机车车顶绝缘子干冰清洗机

吉晓军，李积平，刘涛，侯小中

(唐山机务段，河北唐山 064000)

1 问题的提出

随着全国铁路电气化技术的推广，绝缘子的污秽闪络已成为影响列车正常运行的主要因素，频繁的污闪所引发的跳闸给接触网正常供电带来极大的安全隐患。高效、快速、可靠的清除污秽，可以将这个安全隐患消除。这就需要相应的清洗工具才能实现。

目前国内外处理绝缘子污秽的主要办法有水炮冲洗、手持带电清扫和离线人工清洗。水炮冲洗对水炮设备要求较高，易留下清洗死角而且不环保。手持带电清扫设备因只是用毛刷清扫，其清洁度和清洁效率并不能令人满意。相比较而言，离线人工清洗可以达到满意的清洁效果，但效率太低，费工费时，满足不了出勤要求。

而干冰清洗技术可以进行在线清洗，大大降低停车时间，避免了传统方法所需要的遮护、冷却、拆卸及污水、污沙的处理工作，省去了干燥时间，效率大大提高［1］。本文对此技术的应用进行了探讨。

2 干冰清洗机组成

干冰清洗系统包括:喷射清洗系统、压缩空气供应系统、干冰保存系统、干冰颗粒四大部分。

(1)喷射清洗系统:包括清洗主机和手持喷枪。清洗主机包括:干冰料箱、干冰传输机构、气料混合室等。

(2)压缩空气供应系统:该系统可采用机务段现有的气源系统，压力范围在0．7～1 MPa，流量在3～5 m3/min即可。

(3)干冰保存系统:干冰颗粒有专业厂家进行生产，机务段只需备有专用存储箱即可。买回的干冰颗粒在存储箱中可保存1周。

(4)干冰颗粒:选用直径3 mm的干冰碎条，此规格属于常规型，可使物料成本最低。

3 对清洗主机和手持喷枪的改进

3．1 清洗主机

现有技术中的干冰喷射清洗机多是采用“文丘里”负压原理，将干冰颗粒吸出并送入喷枪喷射或吸出后在喷枪部位再增加一个“文丘里”喷射加速，这样在旋转供料器处产生的是负压吸料，旋转供料器不用密封，解决了无密封能力的旋转供料器供干冰颗粒的问题，制造也很简单，但是这样也决定了它要想获得一定的打击力度，气源压力必须很高而且流量必须很大，随之而来的噪音也极大，能耗高，普通动力空气压缩机无法满足要求，喷枪与主机距离大于10 m后，喷射力度很差［2］。

在工作现场，清洗机放在地面，清洗喷枪在车顶清洗。由于车顶绝缘子分布区域大，输冰胶管长度要达到15 m才能方便使用。而现有的干冰清洗机输冰胶管长度超过10 m其清洗效果就明显不足。

为此，本机采用具有专利技术的特殊旋转供料器，定子和转子无接触摩擦，寿命极长，能实现长距离(50 m)输冰喷射。该方式避免了“文丘里”负压原理的缺陷。以低气压和低耗气量获得高效打击效果。冰量大小可无级调节，而且是直接供冰法，避免采用二步供冰法需要洁净气源的缺陷。清洗机气源可直接采用机务段原有的动力配气气源。

3．2 手持喷枪

手持喷枪是一项关键技术，喷枪的设计应充分考虑车顶的作业环境，要非常方便清洗绝缘子的上下表面，既要喷洒均匀又能节省原料。本机研制时考虑了以下几个方面:

(1)由于高速气流喷出，后座力较大，为防止发生意外，采用双把手结构。

(2)考虑到要非常方便清洗绝缘子的上下表面，喷嘴采用30°弯管设计，这样既不影响清洗效果又可方便上下表面清洗。

(3)考虑到安全和劳动强度因素，工人清洗采用站立姿势;因为绝缘子位置相对较低，传统喷枪太短，故将喷枪整体加长到600 mm。

(4)考虑到耐久性和防腐，喷枪整体为不锈钢制造。

手持喷枪见图1。

图1 手持喷枪图

4 清洗机功能和技术指标

(1)功能需求

单人清洗1个绝缘子在2 min以内，清洗1个绝缘子的物料成本在10元以内。

(2)主要技术指标

最大装冰量 30 kg

干冰用量 0．5 ～1．5 kg/min，可调节

干冰尺寸 φ1．5 mm～3 mm，长5～10 mm

工作气压 0．5 ～0．8 MPa

进气管 φ25．4 mm，长 7 m

输冰管 长15 m

耗气量 3～5 m3/min

电源电压 220 V，8 A

设备重量 95 kg

设备外形尺寸 666 mm×570 mm×988 mm

5 清洗机操作方法

5．1 准备及开始

设备主机下部有4支可移动的轮子，并有刹车装置，当移动到所需位置后，用脚踏下刹车，机器就平稳制动在原地，然后拧上进气管和输冰管，接上电源和喷枪。掀开料斗盖倒入适量干冰颗粒，检查喷枪上两船形开关应拨向“o”位置，按下主机上的启动按钮，此时已完全具备喷射条件。对准被清洗件表面，拨动喷枪上“气”开关至“1”位置，高速气流立即喷出，应注意握紧枪柄，因后座力较大，以防发生意外;随即拨动喷枪上的“冰”开关至“1”位置，此时干冰喷打在被清洗件上，产生“辟啪”打击声，实现干冰清洗工作。

5．2 喷射方法

喷射时喷枪管轴线与被喷物体表面呈75～90°左右夹角为宜，移动速度可控制在150～400 mm/min，依据实际污圬顽固程度自行掌握。喷射时如感觉干冰量不合适，可由另一人在主机旁将供冰量“▼”“▲”按住，调整转速，向上为调高，向下为调低，建议在800～1250 r/min。

5．3 清洗力调节

根据绝缘子表面污垢情况，喷嘴距离表面为2～5 cm，以既清洗掉污垢又不损伤表面为宜。距离越近清洗力越大。

5．4 停机

由喷枪柄控制停止供冰，停止喷气后，回到主机旁按下主机上停止按钮。同时拨下空气开关，所有电源关闭。

6 现场测试情况

2013年10月至12月期间在唐山机务段进行了清洗测试，清洗现场及效果见图2～4。

图2 清洗现场图

图3 清洗后情况

测试结果表明:

单人清洗一个绝缘子在2 min以内。

清洗一个绝缘子的物料成本在10元以内。

另外，应用该技术对内燃机车整流柜进行了清洗实验、对内燃机车柴油机喷嘴积碳进行了清除处理，效果均非常良好。

图4 清洗处与没清洗处的比较

7 结束语

绝缘子的污秽闪络所引发的跳闸给接触网正常供电带来极大的安全隐患。每年冬季，大雾、细雨和溶雪天气，会导致闪络事故大面积发生。这时又是运输最繁忙的时候，人工清洗就显出效率低下的问题，而本项目研制的“机车车顶绝缘子干冰清洗机”正是提供了一种高效可靠的办法。尤其在北方的冬季，寒冷环境中，相比人工清洗，其优势是不言而喻的。

［1］ 东莞丰裕电机有限公司．经济、高效、省时的干冰清洗应用［J］上海涂料，2008，46(5):44-45．

［2］ 贾伟．干冰喷射清洗装置:中国，200420105771．9［P］．2006-06-14．