SK-TS液位控制模块充分利用电脑芯片的优势，保证检测的准确。水箱内放置的先进的传感器，其寿命在百万次以上；而且采用更合理的结构，使传感器反应准确而不失误。在电路上使用了电脑技术，电脑程序软件作为支撑，由电脑对各个传感器进行循环检测，将采集到的数据进行分析处理。每分钟将循环检测上千次，再根据统计规律做出判断，这时才发出液位显示的命令。同时做出判断：是否需要报警、启动或关闭水泵。
SK-TS液位控制模块设置有对应的2组故障指示灯，即每组DC110V输入对应一组指示灯，当有输入时相应指示灯闪亮（指示灯为：“水泵1”、“水泵2”），当同时有两组DC110V信号输入时，主机输出信号令继电器KM的触点分离，水泵停止工作。
3.1.1 SK-TS液位控制模块使用说明
（1）外接电源是DC 110V。
（2）下水箱液位显示分“1/4A”、“1/4”、“1/2”、“3/4” 和“1”5段进行显示。
（3）外控继电器有1组常开、常闭、触点，规格为AC220V 。
（4）首先将传感器的引出线与液位控制主机相应的端子相连接，通电后，电源指示灯点亮。电脑开始巡测水位情况：如上水箱水位不足“1/4”，而下水箱水位又高于“1/4”时，会令外控继电器触点吸合，水泵开始工作，给上水箱加水。当电脑巡测到上水箱水位升至“1”时，外控继电器触点分离，水泵停止工作；在水泵给上水箱加水过程中，只要电脑巡测到下水箱水位低于“1/4A”时，电脑会立即命令外控继电器触点释放，水泵停止工作，而不管上水箱水位是否升至“1”。
当下水箱水位低于“1/4A”后，加水到“1/2”前，为避免水泵频繁启动和关闭，电脑不会立即命令外控继电器触点吸合，水泵工作。不管上水箱水位是多少，只有下水箱水位达到“1/2”液位控制主机才会令水泵工作与否。
为确保工作不出差错，我们外还采取如下措施：
上水箱有高位和低位报警传感器。只要电脑巡测到上水箱水位低于“1/4A”，低位报警指示灯点亮，警示上水箱水位太低了；上水箱有高位报警传感器置于水位“1”之上，如果水位达到“1”后，外控继电器触点未能分离，水泵继续供水，当水位达到高位报警传感器位置“1A”时，电脑会强令外控继电器触点分离，水泵停止工作，以防止上水箱的水外溢。
（5）关于复位键：如果突然断电等异常情况发生时，电脑如果出现工作不正常时，可按复位键，液位控制主机工作将立即恢复正常。
（6）液位控制主机还监测2路水泵电源DC110V：当DC110V因故障而输入时，有指示灯闪亮，分别为：“水泵1”、“水泵2”。当有1路因故障而输入时，不影响液位控制主机的工作，当2路因故障而输入时，液位控制主机会令水泵停止工作。
3.2 泵箱
水泵箱是专为适应安哥拉铁路客车市场而研制，具有一定自动控制检测功能，整体采用框架结构，配合多个可拆卸检查门，具有维护方便的优点，同时整个箱体具有较高的防风沙、防雨水功能，以适应运营区域的自然环境。泵箱内部设置水泵及配套的控制执行机构，各关键部件之间采用模块化设计，方便检修更换。
泵箱内设置2部自吸水泵，同时只能1部水泵工作，由控制系统控制其与电动牙口三通球阀配合完成泵水功能。因采用模块化设计，整个系统能在拆除一部水泵的情况下(另一水泵能够正常工作)完成泵水功能。
4 安哥拉车给水系统生产过程中问题及分析
（1）系统组装完成后，进行泵水试验，发现泵在停止的同时高水位报警灯亮，经过分析发现，是由于车上水箱里面液位传感器和高水位保护传感器高度差小造成，通过对液位传感器液位刻度的重新定位，解决此问题。
（2）列车做完泵水试验后，若泵内部存储水不及时排出，冬季泵内部可能出现冰冻问题，可能对泵造成如下3种情况.
① 自吸泵铸铝处泵体出现裂纹，不锈钢泵体无变形；
② 自吸泵不锈钢泵体与铸铝泵体连接处微小变形，连接处密封胶圈脱离密封圈槽，铸铝泵体无损坏；
③ 自吸泵不锈钢泵体与铸铝泵体连接处严重变形，铸铝泵体无损坏。
若已经出现上述情况，可以通过下面方法来判断泵是否可用。
（1）自吸泵不锈钢泵体与铸铝泵体连接处微小变形，相连处密封圈脱离密封槽，并且有微小变形，铸铝泵体无损坏。此情况属于自吸泵主体可恢复微小变形，清理泵体密封槽后，将密封圈恢复到密封圈槽中，并涂抹一层密封胶，组装好水泵后，自吸泵不影响后期使用，可以继续使用。
（2）自吸泵不锈刚体与铸铝泵体连接处严重变形，铸铝泵体无损坏。此情况属于自吸泵主体不可恢复的严重变形，影响后期使用，建议更换自吸泵。
（3）自吸泵铸铝处泵体出现裂纹，不锈钢泵体无变形，此情况属于严重损坏，并且损坏的铸铝泵体不能恢复，建议更换新的自吸泵。
4.3 泵箱在使用过程车中故障应对表如如表1所示
表1 泵箱在使用过程车中故障应对表
故障
原因
解决方法
不
出
液
电源供给错误
按要求正确接线
自吸泵故障
检修自吸泵
电动牙口三通球阀故障
检修电动牙口三通球阀
管道堵塞
清理管道
电气系统故障
检修电气系统
流
量
不
够
供给电压过低
提高供给电压
自吸泵故障
检修自吸泵
电动牙口三通球阀故障
检修电动牙口三通球阀
管道堵塞
清理管道
扬
程
不
够
供给电压过低
提高供给电压
自吸泵故障
检修自吸泵
电动牙口三通球阀故障
检修电动牙口三通球阀
管道堵塞
清理管道
泄
漏
接口处泄漏
密封接口
不锈钢卡箍处泄漏
正确安装卡箍
管道堵塞导致管道内压力过大
清理管道
自吸泵松动
自吸泵固定螺钉松动
紧固自吸泵固定螺钉
配电柜松动
配电柜固定螺钉松动
紧固配电柜固定螺钉
5 安哥拉客车和国内客车给水系统特点比较
目前国内铁路客车一般都采用车上布置大水箱，在列车运营前，通过注水管路给车上水箱注水，由于水箱的位置高于用水点,通过自然重力给各用水点供水，不需要额外的耗能，其特点如下。
① 结构简便，故障少、安全可靠；
② 制造成本低；
③ 冰冻危害小、不必为水箱设置防寒加热措施检修工作量小；
④ 占用空间较大；
⑤ 车辆重心较高；
⑥ 水箱容积较小。
安哥拉客车车下布置大容积水箱，车上布置小容积水箱，通过泵来实现车下水箱向车上水箱自动供水，车上水箱通过自然重力给各用水点供水。通过这种组合供水方式解决了安哥拉车给水需求，此系统特点如下。
① 结构较为复杂、故障较高；
② 制造成本高；
③ 检修工作量大；
④ 不占用车内空间；
⑤ 车辆重心降低；
⑥ 水箱容积较大。
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