一种高原机车用制氧方法

技术领域

本发明涉及一种制氧方法，尤其涉及一种高原机车用制氧方法。

背景技术

目前，国内高原机车所使用制氧装置为车载制氧机，整个制氧机组安装在电气间内，所制氧气通过管路输送至各吸氧点。此款制氧机由自带压缩机经过滤压缩提供给分子筛高压空气，采用变压吸附的形式制备氧气。但随着海拔的提高，空气逐渐稀薄，制氧机自带压缩机出现衰减，无法提供足够的压缩气源，且高原地区沙尘较大导致需要频繁更换压缩机过滤器，由此也导致了压缩机故障率偏高，所能提供氧气能难以达到司乘人员需求，存在安全隐患。

图1为现有技术的车载制氧装置原理示意图，其中由空气压缩机对大气进行吸取增压，经过除尘除水的空气预处理后通过气体控制阀并且运用分子筛进行氧气制取，此为变压吸附式制氧法。该制氧机全部工作部件集成为一个箱体，放置于司机室后的电气间内，空气压缩机也直接由电气间抽取空气。

现有技术中的车载制氧装置具有以下缺点：(1)车载制氧机用压缩机受限于空间只能选用小型压缩机，压缩能力有限，随着运用海拔的提升导致大气压力逐渐下降、空气密度降低，压缩机所能提供的压缩气体逐渐衰减，导致制氧机制取的氧气的量随海拔升高而衰减，在海拔5000米处氧气量仅为平原地区的一半。(2)高原地区环境恶劣，空气中灰尘较多，对空气压缩机的进气过滤造成较大负荷，需要频繁更换滤芯、增加维护成本，且在前期运用过程中出现多次灰尘进入压缩机从而破坏缸体导致压缩机故障失效，无法制取氧气，从而导致司乘人员无法获得氧气的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高原机车用制氧方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种高原机车用制氧方法，所述方法应用于包括提供总风气源的总风系统和具有备用空气压缩机的制氧系统的高原机车中，所述方法包括以下步骤：

在所述总风系统供气模式下，将所述总风气源输出的高压气体通过高压气体供给管路输送至所述制氧系统，所述制氧系统利用所述高压气体制氧并将氧气输送至供氧管路；

在所述制氧系统供气模式下，由所述备用空气压缩机为所述制氧系统提供制氧气体，所述制氧系统利用所述制氧气体制氧并将氧气输送至所述供氧管路；

根据实际需要，将所述总风系统供气模式和所述制氧系统供气模式随时进行切换来制氧。

进一步地，根据实际需要，还可以同时使用所述总风系统供气模式和所述制氧系统供气模式进行制氧。

进一步地，所述制氧系统与所述总风系统的第一风缸连通，将所述第一风缸输出的高压气体输送至所述制氧系统。

进一步地，将所述第一风缸输出的所述高压气体经由空气干燥器过滤后输送至所述制氧系统。

进一步地，将输送至所述制氧系统的所述高压气体输送至通用过滤器进行过滤，所述通用过滤器设置在所述制氧系统的内部。

进一步地，将经由所述通用过滤器过滤的所述高压气体输送至除油过滤器进行过滤，所述除油过滤器设置在所述通用过滤器之后。

进一步地，将经由所述除油过滤器过滤的所述高压气体输送至除油蒸汽过滤器进行过滤，所述除油蒸汽过滤器设置在所述除油过滤器之后。

进一步地，将经由所述除油蒸汽过滤器过滤的所述高压气体输送至调压阀进行调压处理，所述调压阀设置在所述除油蒸汽过滤器之后的管路上。

进一步地，将经由所述调压阀处理后的所述高压气体输送至流量调节阀进行流量调节，所述流量调节阀设置在所述调压阀之后的管路。

进一步地，将经由所述流量调节阀处理后的所述高压气体输送至分子筛进行富氧气体的制取，所述分子筛设置在所述流量调节阀之后的管路上，所述分子筛与所述供氧管路连通。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

(1)通过使用机车总风气源为制氧系统提供可靠稳定的压缩气源，解决了现有制氧系统制取氧气的量随海拔升高衰减的技术问题，保障了高海拔时司乘人员的用氧量。总风气源由机车空气压缩机提供，该压缩机过滤、压缩能力远超现有制氧机自带的小压缩机，可以降低维护、更换滤芯成本，同时避免了制氧机自带压缩机易损坏问题。

(2)当总风系统出现故障时，可以随时切换为由制氧系统内部的压缩机提供压缩空气作为制氧气源的模式，确保制氧机系统冗余制氧安全性。当总风系统故障消除且可以作为制氧系统供气气源时，制氧系统自身供气模式又可以随时切换成制动总风供气模式。

(3)根据实际需要，还可以同时使用总风系统供气模式和制氧系统供气模式进行制氧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的车载制氧装置原理示意图；

图2为本发明的高原机车用制氧方法的流程示意图；

图3为用于本发明的高原机车用制氧方法的制氧系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

本发明提供了一种高原机车用制氧方法，如图2所示，该方法应用于包括提供总风气源的总风系统和具有备用空气压缩机的制氧系统的高原机车中，该方法包括以下步骤：

在总风系统供气模式下，将总风气源输出的高压气体通过高压气体供给管路输送至制氧系统，制氧系统利用高压气体制氧并将氧气输送至供氧管路。在制氧系统供气模式下，由备用空气压缩机为制氧系统提供制氧气体，制氧系统利用制氧气体制氧并将氧气输送至供氧管路。根据实际需要，将总风系统供气模式和制氧系统供气模式随时进行切换来制氧。在一优选实施例中，根据实际需要，还可以同时使用总风系统供气模式和制氧系统供气模式进行制氧。其中，制氧系统为现有技术中的变压吸附式制氧系统。

在一优选实施例中，制氧系统与总风系统的第一风缸连通，将第一风缸输出的高压气体输送至制氧系统。另外，将第一风缸输出的高压气体经由空气干燥器过滤后输送至制氧系统，将输送至制氧系统的高压气体输送至通用过滤器1进行过滤，通用过滤器1设置在制氧系统的内部；将经由通用过滤器1过滤的高压气体输送至除油过滤器2进行过滤，除油过滤器2设置在通用过滤器1之后；将经由除油过滤器2过滤的高压气体输送至除油蒸汽过滤器3进行过滤，除油蒸汽过滤器3设置在除油过滤器2之后；将经由除油蒸汽过滤器3过滤的高压气体输送至调压阀4进行调压处理，调压阀4设置在除油蒸汽过滤器3之后的管路上；将经由调压阀4处理后的高压气体输送至流量调节阀5进行流量调节，流量调节阀5设置在调压阀4之后的管路上；将经由流量调节阀5处理后的高压气体输送至分子筛6进行富氧气体的制取，分子筛6设置在流量调节阀5之后的管路上，分子筛6与供氧管路连通。

由以上内容可知，本发明的机车采用变压吸附式制氧系统，该制氧系统使用机车总风以及使用自身压缩机提供的压缩空气为制氧系统提供双冗余可靠稳定的压缩气源。当机车总风系统正常工作时，变压吸附式制氧系统是以总风经过过滤、调压、气量调节作为制氧系统的主要供气气源，该气源解决了制氧系统制取氧气的量随海拔升高衰减的技术问题，保障了高海拔时司乘人员的用氧量。当总风系统出现故障时，可以随时切换为由制氧系统内部的压缩机提供压缩空气给制氧系统作为制氧气源工作，确保制氧机系统冗余制氧安全性。而且当制动总风故障消除且可以作为制氧系统供气气源时，制氧系统自身供气模式又可以随时切换成制动总风供气模式。

制氧系统内部为一备一用两套供气模式，随时可以互相切换工作，如果人员较多，还可以同时以总风系统和制氧系统提供的高压气体作为制氧气源进行工作，从而保证人员数量不同等复杂情况下的供氧需求。

如图3所示，本发明的制氧系统由总风供气，为保证该总风气源具有一定的压力和洁净度且不影响整车制动系统等用气，制氧系统与总风系统的第一风缸(未示出)连通，选取第一风缸输出的高压气体作为制氧用气体能够确保不影响第二风缸和第三风缸的机车正常用气。

第一风缸输出的高压气体仅经过空气干燥器这一道过滤，除去了空气中大部分的油、水，而后进入制氧系统，但此时的高压气体仍无法达到氧分子筛6要求。因此，在制氧系统的内部设置三层过滤器，依次为通用过滤器1、除油过滤器2和除油蒸汽过滤器3，过滤的精度可以达到0.003um，可以达到分子筛6使用需求。

机车自带空气压缩机所提供的总风气源压力达到650-900kPa，无法直接输送至分子筛使用，因而在除油蒸汽过滤器3之后的管路上设置有调压阀4，经过调压阀4降压至200kPa左右以供分子筛使用。为确保机车自身用气需求，同时保证氧分子筛6用气不出现盈余浪费，在调压阀4之后的管路上还设置有流量调节阀5，通过流量调节阀5限制高压气体供应。在流量调节阀5之后的管路上还设置有分子筛6，洁净、无油无水的高压气体通过氧分子筛6以变压吸附的形式制取浓度90％以上的富氧气体，经机车上的供氧管路(未示出)输送至各供氧点以供司乘人员使用。

本发明以机车总风气源(供气压力可达650～900kPa之间)作为主气源供制氧机使用，制氧系统将总风气源通过调压阀将气源气压降低至200kPa左右，再供给分子筛吸附塔制取氧气。机车总风具有高压、稳定、清洁、流量巨大等特点，远胜于现有方案制氧机自带的压缩机，总风风压不会随海拔变化而出现衰减，且制氧机所需压缩气体量相较总风空气压缩机量很小，不会影响整车用气。

制动气源取风点安装在总风干燥器后，经干燥器过滤后的空气干燥、洁净、具有一定压力，并且不影响制动风缸保压能力。制动气源与制氧机进气口之间设计有水汽、油气过滤装置、调压阀装置，确保进入制氧机内部的气源干净、干燥并具有一定压力。

同时制氧系统自带备用空气压缩机，以便在机车出现故障或其他紧急情况下总风气源无法提供高压气体时可以自制压缩气体，保障氧气的制备供应，确保司乘人员的安全用氧。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。