De groei van de volwassenheid van technologie stimuleren

Afbeelding

Treinexploitanten hebben luchtcompressortechnologieën nodig die een hoge mate van operationele efficiëntie combineren met een hoge beschikbaarheid tijdens gebruik onder alle bedrijfsomstandigheden, inclusief een zeer lage inschakelduur. Om aan deze behoefte te voldoen, heeft Wabtec een uitgebreide veldtest en ontwikkeling van de volgende generatie luchtcompressoren uitgevoerd. Wabtec's Buran CSS with Covered/Sector Sealing Piston is een ultramoderne oplossing die bestand is tegen alle bedrijfsomstandigheden, inclusief extreme temperaturen en vochtigheid, en toepassingen met een lage inschakelduur.

Overstappen van gesmeerde naar olievrije compressoren

Sinds decennia zijn treinen uitgerust met luchtcompressoren om hun rem- en veersystemen van stroom te voorzien. Compressortechnologieën voor het spoor waren gebaseerd op bestaande compressortechnologie in de industrie, voornamelijk gesmeerde zuigercompressoren of gesmeerde schroefcompressoren.

Klanten vonden echter dat technologieën voor gesmeerde compressoren enkele ernstige nadelen hadden, waaronder de noodzaak van:

• Dagelijkse olieverificatie
• Bijvullen bij verbruik van de compressor
• Regelmatige vervanging en recycling van olie en filters
• Opslag van de oliehoudende luchtdrogercondensaat aan boord
• Regelmatig legen en recyclen van condensaattanks

Het gebruik van gesmeerde compressoren wordt ook bemoeilijkt door de vereiste inschakelduur. Bij het ontwerpen van het luchtopwekkingssysteem van een trein moet een evenwicht worden gevonden tussen twee tegenstrijdige vereisten: de werkcyclus en de tijd om de trein te vullen tijdens de eerste voorbereiding. Natuurlijk zijn treinoperators op zoek naar de kortst mogelijke vultijd.

Voor de werkcyclus zijn er twee factoren waarmee u rekening moet houden. Ten eerste zijn compressoren thermodynamische machines die zijn ontworpen om warm te werken. Ten tweede wordt tijdens het compressieproces water gescheiden van de lucht en vermengd met de olie wanneer deze condenseert. Tijdens een korte bedrijfscyclus kan de compressor mogelijk niet heet genoeg worden om het water volledig te verdampen. Als u dit water met de olie laat vermengen, kan dit leiden tot ernstige smeerproblemen en kan de compressor ernstig worden beschadigd.

De eerste stappen naar olievrij

Ongeveer 15 jaar geleden begonnen velen in de spoorwegindustrie serieus na te denken over olievrije compressortechnologie. De meest geschikte optie voor gebruik in treinen is de heen en weer gaande zuiger, die het hele vereiste luchtstroombereik kan dekken. Dit varieert van 300 l/min voor korte treinen tot 2.500 l/min voor lange treinen of locomotieven.

Bij Wabtec was onze belangrijkste focus bij de ontwikkeling en validatie van olievrije compressortechnologie de nieuwe wrijvings- en compressietechnologie tussen de zuiger en de cilinder. Na een grondige analyse van slijtage tijdens intensief gebruik kwamen we tot een oplossing die door de meeste marktspelers werd toegepast. Dit bestond uit twee compressiesegmenten en een op PTFE gebaseerd wrijvingsmateriaal op het zuigerlichaam.

Deze oplossing werkte goed in redelijk hoge bedrijfscycli. Bij lage bedrijfscycli waarbij de compressor zijn normale bedrijfstemperatuur niet bereikte, ondervonden we echter voortijdige slijtage van het wrijvings- en compressiemateriaal. Bij bedrijfscycli van slechts 5%, bij langdurig parkeren, of wanneer de koeling van de compressor werd verergerd door een op het dak gemonteerde opstelling, vonden we soms ernstige slijtage.

Met behulp van duty cycle-regelaars kan de werking van de compressor op een acceptabel niveau worden gehouden. Dit wordt bereikt met behulp van een klep op het hoofdleidingcircuit die een gecontroleerd lek veroorzaakt om een minimale inschakelduur van de compressor te garanderen. Dit is echter meer een noodoplossing dan een complete oplossing, en niet ideaal gezien de vraag naar meer energie-efficiëntie.

Verder gaan dan de marktvereisten

De ingenieurs van Wabtec hebben zich tot het uiterste ingespannen om veerkracht op te bouwen tegen lage bedrijfscycli in de heen en weer bewegende olievrije compressortechnologie. Om een oplossing binnen een redelijke termijn te valideren, hebben we een unieke testbank ontwikkeld om een versnelde simulatie te maken van het gebruik van wrijvings- en compressiematerialen onder allerlei omstandigheden. Het is een lange reis geweest om een nieuwe oplossing te ontwikkelen en te valideren, en onze inspanningen hebben hun vruchten afgeworpen.

Afbeelding

Het was duidelijk dat sommige toepassingen voor toepassingen met een lage inschakelduur zouden blijven en dat er daarom een oplossing nodig zou zijn die bestand is tegen dergelijke omstandigheden en een acceptabele levensduur kan bereiken zonder een duty cycle-regulator. Dit is precies wat ons nieuw gepatenteerde CSS-zuigersamenstel en -cilinder nu biedt.

Onze eerste stap was een demonstratie op de testbank. Met een inschakelduur van slechts 5% en een permanent lage temperatuur bereikte de CSS-oplossing gemakkelijk de equivalente revisieperiodiciteit met een grote marge.

De tweede stap was de validatie in de trein. We hebben nu meer dan 500 compressoren in gebruik met de CSS-oplossing. We hebben ervoor gekozen om CSS met prioriteit te implementeren in toepassingen met lage bedrijfscycli en temperaturen, en om regelmatig metingen uit te voeren op deze compressoren. De slijtagesnelheid die we in het veld waarnemen is zelfs beter dan in vergelijkbare gesimuleerde omstandigheden op onze testbank. Zelfs onder deze slechtste omstandigheden weten we dat de CSS-oplossing meer dan 12.000 pompuren kan halen, wat overeenkomt met de gebruikelijke MTBO-compressoren.

Onze volgende uitdaging zal zijn om MTBO verder te brengen dan de gebruikelijke marktvereisten.

We zijn onze klanten dankbaar voor hun vertrouwen tijdens dit hele proces en we zijn erg blij met het behaalde resultaat. We hebben een belangrijke stap gezet in de volwassenheid van de olievrije zuigercompressortechnologie.

De nieuwe generatie Buran-compressoren van Wabtec, Buran CSS, is de nieuwe marktreferentie, zeer goed bestand tegen extreme bedrijfsomstandigheden en ultramodern.