Xí nghiệp Đầu máy Hà Nội đang quản lý, sửa chữa và vận hành 30 đầu máy Đổi mới D19E do Nhà máy Đầu máy Tư Dương – Trung Quốc thiết kế chế tạo và Nhà máy Xe lửa Gia Lâm lắp ráp. Sau thời gian khai thác sử dụng, bộ phận cung cấp gió nén của đầu máy D19E đã thường xuyên hư hỏng két làm mát gió nén của máy nén khí (tắc két, bục vỡ két, dầu bôi trơn lẫn nước khi thời tiết có độ ẩm cao...) làm kéo dài thời gian máy dừng sửa chữa, tăng chi phí vật tư phụ tùng thay thế và ảnh hưởng đến chất lượng vận tải của ngành.

Để khắc phục tình trạng trên, được sự tạo điều kiện, động viên của Giám đốc xí nghiệp, anh Hà Minh Sơn - kỹ sư đầu máy đã cùng anh em trong phòng Kỹ thuật bàn bạc, nghiên cứu, phân tích tìm nguyên nhân dẫn đến hư hỏng két và hiện tượng dầu bôi trơn thường xuyên bị lẫn nước. Mục tiêu của đề tài: Chế tạo loại van xả tự động, chỉ cần một van điện không điều khiển nhưng thực hiện được hai chức năng khởi động máy nén không tải và xả triệt để cặn dầu nước, chất cặn bẩn tồn đọng trong két, tránh được hư hỏng máy nén và tắc két, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc cho máy nén khí. 

Sau một thời gian nghiên cứu phân tích nguyên nhân dẫn đến hư hỏng là do máy nén khí 1.6/9-1 lắp trên đầu máy D19E không có van xả cặn dầu, nước tự động của két làm mát khí nén cấp I. Một vài máy nén có lắp van xả cặn bằng tay, số còn lại không lắp van xả cặn. Đầu máy D19E thường xuyên vận hành thời gian dài với cường độ cao nên lượng nước, cặn tạp chất tồn đọng trong két không xả kịp đã theo đường dẫn gió vào cửa nạp của xi lanh cấp II bị nén qua miệng các xéc măng lọt xuống các te máy nén, từ đó gây ra hiện tượng dầu bôi trơn của máy nén bị lẫn nước, màng dầu bôi trơn không còn tác dụng, dẫn đến nhanh mòn bạc biên, hư hỏng xi lanh và các chi tiết khác của máy nén. Khi máy nén hoạt động, nhiệt độ tăng cao thì hơi nước và chất lỏng của dầu bôi trơn hóa hơi, các tạp chất khô cứng sẽ bám vào thành ống làm hẹp các đường thông trao đổi nhiệt, nếu tình trạng này kéo dài sẽ dẫn đến tắc, bục vỡ két, gây hỏng động cơ điện lai máy nén. Sau thời gian khảo sát, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số van xả tự động đang được sử dụng trên đầu máy D12E, D19E đã xác định được những ưu điểm, nhược điểm để tìm ra giải pháp tối ưu cho đề tài. Nhược điểm của máy nén khí đang lắp trên đầu máy D19E là: Loại van này chỉ dùng để xả gió cho việc khởi động máy nén khí hoạt động không tải, vì vậy khi sử dụng cho việc xả nước, cặn dầu và các tạp chất két làm mát của máy nén khí không phù hợp. Do cấu tạo ty đẩy hai đầu có mối ghép ren cố định piston điều khiển và van xả liền một khối, việc đóng kín van xả nhờ lực lò xo hồi vị để làm kín; đường gió xả ra ngoài nằm ở phía trên van xả, vì vậy trong quá trình làm việc, lò xo hồi vị sẽ bị biến tính, không đủ lực ép để đóng kín van dẫn đến hao hụt lượng gió nén và hiệu suất của máy nén. Đồng thời kết cấu phức tạp, khó khăn trong việc bảo dưỡng và sửa chữa… Zoăng piston điều khiển không phù hợp, không chịu được rung động lớn, nhiệt độ tương đối cao dẫn đến tuổi thọ ngắn và độ tin cậy thấp.

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo van liên hợp tự động xả cặn két làm mát và khởi động không tải máy nén khí W1.6/9 lắp cho đầu máy D19E” là cần thiết và cấp bách. Ngày 18-4-2012, Tổng giám đốc Liên hiệp Sức kéo ĐS đã ký duyệt đề cương và giao cho anh Hà Minh Sơn - Kỹ sư phòng Kĩ thuật thuộc Xí nghiệp Đầu máy Hà Nội thực hiện. Đề tài đặt ra là: Van phải phù hợp, không làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của các thiết bị khác, nhưng phải đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu đã đặt ra.

Nguyên lý hoạt động máy nén khí (sơ đồ trên) như sau: Không khí đi qua lọc bụi rồi đi vào hai xi lanh thấp áp máy nén khí, gió nén lúc này đạt từ 2,8 bar đến 3,3 bar theo đường dẫn gió đi vào hai phía bên két làm mát. Khí nén đi qua các đường trao đổi nhiệt của két làm mát nhờ quạt thông khí, nhiệt độ lúc này được hạ xuống; nước, dầu và các tạp chất sẽ đọng lại ở đáy két. Khí nén tiếp tục đi qua lá van hút hộp van gió vào xi lanh và cao áp, gió nén lúc này đạt 9,0 bar, gió nén quay về két làm mát cao áp, khí nén đi qua van một chiều (6) và nạp vào thùng gió chính. Khi áp suất thùng gió chính đạt 9,0 bar, van điều áp sẽ ngắt điện các công tắc tơ 3KM – 4KM điều khiển máy nén ngắt điện dẫn đến máy nén khí ngừng hoạt động. Khi máy nén hoạt động nạp gió ban đầu hoặc khi áp suất trong thùng gió chính đạt thấp hơn 7,5 bar, tiếp điểm thường mở của van điều áp nối điện cho van điện không điều khiển van liên hợp xả, đường gió chính nằm ở thân van qua clăpê của van điện không mở đường gió nằm trong thân van đến hai nắp của hai xi lanh điều khiển (4), đẩy piston đi xuống thông qua ty đẩy (5) mở hai van xả (11). Lúc này gió nén từ két làm mát cao áp và gió nén từ két làm mát thấp áp chờ sẵn ở phía dưới van xả gió qua lỗ (8) để xả gió ra ngoài. Sau thời gian 3 giây van điện không ngắt điện, van ngừng xả gió nén qua van một chiều (5) nạp gió vào thùng gió chính.

Khi máy nén ngừng hoạt động, tiếp điểm thường đóng của van điều áp lại nối điện cho van điện không hoạt động, lúc này máy nén theo quán tính và động năng quay thêm một thời gian ngắn, lợi dụng tính năng này cặn bẩn của két phía cao áp và thấp áp lại được xả ra ngoài. Thiết kế chỉ sử dụng một van điện nhưng điều khiển hai xi lanh hoạt động. Két làm mát máy nén được xả hai lần cho một chu trình hoạt động, cặn bẩn, dầu và nước gần như được xả hết.

Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, van liên hợp xả cặn két làm mát đã được Xí nghiệp Đầu máy Hà Nội lắp chạy thử trên đầu máy D19E – 906. Đây là van liên động xả cặn, không tải hoàn toàn mới, có nhiều tính năng ưu việt, có kiểu dáng, cấu tạo phù hợp để lắp trên đầu máy D19E. Van hoạt động đạt hiệu quả tốt, ổn định, không xảy ra sự cố; không xảy ra hiện tượng đọng cặn dầu, nước ở đáy két làm mát bơm gió; không có hiện tượng tắc két làm mát như trước đây.

Đề tài đã giải quyết khó khăn cho Xí nghiệp Đầu máy Hà Nội trong việc giảm các sự cố chạy tàu; giảm chi phí và giảm giờ dừng sửa chữa, tăng tuổi thọ của két; xí nghiệp chủ động được công nghệ chế tạo, đáp ứng được phụ tùng thay thế các van xả tự động khi bị hư hỏng.

Tháng 10-2012, đề tài đã được Hội đồng Khoa học công nghệ của Liên hiệp Sức kéo ĐS tổ chức nghiệm thu và đánh giá cao hiệu quả đề tài.

Trần Nhờ (Tổng hợp)