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，并根據使用過程中出現的問題做了分析，提出改進措施。

關鍵詞：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展，客車高速化已成為今后鐵路發展的一個必然趨勢。客車速度的提高對其原有的衛生系統提出了新的更高的要求，由于客車速度的提高，原有的傳統衛生系統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環境及旅客對車內空氣質量的更高要求也對其衛生系統提出了新挑戰。

現狀分析

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、周圍環境以及車輛本身的污染。

為了滿足廣大旅客對乘車環境越來越高的要求，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裝備水平，在2004年4月以后生產的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，便器內的污物是通過便器與污物箱內產生的壓差，從便器輸送到污物箱內的。在每次沖水循環過程中，由列車提供水源，用于沖洗便斗及污物。在適當的服務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，實現了綠色環保。在運用及檢修過程中發現，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。

MONOGRAM真空集便器組成及工作原理

系統組成

MONOGRAM真空集便器主要由污物收集系統，真空便器，遙控操作機組等系統組成。

系統功能描述：

便器組成安裝在車上的衛生間內，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；

真空組件用來產生系統操作所需的真空；

控制單元來控制系統的運行；

沖洗按鈕用來觸發便盆排空；

過濾調壓閥用來將進入系統的壓縮空氣進行過濾減壓；

管路水過濾器用來將進入系統的水源進行過濾；

MONOGRAM真空集便器主要技術參數

真空便器技術規格

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）

污物箱技術規格

排放……………從列車兩側通過直徑為63.5毫米（2.5英寸）的排放管排放。

污物液位指示…內部液位指示開關發出信號給系統控制器，顯示80%的箱滿和全滿狀態，相應的指燈相應亮，箱滿后，系統無法使用。

真空范圍………低狀態18.6±3.4kpa（5.5±1英寸汞柱）

高狀態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

真空發生器工作原理

上圖是一個真空發生器示意圖，是按照文丘里原理設計而成。文丘里管，英文名：Venturitube，是由意大利物理學家G.B.文丘里發明而得名。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生負壓，污物箱和污物管中產生的真空度，足夠將污物從便器便斗中排到污物箱中。

MONOGRAM真空集便器風路圖

MONOGRAM真空集便器電氣原理圖

AC220V電源引入系統控制箱后，通過微動開關S1的常開觸點，固態繼電器K1常閉觸點,壓力開關APS常開觸點，電源分為兩路，一路送入沖便控制單元FCU，另一路經過真空開關VS常閉觸點，固態繼電器K2常閉觸點，固態時間繼電器TMR2常閉觸點，送入電磁閥SOL1，電磁閥動作，系統開始抽真空。

當系統真空度達到設定值后，真空開關VS動作，切斷后續電源；若系統真空度達不到設定值，固態時間繼電器延時2分鐘后斷開，切斷電磁閥SOL1電源，系統停止抽真空。沖便控制單元FCU檢測到電磁閥SOL1經過一個通電到斷點的過程，此時按壓沖便按鈕，系統開始一個沖洗循環。

MONOGRAM真空集便器沖洗循環

按下沖洗按鈕就開始了一次沖洗循環。沖洗按鈕按下去后，沖便控制單元FCU通過固態時間繼電器TMR3給固態繼電器K2復位信號，固態繼電器K2得電吸合，1秒鐘后固態時間繼電器TMR3斷開，固態繼電器K2失電釋放，固態時間繼電器TMR2復位，開始抽真空。同時，電磁閥AV1，AV2打開，便器內污物在壓差的作用下從便斗經排放管排放到污物箱，列車上重力水箱的水經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的服務站上排放。

如果按壓沖便按鈕時，系統抽真空還未結束，沖便控制單元的記憶功能，將記錄下按鈕動作，真空度達到設定值或抽真空時間達到2分鐘，系統進入沖洗循環。

MONOGRAM真空集便器典型故障

MONOGRAM真空集便器真空部分多數配件材質是銅，集便器工作環境惡劣，銅質部件腐蝕嚴重，氧化物附著于配件內部，各配件內部通道減小，活動部件卡滯，少數銅質接頭斷裂，影響污物箱真空度；配線存在質量問題，檢修中發現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現的典型故障作分析。

集便器污物箱真空度低

檢查污物箱沖洗閥、排氣閥、排污閥是否關閉嚴密。

檢查風源風壓、過濾調壓閥設定值是否符合要求（風源風壓4.1～9KPa，過濾調壓閥整定值5.0±0.2KPa），如果不符合要求，檢查供風系統、從新調整過濾調壓閥。

檢查真空發生器工作是否正常。堵塞、出氣量

偏小時拆下清洗，應急處理時可以使用鐵絲清理內部堵塞物。

檢查真空開關是否正常。檢查系統控制箱TB1-7與TB1-10是否有電壓，確認真空開關是否開的較早。

檢查沖便閥是否關閉嚴密。真空發生器工作時在真空便器內注水，檢查沖便閥是否關閉嚴密，如果沖便閥未關閉，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生器間管路是否正常。真空發生器工作時觀察真空表指針的轉動情況，真空表指針是否偏轉，卻偏轉幅度隨著時間增加而增加，真空發生器停止工作時，指針指示真空度5.5±1～9.5±1英寸汞柱之間。若真空發生器工作，真空表指示很快達到5英寸汞柱以上，真空發生器停止工作后，真空表指示迅速下降，重點檢查污物箱至真空發生器間管路。

檢查擺門單向閥是否正常。真空發生器停止工作后，檢查是否真空發生器是否向內部回風。

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是否正常。關閉電源，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

關閉電源，檢查真空發生器是否停止工作，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

結合集便器檢修經驗，并對工藝流程、規程進行匯編成冊，形成規范適用的檢修技術文件，建立健全一系列的規章制度和學習制度。以我段的企業精神“安全意識、質量意識、服務意識、市場意識、效益觀念、創新精神、集體意識、民主意識”為指導方針,按照此方針科學選型，配置先進的工裝設備，建立有序可控的現場檢修環境，推行記名檢修制度，做到精修細檢。

將系統控制箱、沖洗控制單元移至乘務室內，真空發生器控制箱移至衛生間。現因系統控制箱及真空發生器控制箱在車下，列車運行途中，集便器發生故障，無法進行處理，只能將衛生間鎖閉，一定程度導致了旅客出行不便。將系統控制箱、沖洗控制單元移至乘務室，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，控制系統都在車廂內，即便運行中出現故障，也為乘務人員處理故障創造一定的條件，集便器運行更加安全可控。將真空發生器控制箱移到衛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。

將原固態繼電器更換為普通繼電器。固態繼電器，導通后壓降大，功耗大，抗干擾能力差，關斷后仍有數微安至數毫安的漏電流，不能實現理想的電隔離；購置配件周期長，成本高。普通繼電器，技術成熟，檢修方便，成本低。

使用不銹鋼管件替換原銅質管件。從污物箱至真空發生器之間的管路，環境惡劣，現使用銅質管件，腐蝕嚴重，氧化物附著于管路內壁，影響管路通暢，若系統長期未啟用，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使用的單向閥。使用重力式單向閥可避免，真空發生器停止時，車輛振動造成的瞬間關閉不良，更好的保持污物箱真空度。

結束語

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、綠色環保的方向發展。隨著我國鐵路跨越式發展的進一步推進，新技術新車型相繼投入使用，集便器的應用將具有更廣闊的發展空間。

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《鐵路客車廁所發展淺談》。