膜式干燥器在轨道交通行业制动系统中的运用
摘要：膜式干燥器作为一种新型干燥器出现在轨道交通行业，本文从膜式干燥器的干燥原理、性能特点介绍膜式干燥器运用过程中需要注意的项点，及如何提高其性能的注意项点。
关键词：膜式干燥器；运用注意项点；安装要点
1 导言
在轨道交通行业，列车许多部件使用压缩空气作为媒介，例如制动系统。压缩空气是直接从大气中取得的，大气中必然会混有水份。空气中含有的水份的限度量（饱和水蒸气）根据温度的变化而变化，温度越低其含有的水份越少，反之温度越高，含水能力越大。当空气被压缩后，动能转换成压能，气体体积变小，温度升高，随着温度冷却，其含水能力下降，部分气态水分子以液态水析出，此时的压缩空气为饱和水蒸气，压缩空气随着输送管路输送的各执行部件，其温度将进一步降低，如果不在输送前将其中的水份除掉，将会有更多的液态水析出，析出的水份将腐蚀车上管路及相关运动部件，造成设备故障，影响列车行车安全。
图 1 饱和水蒸气量与温度的关系
因此，在压缩空气输送到各执行部件前，需对其进行干燥，去除其中的水份，使其成为不饱和蒸汽，即便后续温度降低，也不会有液态水析出，不会影响相关部件的寿命。目前传统的方法是使用分子筛作为吸附式材料进行压缩空气干燥，例如单塔或双塔干燥器。因为分子筛在单位时间内吸收水分的能力是有限的，故单塔干燥器需定期进行反吹再生，无法持续干燥；双塔干燥器虽然能实现一台再生，一塔干燥，但其切换时会较大冲击，造成分子筛破裂，干燥后的压缩气体含尘量增加。不管是单塔还是双塔干燥器，其再生均需其他阀进行控制，运动部件容易出现老化故障，所以存在一定弊端，针对这些弊端的改进，诞生了更优优势的干燥器----膜式干燥器。
2 膜式干燥器干燥原理介绍
干燥器内部装有许多中空的纤维，并在纤维内壁上有选择性渗透膜。纤维材料只让水分子通过壁面到达纤维外侧。
当无液态水、无油的压缩空气沿中空纤维管内腔流动时，各种气体的分压在中空纤维丝管的高压侧（原料侧）与低压侧（渗透侧）所形成的驱动力—分压差作用下，溶解系数和扩散系数大的气体（如水汽）优先透过管壁，其余气体（如氮气、氧气等）相对受到阻隔，从而达到分离的目的。在压力差的作用下，水蒸气分子（H2O）渗透到渗透侧，其他气体空气中其他气体分子：O2，N2，CO2，He，则留在渗余侧，并在压力的推动下到达出气口，从而达到干燥的目的。
图 2 膜式干燥器干燥流程
图 3 膜式干燥器渗透示意
3 膜式干燥器运用注意事项
膜式干燥器是通过中空纤维内壁的渗透膜之间的间隙来分离水分子的，具有较高的精密度，故为保证膜组能正常有效的干燥压缩空气，进入膜组内部的压缩空气必须满足以下几点：
3.1 压缩空气中不能含有任何液态水。
如果含有液态水，压缩空气中的二氧化碳溶于水后能形成碳酸，随着水份的挥发，碳酸浓度会增高，会腐蚀中空纤维。
3.2 压缩空气中含油量必须小于 0.01mg/m³
油分子进入膜组后，容易使中空纤维老化，失去原本的弹性，在压力变化下出现断裂现象。
3.3 压缩空气中不能还有直接大于 1μm 的固体颗粒
固体颗粒容易堵住中空纤维上的缝隙，导致水分子渗透不畅，使其失去干燥功能。
4 膜式干燥器安装要点
为了保证膜式干燥器的正常，长久，可靠的工作，需要考虑以下几点：
4.1 足够的过滤精度
通常压缩空气经过冷却器冷却后，能够满足温度不高于环境温度 15℃的要求，故无需进行进一步的降温处理，只需设置一级气水分离器，一级过滤精度为 1μm 的初级过滤器及一级过滤精度为 0.01μm 精密过滤器，这样基本可以除去压缩空气中的液态水、油及固体颗粒。
4.2 定时排污
汽水分离器及过滤器拦截下来的液态水、油及固体颗粒在一段时间内集聚，就有可能随压缩空气流向后方的膜式干燥器，因此就必须设置定时排污，及时将这些会影响膜式干燥器性能的杂质及时排除，在汽水分离器和过滤器下端设置排污电磁阀，设置 2min 强制排污 2s，保证杂质及时排除。
图 4 膜式干燥器前置管路设计示意
4.3 合理的管路布置
压缩空气在进入膜式干燥器前均为饱和状态，当出现温度下降时，就会出现液态水析出，故要求精密过滤器与膜式干燥器之间的管路越短越好，这样就可以避免液态水的析出。
4.4 反吹气处理
反吹气是从膜式干燥器出口引出，其已经为清洁干燥的压缩空气，为提高其干燥能力，可以将其进行加热，使其能带走更多渗透膜渗透出来的水份。
4.5 管路设计
因干燥前的压缩空气含有液态水，故进入膜式干燥器前的管路接头等连接点应尽量采用不锈钢材质或防锈处理，避免因这些部件生锈对膜式干燥器产生影响。
5 结论
对比传统吸附式干燥器，膜式干燥器具有以下优点：
1 无需维护（无动部件，非常可靠）
2 无需电源，无噪音
3 质量轻，结构紧凑
4 垂直或者水平安装均可，节省空间
5 不会产生灰尘或者冷凝物，非常的清洁卫生
6 使用的湿空气范围较宽（压力露点可达-60℃ ）
在充分考虑膜式干燥器的特点及运用环境下，膜式干燥器势必能做的比传统吸附式干燥器更好。
参考文献
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