獨立分散式高原真空卸污新技術(shù)分析論文
摘要::鐵路真空卸污設備是列車(chē)整備的重要設備之一,高原地區海拔高氣壓低,傳統的真空卸污系統卸污能力降低、作業(yè)時(shí)間增加,為提高卸污效率,研究新型真空卸污技術(shù)。在闡述移動(dòng)式卸污車(chē)、傳統真空卸污技術(shù)、分散式卸污技術(shù)等國內外主要鐵路卸污技術(shù)的基礎上,分析獨立分散式卸污技術(shù)的優(yōu)勢及其在高原站區的主要問(wèn)題和技術(shù)應用。

關(guān)鍵詞::高原地區;真空卸污;獨立分散卸污
1鐵路真空卸污技術(shù)概述
目前,鐵路所有動(dòng)車(chē)組列車(chē)及部分普速旅客列車(chē)加裝了集便器污物箱,在列車(chē)運行過(guò)程中,入廁污物、洗漱廢水等暫時(shí)儲存于污物箱內,待列車(chē)到站/動(dòng)車(chē)所?亢,利用地面卸污設備對列車(chē)污物箱進(jìn)行卸污作業(yè),將污物輸送至地面污水處置裝置[1]。真空卸污技術(shù)在國內外動(dòng)車(chē)段、大型客運站、客車(chē)檢修基地已得到了普遍應用,技術(shù)不斷更新。根據原鐵道部關(guān)于建設動(dòng)車(chē)所的總體部署和要求,科研機構對真空卸污技術(shù)進(jìn)行了一系列立項和研究,以“堅持自主開(kāi)發(fā)與引進(jìn)相結合”的原則,系統分析了各種卸污方式的技術(shù)特點(diǎn)和適用條件,對真空卸污系統的主要設備進(jìn)行了集成設計、開(kāi)發(fā)和研究,同時(shí)對配套產(chǎn)品進(jìn)行研制與開(kāi)發(fā),對真空卸污系統進(jìn)行了試驗驗證,并于2006年底首次在我國鐵路安裝使用[2-9]。截至目前已有超過(guò)200個(gè)動(dòng)車(chē)所、客運站、客車(chē)整備所等使用真空卸污設備,實(shí)現了對旅客列車(chē)污物的集中抽吸和排放,提高了列車(chē)整備的效率,有效保護了環(huán)境。真空卸污技術(shù)優(yōu)勢主要體現在以下方面[10]:注重系統性能,通過(guò)系統配置保證卸污功能要求;強調使用的安全可靠性,關(guān)鍵設備有冗余能力;重視操作的方便性,易于操作和維護;注重設備的集成化、小型化、自動(dòng)化!惰F路站段真空卸污系統》(Q/CR52—2017)提出,真空卸污系統在海拔小于或等于1500m的環(huán)境條件下,應能夠正常工作,每套機組與每條卸污線(xiàn)的卸污能力應滿(mǎn)足4個(gè)接口同時(shí)卸污作業(yè),每個(gè)接口卸污作業(yè)時(shí)間不應超過(guò)3min[11]。但是,在高原地區,海拔高氣壓低,傳統的真空卸污系統卸污能力變差、卸污作業(yè)時(shí)間長(cháng)。因此,有必要研究新型真空卸污技術(shù),提高卸污效率,縮短卸污時(shí)間,保障系統運行可靠性,提質(zhì)增效,為高原鐵路列車(chē)高效卸污提供科學(xué)依據。
2鐵路真空卸污技術(shù)研究應用現狀
目前,國內外鐵路卸污技術(shù)主要有移動(dòng)式卸污車(chē)、傳統真空卸污技術(shù)、分散式卸污技術(shù)等,并積累了現場(chǎng)應用經(jīng)驗,但針對我國鐵路高原低壓地區的真空卸污技術(shù)尚無(wú)針對性技術(shù)儲備。
2.1移動(dòng)式卸污車(chē)
一般需配置多臺移動(dòng)式卸污車(chē),僅適用于應急作業(yè)或在整備時(shí)間較長(cháng)的檢修庫等使用。移動(dòng)式卸污車(chē)抽吸流量較小,一次僅能對1個(gè)污物箱進(jìn)行卸污,工作效率低。因其受人為環(huán)境等因素限制,且敞開(kāi)式排入化糞池,存在臭氣影響人居環(huán)境衛生等問(wèn)題,在我國鐵路行業(yè)利用率逐漸降低。
2.2固定式地面真空卸污技術(shù)
固定式真空卸污系統由機房真空機組、股道安裝的卸污單元和真空管道組成,各卸污單元由同一條卸污管路連接后接入真空主機機組。真空卸污系統普遍適用于普速列車(chē)及動(dòng)車(chē)組列車(chē),需要設置真空機房。該技術(shù)已成為我國目前集便卸污的主流技術(shù),其中2007年7月投入使用的上海站固定式真空卸污系統,是國內首例在車(chē)站使用的固定式地面卸污系統。該系統由真空凸輪泵機組設備、盤(pán)繞式真空抽吸單元設備、真空管道系統等組成[3]。固定式真空卸污系統如圖1所示。
2.3獨立分散式真空卸污技術(shù)
獨立分散式真空卸污系統分為泵式和罐式。我國目前以常規固定式集中真空卸污系統為主,德國等鐵路已采用分散式真空卸污系統技術(shù)。高原低壓站區鐵路卸污采用集中式真空泵,因環(huán)境壓力較低,性能受壓降的影響明顯增加,4個(gè)卸污口同時(shí)作業(yè)難以保障性能穩定,需要尋找不同卸污箱可同時(shí)卸污且互不干擾的卸污方式,而獨立分散式真空卸污系統技術(shù)可以滿(mǎn)足上述要求,因而高原低壓站區鐵路卸污更適合采取互不干擾的獨立分散式真空卸污技術(shù)。獨立分散式真空卸污技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)1套小泵機組對應1節車(chē)廂,每個(gè)獨立小泵機組卸污過(guò)程不相互干擾,理論上可在要求時(shí)間內卸空1個(gè)污物箱。在外界大氣壓比較低的情況下,單體泵機組只對1個(gè)污物箱作業(yè),受外界真空度影響較小。
(2)采用獨立小泵機組,只在機組與污物箱之間產(chǎn)生真空,而股道之間所鋪設的排污管道中無(wú)真空環(huán)境,這樣可保證真空度損失最小。如果采用1套大泵機組,需要在股道之間鋪設真空管道,而既有車(chē)站受條件限制,真空管道需要提升和繞行障礙物,系統真空損失較大[12]。
(3)采用小泵機組對應1節車(chē)廂,列車(chē)如果停車(chē)定位比較準確,卸污單元軟管可以適當縮短,也可以減少卸污時(shí)間。但目前針對高原鐵路站區的集便卸污技術(shù)尚缺少系統研究和數據支撐,需結合實(shí)際情況開(kāi)展相關(guān)技術(shù)評價(jià)研究,并突破高原低壓站區真空卸污的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,為行業(yè)推廣應用提供理論依據和技術(shù)支撐。
3高原地區真空卸污技術(shù)應用分析
3.1高原地區獨立分散式真空卸污面臨的主要問(wèn)題
(1)高原低壓對集中式真空機組影響。因為高原地區的環(huán)境壓力相對較低,集中式真空泵組的性能受壓降的影響會(huì )明顯增加,對卸污的整體效率和穩定性造成一定影響,如卸污時(shí)間延長(cháng)、吸力不夠、泵組啟動(dòng)頻率增加等。(2)鐵路高原真空卸污相關(guān)數據缺乏。目前,高原站區真空卸污尚未展開(kāi)系統研究和應用,缺少理論數據支撐和技術(shù)評價(jià),亟需開(kāi)展前期研究。(3)鐵路高原獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù)研究亟需突破。適于高原低壓站區的鐵路卸污,宜采取壓降互不干擾的獨立分散式真空卸污技術(shù),1臺分散式真空機組出現故障不影響其他單元真空卸污工作。如何實(shí)現獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù)突破和轉化,是研究的重點(diǎn)和亟需之處。
3.2高原地區獨立分散式真空卸污的技術(shù)應用分析
從海拔2780m的格爾木站采用獨立分散式真空卸污技術(shù)試用情況來(lái)看,該技術(shù)基于高原地區特點(diǎn),根據現場(chǎng)安裝條件(卸污單元數量、卸污管道長(cháng)度、提升情況等),以及系統和機組不同功能要求,優(yōu)化機組配置設計、組件選型,經(jīng)過(guò)優(yōu)化和提升后設備的性能和穩定性得以保障,卸污效率提高、整體卸污時(shí)間明顯縮短。
4結束語(yǔ)
針對我國高原站區真空卸污特點(diǎn),研究開(kāi)發(fā)獨立分散式真空卸污系統技術(shù)方案及高原獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù),從而構建獨立分散式真空卸污技術(shù)體系,可以為解決目前鐵路高海拔站區真空卸污提供重要參考和依據,為鐵路應用推廣奠定基礎。
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作者:薛強 王曉偉 水春雨 黃焱歆 沈駿 周麗銘 楊宇 劉明輝 單位:中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 北京中鐵科節能環(huán)保新技術(shù)有限公司
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