真空集便器原理及改進(jìn)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(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題做了分析，提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：MONOGRAM；真空集便器；故障分析；改進(jìn)措施。

前言

隨著我國(guó)鐵路客車(chē)的迅速發(fā)展，客車(chē)高速化已成為今后鐵路發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。客車(chē)速度的提高對(duì)其原有的衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新的更高的要求，由于客車(chē)速度的提高，原有的傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)將不能滿(mǎn)足列車(chē)的運(yùn)行要求；同時(shí)，高速客車(chē)相對(duì)封閉的車(chē)內(nèi)環(huán)境及旅客對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的更高要求也對(duì)其衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新挑戰(zhàn)。

現(xiàn)狀分析

我國(guó)鐵路客車(chē)多使用直通式廁所，直通式廁所排便口敞開(kāi)，直接與軌道相接。直通式廁所在列車(chē)運(yùn)行中飛濺出的污物，不僅污染鐵路沿線(xiàn)的環(huán)境，而且造成軌道及車(chē)輛零部件的嚴(yán)重腐蝕。列車(chē)提速后，更加劇了直排式廁所在運(yùn)行中排放的污物對(duì)旅客、周?chē)h(huán)境以及車(chē)輛本身的污染。

為了滿(mǎn)足廣大旅客對(duì)乘車(chē)環(huán)境越來(lái)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(xiàn)路和車(chē)輛的維修工作量，保障行車(chē)安全，同時(shí)提升我國(guó)鐵路客車(chē)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(jí)的旅客列車(chē)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(chē)30輛，便器內(nèi)的污物是通過(guò)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(guò)程中，由列車(chē)提供水源，用于沖洗便斗及污物。在適當(dāng)?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(chē)廁所對(duì)鐵路沿線(xiàn)的污染，避免了車(chē)下噪聲從廁所向車(chē)上傳遞，避免臭氣上浮，減少了沖洗用水，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保。在運(yùn)用及檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該集便器中存在諸多不足之處，有待于改進(jìn)，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(jī)組等系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)功能描述：

便器組成安裝在車(chē)上的衛(wèi)生間內(nèi)，便器用來(lái)接收乘客的排泄物；

污物箱用來(lái)收集和存儲(chǔ)旅客的排泄物和灰水；

真空組件用來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)操作所需的真空；

控制單元來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行；

沖洗按鈕用來(lái)觸發(fā)便盆排空；

過(guò)濾調(diào)壓閥用來(lái)將進(jìn)入系統(tǒng)的壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾減壓；

管路水過(guò)濾器用來(lái)將進(jìn)入系統(tǒng)的水源進(jìn)行過(guò)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(hù)）

重量………便器為28公斤（61磅）

污物箱技術(shù)規(guī)格

排放……………從列車(chē)兩側(cè)通過(guò)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(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給系統(tǒng)控制器，顯示80%的箱滿(mǎn)和全滿(mǎn)狀態(tài)，相應(yīng)的指燈相應(yīng)亮，箱滿(mǎn)后，系統(tǒng)無(wú)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(jī)組

長(zhǎng)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(gè)真空發(fā)生器示意圖，是按照文丘里原理設(shè)計(jì)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(kuò)散段等組成，利用相鄰兩段的流體壓差來(lái)測(cè)量流體的流量。

壓縮空氣從A端高速?lài)娚洌▏娮欤┑酵蝗粩U(kuò)張（擴(kuò)張室）的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)壓差（真空氣室），使得旁路B端（接污物箱）的空氣因負(fù)壓而被吸到C端（大氣），污物箱和污物管中產(chǎn)生負(fù)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(fēng)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(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)S1的常開(kāi)觸點(diǎn)，固態(tài)繼電器K1常閉觸點(diǎn),壓力開(kāi)關(guān)APS常開(kāi)觸點(diǎn)，電源分為兩路，一路送入沖便控制單元FCU，另一路經(jīng)過(guò)真空開(kāi)關(guān)VS常閉觸點(diǎn)，固態(tài)繼電器K2常閉觸點(diǎn)，固態(tài)時(shí)間繼電器TMR2常閉觸點(diǎn)，送入電磁閥SOL1，電磁閥動(dòng)作，系統(tǒng)開(kāi)始抽真空。

當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到設(shè)定值后，真空開(kāi)關(guān)VS動(dòng)作，切斷后續(xù)電源；若系統(tǒng)真空度達(dá)不到設(shè)定值，固態(tài)時(shí)間繼電器延時(shí)2分鐘后斷開(kāi)，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(cè)到電磁閥SOL1經(jīng)過(guò)一個(gè)通電到斷點(diǎn)的過(guò)程，此時(shí)按壓沖便按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始一個(gè)沖洗循環(huán)。

MONOGRAM真空集便器沖洗循環(huán)

按下沖洗按鈕就開(kāi)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(guò)固態(tài)時(shí)間繼電器TMR3給固態(tài)繼電器K2復(fù)位信號(hào)，固態(tài)繼電器K2得電吸合，1秒鐘后固態(tài)時(shí)間繼電器TMR3斷開(kāi)，固態(tài)繼電器K2失電釋放，固態(tài)時(shí)間繼電器TMR2復(fù)位，開(kāi)始抽真空。同時(shí)，電磁閥AV1，AV2打開(kāi)，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(chē)上重力水箱的水經(jīng)便器沖洗增壓裝置增壓后，噴進(jìn)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(shí)，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(dòng)作，真空度達(dá)到設(shè)定值或抽真空時(shí)間達(dá)到2分鐘，系統(tǒng)進(jìn)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(yán)重，氧化物附著于配件內(nèi)部，各配件內(nèi)部通道減小，活動(dòng)部件卡滯，少數(shù)銅質(zhì)接頭斷裂，影響污物箱真空度；配線(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題，檢修中發(fā)現(xiàn)100％指示燈亮，使用備用線(xiàn)更換后，故障消除；沖洗控制單元FCU密封性能不佳，運(yùn)用中進(jìn)水、跳空開(kāi)，存在安全隱患。以下就運(yùn)用及檢修過(guò)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(yán)密。

檢查風(fēng)源風(fēng)壓、過(guò)濾調(diào)壓閥設(shè)定值是否符合要求（風(fēng)源風(fēng)壓4.1～9KPa，過(guò)濾調(diào)壓閥整定值5.0±0.2KPa），如果不符合要求，檢查供風(fēng)系統(tǒng)、從新調(diào)整過(guò)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(shí)拆下清洗，應(yīng)急處理時(shí)可以使用鐵絲清理內(nèi)部堵塞物。

檢查真空開(kāi)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(rèn)真空開(kāi)關(guān)是否開(kāi)的較早。

檢查沖便閥是否關(guān)閉嚴(yán)密。真空發(fā)生器工作時(shí)在真空便器內(nèi)注水，檢查沖便閥是否關(guān)閉嚴(yán)密，如果沖便閥未關(guān)閉，檢查沖便閥雙作用風(fēng)缸風(fēng)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(shí)觀(guān)察真空表指針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，真空表指針是否偏轉(zhuǎn)，卻偏轉(zhuǎn)幅度隨著時(shí)間增加而增加，真空發(fā)生器停止工作時(shí)，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(dá)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(diǎn)檢查污物箱至真空發(fā)生器間管路。

檢查擺門(mén)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(fēng)。

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(jìn)氣管沖入150KPa以下的壓縮空氣作箱體保壓試驗(yàn)，找出箱體泄露點(diǎn)加修。

污物箱真空度正常，便器不沖水

檢查車(chē)廂水箱是否有水，球閥是否未全開(kāi)。

檢查水過(guò)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(kāi)按鈕，甩開(kāi)接線(xiàn)后，萬(wàn)用表檢查通斷。

檢查增壓裝置電磁閥工作是否正常。拔開(kāi)電磁閥“NC”端風(fēng)管，按壓沖洗按鈕，檢查電磁閥“NC”端出風(fēng)是否正常。

檢查沖洗閥及增壓裝置工作是否正常。拔開(kāi)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(mǎn)箱液位指示開(kāi)關(guān)是否正常。關(guān)閉電源，檢查T(mén)B1-2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(shí)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(xiàn)。

車(chē)輛運(yùn)行途中，偶爾跳空開(kāi)

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(jìn)水的危險(xiǎn)，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(xiàn)絕緣。

100％滿(mǎn)指示燈亮，集便器不工作

檢查污物箱是否已滿(mǎn)。

檢查污物箱液位開(kāi)關(guān)是否良好。檢查是否混線(xiàn)。

替換法檢查T(mén)B1-14配線(xiàn)是否良好。

改進(jìn)建議

結(jié)合集便器檢修經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)工藝流程、規(guī)程進(jìn)行匯編成冊(cè)，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(shí)、質(zhì)量意識(shí)、服務(wù)意識(shí)、市場(chǎng)意識(shí)、效益觀(guān)念、創(chuàng)新精神、集體意識(shí)、民主意識(shí)”為指導(dǎo)方針,按照此方針科學(xué)選型，配置先進(jìn)的工裝設(shè)備，建立有序可控的現(xiàn)場(chǎng)檢修環(huán)境，推行記名檢修制度，做到精修細(xì)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(chē)下，列車(chē)運(yùn)行途中，集便器發(fā)生故障，無(wú)法進(jìn)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(wèn)題，減少了配線(xiàn)長(zhǎng)度，進(jìn)一步減縮成本開(kāi)支，同時(shí)，控制系統(tǒng)都在車(chē)廂內(nèi)，即便運(yùn)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(yùn)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(gè)好處，避免抽真空時(shí)污物進(jìn)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(shí)現(xiàn)理想的電隔離；購(gòu)置配件周期長(zhǎng)，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(yán)重，氧化物附著于管路內(nèi)壁，影響管路通暢，若系統(tǒng)長(zhǎng)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(gè)。便于檢修時(shí)測(cè)試箱體密封性能。

選用有重力式擺門(mén)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(shí)，車(chē)輛振動(dòng)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(yǔ)

集便器的使用，使得鐵路客車(chē)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(guó)鐵路跨越式發(fā)展的進(jìn)一步推進(jìn)，新技術(shù)新車(chē)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(xiàn)：

[1]25G客車(chē)使用說(shuō)明書(shū)，長(zhǎng)客股份公司

[2]真空集便器培訓(xùn)資料，長(zhǎng)客股份公司

[3]婁玉飛，《鐵道車(chē)輛》2005年第8期《鐵路客車(chē)廁所發(fā)展淺談》。