真空集便器原理及改進范文
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摘要：本文主要介紹MONOGRAM真空集便器組成及工作原理，并根據(jù)使用過程中出現(xiàn)的問題做了分析，提出改進措施。
關(guān)鍵詞：MONOGRAM；真空集便器；故障分析；改進措施。
前言
隨著我國鐵路客車的迅速發(fā)展，客車高速化已成為今后鐵路發(fā)展的一個必然趨勢。客車速度的提高對其原有的衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新的更高的要求，由于客車速度的提高，原有的傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)將不能滿足列車的運行要求；同時，高速客車相對封閉的車內(nèi)環(huán)境及旅客對車內(nèi)空氣質(zhì)量的更高要求也對其衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新挑戰(zhàn)。
現(xiàn)狀分析
我國鐵路客車多使用直通式廁所，直通式廁所排便口敞開，直接與軌道相接。直通式廁所在列車運行中飛濺出的污物，不僅污染鐵路沿線的環(huán)境，而且造成軌道及車輛零部件的嚴重腐蝕。列車提速后，更加劇了直排式廁所在運行中排放的污物對旅客、周圍環(huán)境以及車輛本身的污染。
為了滿足廣大旅客對乘車環(huán)境越來越高的要求，保障鐵路員工以及廣大旅客的身心健康，減輕線路和車輛的維修工作量，保障行車安全，同時提升我國鐵路客車的技術(shù)裝備水平，在2004年4月以后生產(chǎn)的25G、25T及以上速度等級的旅客列車上采用了集便裝置。
我段配屬裝有MONOGRAM真空集便裝置的25G型客車30輛，便器內(nèi)的污物是通過便器與污物箱內(nèi)產(chǎn)生的壓差，從便器輸送到污物箱內(nèi)的。在每次沖水循環(huán)過程中，由列車提供水源，用于沖洗便斗及污物。在適當?shù)姆?wù)站外部的供水用于沖洗清潔污物箱。徹底避免了鐵路客車廁所對鐵路沿線的污染，避免了車下噪聲從廁所向車上傳遞，避免臭氣上浮，減少了沖洗用水，實現(xiàn)了綠色環(huán)保。在運用及檢修過程中發(fā)現(xiàn)，該集便器中存在諸多不足之處，有待于改進，便于檢修，更好的為旅客提供服務(wù)。
MONOGRAM真空集便器組成及工作原理
系統(tǒng)組成
MONOGRAM真空集便器主要由污物收集系統(tǒng)，真空便器，遙控操作機組等系統(tǒng)組成。
系統(tǒng)功能描述：
便器組成安裝在車上的衛(wèi)生間內(nèi)，便器用來接收乘客的排泄物；
污物箱用來收集和存儲旅客的排泄物和灰水；
真空組件用來產(chǎn)生系統(tǒng)操作所需的真空；
控制單元來控制系統(tǒng)的運行；
沖洗按鈕用來觸發(fā)便盆排空；
過濾調(diào)壓閥用來將進入系統(tǒng)的壓縮空氣進行過濾減壓；
管路水過濾器用來將進入系統(tǒng)的水源進行過濾；
MONOGRAM真空集便器主要技術(shù)參數(shù)
真空便器技術(shù)規(guī)格
供水………便器每次沖水量295.7-473.2毫升（12-14液盎）
供氣………4.1-9.0巴（60-130.5psig）
電源………220±10%VAC，單向電源，50赫（系統(tǒng)控制）
220±15%VAC，單/三向電源，50赫（防凍保護）
重量………便器為28公斤（61磅）
污物箱技術(shù)規(guī)格
排放……………從列車兩側(cè)通過直徑為63.5毫米（2.5英寸）的排放管排放。
污物液位指示…內(nèi)部液位指示開關(guān)發(fā)出信號給系統(tǒng)控制器，顯示80%的箱滿和全滿狀態(tài)，相應(yīng)的指燈相應(yīng)亮，箱滿后，系統(tǒng)無法使用。
真空范圍………低狀態(tài)18.6±3.4kpa（5.5±1英寸汞柱）
高狀態(tài)32.2±3.4kpa（9.5±1英寸汞柱）
溫度范圍………-40至40攝氏度（-40至120華氏度）
搖控操作機組
長度……………38.1厘米（15.00英寸）
寬度……………16.2厘米（6.38英寸）
高度……………29.9厘米（11.79英寸）
水柱范圍………1.2-3.7米（4-12英尺）高
空氣……………5.0±0.08巴（72.5±2.5psig）
電力……………220VAC，單向，50Hz
重量……………4.8公斤（10.6磅）
MONOGRAM真空集便器工作原理
真空發(fā)生器工作原理
上圖是一個真空發(fā)生器示意圖，是按照文丘里原理設(shè)計而成。文丘里管，英文名：Venturitube，是由意大利物理學(xué)家G.B.文丘里發(fā)明而得名。文丘里管是由等直徑入口段、收縮段、等直徑喉道和擴散段等組成，利用相鄰兩段的流體壓差來測量流體的流量。
壓縮空氣從A端高速噴射（噴嘴）到突然擴張（擴張室）的過程中，會產(chǎn)生一定的負壓差（真空氣室），使得旁路B端（接污物箱）的空氣因負壓而被吸到C端（大氣），污物箱和污物管中產(chǎn)生負壓，污物箱和污物管中產(chǎn)生的真空度，足夠?qū)⑽畚飶谋闫鞅愣分信诺轿畚锵渲小?/p>
MONOGRAM真空集便器風路圖
MONOGRAM真空集便器電氣原理圖
AC220V電源引入系統(tǒng)控制箱后，通過微動開關(guān)S1的常開觸點，固態(tài)繼電器K1常閉觸點,壓力開關(guān)APS常開觸點，電源分為兩路，一路送入沖便控制單元FCU，另一路經(jīng)過真空開關(guān)VS常閉觸點，固態(tài)繼電器K2常閉觸點，固態(tài)時間繼電器TMR2常閉觸點，送入電磁閥SOL1，電磁閥動作，系統(tǒng)開始抽真空。
當系統(tǒng)真空度達到設(shè)定值后，真空開關(guān)VS動作，切斷后續(xù)電源；若系統(tǒng)真空度達不到設(shè)定值，固態(tài)時間繼電器延時2分鐘后斷開，切斷電磁閥SOL1電源，系統(tǒng)停止抽真空。沖便控制單元FCU檢測到電磁閥SOL1經(jīng)過一個通電到斷點的過程，此時按壓沖便按鈕，系統(tǒng)開始一個沖洗循環(huán)。
MONOGRAM真空集便器沖洗循環(huán)
按下沖洗按鈕就開始了一次沖洗循環(huán)。沖洗按鈕按下去后，沖便控制單元FCU通過固態(tài)時間繼電器TMR3給固態(tài)繼電器K2復(fù)位信號，固態(tài)繼電器K2得電吸合，1秒鐘后固態(tài)時間繼電器TMR3斷開，固態(tài)繼電器K2失電釋放，固態(tài)時間繼電器TMR2復(fù)位，開始抽真空。同時，電磁閥AV1，AV2打開，便器內(nèi)污物在壓差的作用下從便斗經(jīng)排放管排放到污物箱，列車上重力水箱的水經(jīng)便器沖洗增壓裝置增壓后，噴進便斗，沖洗便斗里的污物，污物在有污物收集系統(tǒng)的服務(wù)站上排放。
如果按壓沖便按鈕時，系統(tǒng)抽真空還未結(jié)束，沖便控制單元的記憶功能，將記錄下按鈕動作，真空度達到設(shè)定值或抽真空時間達到2分鐘，系統(tǒng)進入沖洗循環(huán)。
MONOGRAM真空集便器典型故障
MONOGRAM真空集便器真空部分多數(shù)配件材質(zhì)是銅，集便器工作環(huán)境惡劣，銅質(zhì)部件腐蝕嚴重，氧化物附著于配件內(nèi)部，各配件內(nèi)部通道減小，活動部件卡滯，少數(shù)銅質(zhì)接頭斷裂，影響污物箱真空度；配線存在質(zhì)量問題，檢修中發(fā)現(xiàn)100％指示燈亮，使用備用線更換后，故障消除；沖洗控制單元FCU密封性能不佳，運用中進水、跳空開，存在安全隱患。以下就運用及檢修過程中發(fā)現(xiàn)的典型故障作分析。
集便器污物箱真空度低
檢查污物箱沖洗閥、排氣閥、排污閥是否關(guān)閉嚴密。
檢查風源風壓、過濾調(diào)壓閥設(shè)定值是否符合要求（風源風壓4.1～9KPa，過濾調(diào)壓閥整定值5.0±0.2KPa），如果不符合要求，檢查供風系統(tǒng)、從新調(diào)整過濾調(diào)壓閥。
檢查真空發(fā)生器工作是否正常。堵塞、出氣量
偏小時拆下清洗，應(yīng)急處理時可以使用鐵絲清理內(nèi)部堵塞物。
檢查真空開關(guān)是否正常。檢查系統(tǒng)控制箱TB1-7與TB1-10是否有電壓，確認真空開關(guān)是否開的較早。
檢查沖便閥是否關(guān)閉嚴密。真空發(fā)生器工作時在真空便器內(nèi)注水，檢查沖便閥是否關(guān)閉嚴密，如果沖便閥未關(guān)閉，檢查沖便閥雙作用風缸風源是否反向及閥體是否卡滯。
檢查污物箱至真空發(fā)生器間管路是否正常。真空發(fā)生器工作時觀察真空表指針的轉(zhuǎn)動情況，真空表指針是否偏轉(zhuǎn)，卻偏轉(zhuǎn)幅度隨著時間增加而增加，真空發(fā)生器停止工作時，指針指示真空度5.5±1～9.5±1英寸汞柱之間。若真空發(fā)生器工作，真空表指示很快達到5英寸汞柱以上，真空發(fā)生器停止工作后，真空表指示迅速下降，重點檢查污物箱至真空發(fā)生器間管路。
檢查擺門單向閥是否正常。真空發(fā)生器停止工作后，檢查是否真空發(fā)生器是否向內(nèi)部回風。
如果以上檢查仍未能改善污物箱的真空度，將污物箱至真空發(fā)生器控制箱連接管拆下封堵，從污物箱進氣管沖入150KPa以下的壓縮空氣作箱體保壓試驗，找出箱體泄露點加修。
污物箱真空度正常，便器不沖水
檢查車廂水箱是否有水，球閥是否未全開。
檢查水過濾器是否堵塞。
檢查便器ROU是否有電。
檢查沖洗按鈕是否正常。沖洗按鈕為常開按鈕，甩開接線后，萬用表檢查通斷。
檢查增壓裝置電磁閥工作是否正常。拔開電磁閥“NC”端風管，按壓沖洗按鈕，檢查電磁閥“NC”端出風是否正常。
檢查沖洗閥及增壓裝置工作是否正常。拔開沖洗閥出水管，按壓沖洗按鈕，檢查沖水是否正常。
檢查沖水環(huán)是否堵塞。
檢查管路是否有堵塞或被夾住。
檢查污物箱滿箱液位指示開關(guān)是否正常。關(guān)閉電源，檢查TB1-2與TB1-4是否接通。
替換法檢查沖便控制電路板是否正常。
超時指示燈亮，抽真空不停
關(guān)閉電源，檢查真空發(fā)生器是否停止工作，如果還未停止工作，檢查電磁閥是否卡滯或損壞。
檢查是否混線。
車輛運行途中，偶爾跳空開
檢查沖洗控制單元（FCU）絕緣。沖洗控制單元工作環(huán)境惡劣，如果密封稍差，存在進水的危險，即便密封良好，空氣濕度大，也存在隱患。
檢查系統(tǒng)控制箱絕緣。
檢查配線絕緣。
100％滿指示燈亮，集便器不工作
檢查污物箱是否已滿。
檢查污物箱液位開關(guān)是否良好。檢查是否混線。
替換法檢查TB1-14配線是否良好。
改進建議
結(jié)合集便器檢修經(jīng)驗，并對工藝流程、規(guī)程進行匯編成冊，形成規(guī)范適用的檢修技術(shù)文件，建立健全一系列的規(guī)章制度和學(xué)習(xí)制度。以我段的企業(yè)精神“安全意識、質(zhì)量意識、服務(wù)意識、市場意識、效益觀念、創(chuàng)新精神、集體意識、民主意識”為指導(dǎo)方針,按照此方針科學(xué)選型，配置先進的工裝設(shè)備，建立有序可控的現(xiàn)場檢修環(huán)境，推行記名檢修制度，做到精修細檢。
將系統(tǒng)控制箱、沖洗控制單元移至乘務(wù)室內(nèi)，真空發(fā)生器控制箱移至衛(wèi)生間。現(xiàn)因系統(tǒng)控制箱及真空發(fā)生器控制箱在車下，列車運行途中，集便器發(fā)生故障，無法進行處理，只能將衛(wèi)生間鎖閉，一定程度導(dǎo)致了旅客出行不便。將系統(tǒng)控制箱、沖洗控制單元移至乘務(wù)室，最大程度解決電氣絕緣問題，減少了配線長度，進一步減縮成本開支，同時，控制系統(tǒng)都在車廂內(nèi)，即便運行中出現(xiàn)故障，也為乘務(wù)人員處理故障創(chuàng)造一定的條件，集便器運行更加安全可控。將真空發(fā)生器控制箱移到衛(wèi)生間還有另外一個好處，避免抽真空時污物進入管路造成管路堵塞。
將原固態(tài)繼電器更換為普通繼電器。固態(tài)繼電器，導(dǎo)通后壓降大，功耗大，抗干擾能力差，關(guān)斷后仍有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，不能實現(xiàn)理想的電隔離；購置配件周期長，成本高。普通繼電器，技術(shù)成熟，檢修方便，成本低。
使用不銹鋼管件替換原銅質(zhì)管件。從污物箱至真空發(fā)生器之間的管路，環(huán)境惡劣，現(xiàn)使用銅質(zhì)管件，腐蝕嚴重，氧化物附著于管路內(nèi)壁，影響管路通暢，若系統(tǒng)長期未啟用，可能造成管路堵死。
真空表與污物箱箱體間增加球閥一個。便于檢修時測試箱體密封性能。
選用有重力式擺門單向閥替換現(xiàn)使用的單向閥。使用重力式單向閥可避免，真空發(fā)生器停止時，車輛振動造成的瞬間關(guān)閉不良，更好的保持污物箱真空度。
結(jié)束語
集便器的使用，使得鐵路客車重要裝備之一的廁所也朝著以人為本、舒適方便、安全可靠、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。隨著我國鐵路跨越式發(fā)展的進一步推進，新技術(shù)新車型相繼投入使用，集便器的應(yīng)用將具有更廣闊的發(fā)展空間。
參考文獻：
[1]25G客車使用說明書，長客股份公司
[2]真空集便器培訓(xùn)資料，長客股份公司
[3]婁玉飛，《鐵道車輛》2005年第8期《鐵路客車廁所發(fā)展淺談》。