Tiêu chuẩn TCVN 14562:2025 Ứng dụng đường sắt - Hệ thống hãm - Chất lượng khí nén

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 14562:2025

ISO 4975:2022

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - HỆ THỐNG HÃM - CHẤT LƯỢNG KHÍ NÉN CHO CÁC THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Railway applications - Braking System- Quality of compressed air for pneumatic apparatus and systems

 

Lời nói đầu

TCVN 14562:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 4975:2022.

TCVN 14562:2025 do trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

Lời giới thiệu

Chất lượng của khí nén xác định từ các cấp chất lượng được quy định trong tiêu chuẩn này và được xây dựng dựa trên TCVN 11256-1:2015 (ISO 8573-1:2010).

Tiêu chuẩn này dành riêng cho các ứng dụng trong lĩnh vực đường sắt và các yêu cầu đặc thù đối với các thiết bị tạo và xử lý khí nén (AGTU) cũng như các thiết bị chức năng xử lý khí nén.

 

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - HỆ THỐNG HÃM - CHẤT LƯỢNG KHÍ NÉN CHO CÁC THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Railway applications - Braking System- Quality of compressed air for pneumatic apparatus and systems

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các cấp chất lượng của khí nén được tạo ra bởi các thiết bị tạo và xử lý khí nén (AGTU) và/hoặc được sử dụng trong các thiết bị và hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các AGTU cũng như có thể áp dụng cho tất cả các thiết bị và hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 11256 (ISO 8573) (tất cả các phần), Không khí nén - Phương phương xác định tạp chất.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa được nêu trong TCVN 11256-1 (ISO 8573-1) và các thuật ngữ, định nghĩa dưới đây.

3.1

Kết tụ (coalescence)

Quá trình trong đó các phần tử chất lỏng lơ lửng kết hợp lại với nhau tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn.

3.2

Bộ lọc (filter)

Thiết bị dùng để tách tạp chất khỏi dòng chất liệu mà chúng đang lơ lửng trong đó.

3.3

Tạp chất (contaminant)

Các chất hoặc hỗn hợp ở dạng rắn, lỏng hoặc khí có thể gây ảnh hưởng bất lợi đến hệ thống.

3.4

Ngưng tụ (condensate)

Chất lỏng được hình thành do quá trình kết tụ.

3.5

Nhiệt độ môi trường (ambient temperature)

Nhiệt độ xung quanh thiết bị tạo và xử lý khí nén (AGTU).

CHÚ THÍCH: Xem Hình 2, vị trí 16 trong phần chú dẫn.

4 Đơn vị và các từ viết tắt

4.1 Đơn vị

Tiêu chuẩn này sử dụng hệ đơn vị SI. Tuy nhiên, để phù hợp với thông lệ của đường sắt tiêu chuẩn về khí nén, trong tiêu chuẩn này có sử dụng một số đơn vị không thuộc hệ SI, như:

- Đối với áp suất, sử dụng đơn vị “bar”: 1 bar = 10 ⁵ Pa;

- Đối với thể tích, sử dụng đơn vị “lít”: 1 l = 10 ^-3 m ³ .

Các đơn vị được sử dụng cho các loại tạp chất khác nhau được quy định trong Bảng 1. Để biết thêm thông tin chi tiết về tạp chất, xem Phụ lục A.

Bảng 1 - Các đơn vị được sử dụng cho các loại tạp chất khác nhau

4.2 Từ viết tắt

5 Hệ thống khí nén

5.1 Yêu cầu chung

Sự phân chia hệ thống khí nén được trình bày trong tiêu chuẩn này mang tính lý thuyết. Tuy nhiên, việc phân chia này sẽ tương ứng với các quy định về kết cấu thường được áp dụng phổ biến trên phương tiện đường sắt.

5.2 Phân chia hệ thống thành các thiết bị chức năng

Hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt được chia thành các thiết bị chức năng như được thể hiện trong Hình 1.

Việc có mặt của từng thiết bị chức năng được tính toán xác định theo kiểu loại phương tiện.

CHÚ THÍCH: Các yêu cầu trong tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho hệ thống cấp khí nén từ bên ngoài được sử.dụng trên phương tiện đường sắt.

Hình 1 - Các thiết bị chức năng của hệ thống khí nén

6 Đặc tính của các thiết bị cấu thành các thiết bị chức năng

6.1 Thiết bị tạo và xử lý khí nén (AGTU)

6.1.1 Hút khí

Thiết bị chức năng hút khí có thể bao gồm:

- Bộ lọc khí đầu vào: nhằm ngăn ngừa hư hại cho máy nén khí bằng cách giảm thiểu tạp chất trong môi trường không khí.

6.1.2 Tạo khí nén

Thiết bị chức năng tạo khí nén có thể bao gồm:

- Các loại máy nén khí (ví dụ: máy nén kiểu piston, trục vít, cánh gạt);

- Bộ lọc khí đầu ra.

6.1.3 Xử lý khí nén

Thiết bị chức năng xử lý khí nén được sử dụng nhằm đạt được chất lượng khí nén yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cho các thiết bị và hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt trong các điều kiện môi trường đã được xác định trước.

Thiết bị chức năng này có thể bao gồm:

- Bộ tách và lọc chất lỏng dùng để loại bỏ một số tạp chất từ máy nén khí;

- Bộ sấy khí được đặc trưng bởi điểm sương dùng để giảm độ ẩm trong khí nén;

- Bộ lọc đầu ra nhằm giữ lại các tạp chất tạo ra từ bộ sấy khí.

6.2 Lưu trữ và phân phối khí nén

Hệ thống khí nén bao gồm các bình chứa và đường ống để dùng phân phối, cùng các bình chứa chính để lưu trữ khí nén.

6.3 Sử dụng khí nén cho mục đích hãm

Hệ thống hãm: tổ hợp bao gồm tất cả các thiết bị khí nén được sử dụng cho mục đích hãm phương tiện đường sắt.

6.4 Sử dụng khí nén cho các thiết bị phụ

Thiết bị phụ: tổ hợp bao gồm tất cả các thiết bị khí nén có trên phương tiện đường sắt, ngoại trừ các thiết bị được sử dụng để đảm bảo chức năng hãm.

7 Xác định các cấp chất lượng khí nén

Để xác định các cấp chất lượng khí nén thì mẫu thử được lấy từ tổng lưu lượng khí nén tại cửa ra của AGTU.

Các phép đo phải được thực hiện với nhiệt độ khí đầu vào của máy nén là 20 °C ± 5 °C (vị trí 1 trong Hình 2), ngoại trừ các phép đo để xác định các cấp độ ẩm, trong đó nhiệt độ khí đầu vào của máy nén đã được xác định (xem Bảng 3). Khi AGTU được thử nghiệm độc lập thì không khí làm mát (vị trí 4 trong Hình 2) và môi trường không khí của bộ sấy khí (vị trí 16 trong Hình 2) phải giống với không khí tại đầu vào của máy nén (vị trí 1 trong Hình 2). Áp suất tại cửa ra của AGTU (vị trí 19 trong Hình 2) phải được thiết lập là 9 bar ± 0,5 bar.

Mật độ khối lượng của nước, dầu và các hạt rắn trong khí nén thay đổi do sự thay đổi đột ngột của lưu lượng khí nén, do sự mài mòn của các chi tiết cũng như do sự thay đổi về lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và điều kiện môi trường.

CHÚ THÍCH: Dầu và nước ở pha lỏng bám một phần vào thành và hình thành một lớp màng hoặc các vệt mỏng.

Chất lượng khí nén đối với hạt rắn phải được đo theo các phương pháp thử nghiệm được quy định trong TCVN 11256-4 (ISO 8573-4) (đối với các cấp từ 0 đến 5 trong Bảng 2).

Độ ẩm (điểm sương) phải được đo theo các phương pháp thử nghiệm được quy định trong TCVN 11256- 3 (ISO 8573-3), ngoại trừ áp suất tại cửa ra của AGTU phải là 9 bar ± 0,5 bar và các điều kiện nhiệt độ được xác định trong tiêu chuẩn này.

Chất lượng khí nén đối với dầu phải được đo theo các phương pháp thử nghiệm được quy định trong TCVN 11256-2 (ISO 8573-2) và TCVN 11256-5 (ISO 8573-5).

Tất cả các phép đo phải được thực hiện trong một hệ thống đã được làm ổn định và phù hợp với TCVN 11256 (ISO 8573) (tất cả các phần). Các kết quả đo cấp chất lượng của hệ thống khí nén thường dựa trên giá trị trung bình của một số lượng xác định các phép đo được thực hiện trong một khoảng thời gian nhất định trong quá trình đánh giá.

Chất lượng khí nén được coi là suy giảm nếu cấp độ sạch tăng lên ít nhất một cấp.

Cần tiến hành kiểm chứng để đảm bảo rằng chất lượng khí nén không bị suy giảm trong suốt vòng đời hoạt động của AGTU.

Nếu tiến hành kiểm chứng thì phải xem xét các yếu tố sau:

- Điều kiện vận hành (chu kỳ làm việc, điều chỉnh áp suất);

- Điều kiện môi trường (rung động, dải nhiệt độ môi trường);

- Kế hoạch bảo trì.

Nếu không thực hiện kiểm chứng, phải sử dụng hệ thống giám sát để phát hiện các hư hỏng có thể dẫn đến sự suy giảm chất lượng khí nén.

Một số phương án kiểm chứng chất lượng khí nén được trình bày trong Phụ lục B.

CHÚ DẪN

Hình 2 - Ví dụ về cấu hình thử nghiệm AGTU

8 Các cấp chất lượng khí nén

8.1 Điều kiện tham chiếu

Để chuẩn hóa kết quả thử nghiệm, phải áp dụng các điều kiện tham chiếu sau:

- Nhiệt độ: 20 °C;

- Áp suất không khí tuyệt đối: 1 bar;

- Áp suất hơi nước tương đối: 0.

8.2 Đặc tính của các cấp chất lượng

Các giá trị đặc trưng cho các cấp chất lượng của các loại tạp chất khác nhau được thể hiện trong các Bảng 2, 3 và 4.

Có thể xác định chất lượng khí nén liên quan đến hàm lượng hơi nước trong các trường hợp nhiệt độ giới hạn khác với -40 °C (nhưng thấp hơn 0 °C) và/hoặc khác với +70 °C (nhưng cao hơn +40 °C). Giá trị A cần được đáp ứng phải xác định bằng phép nội suy tuyến tính trong các khoảng nhiệt độ giới hạn. Ký hiệu chất lượng khí nén (xem 8.3) phải nêu rõ các giá trị nhiệt độ giới hạn đã được tính đến. Ví dụ được trình bày trong Phụ lục c đối với dải nhiệt độ -25 °C đến +50 °C.

CHÚ THÍCH 1: Thử nghiệm với T ₀ = 70 °C thể hiện điều kiện vận hành tạm thời trong một tình huống cụ thể (ví dụ: sau khi dừng hoạt động mà không có thông gió trong điều kiện môi trường nóng) và không đại diện cho điều kiện vận hành lâu dài.

Việc xác định chất lượng khí nén phải được đánh giá trên bệ thử nghiệm. Chất lượng khí nén cũng có thể được kiểm tra trực tiếp trên phương tiện đường sắt.

Trong quá trình thử nghiệm trên bệ thử nghiệm thì nhiệt độ môi trường phải giống với T ₀ (vị trí 1 trong Hình 2).

Trong trường hợp thử nghiệm được thực hiện trực tiếp trên phương tiện đường sắt, nhiệt độ khí đầu vào của máy nén và nhiệt độ môi trường có thể khác nhau. Nhiệt độ khí đầu vào phải nằm trong dải quy định tại 8.4.

Hàm lượng hạt rắn trong môi trường không khí xung quanh có thể ảnh hưởng đến kết quả đo và độ lặp lại của kết quả đo hàm lượng hạt rắn tại cửa ra của AGTU. Trong quá trình thử nghiệm, phải đặc biệt chú ý đến độ sạch của không khí đầu vào của AGTU. Hàm lượng hạt rắn trong môi trường không khí phải được công bố.

CHÚ THÍCH 2: Giá trị điển hình về độ sạch của môi trường không khí được quy định trong Chỉ thị EU 2008/50/EC[3].

Bảng 2 - Các cấp độ sạch của khí nén đối với hạt rắn

Bảng 3 - Các cấp độ sạch của khí nén đối với độ ẩm

Bảng 4 - Các cấp độ sạch của khí nén đối với tổng mật độ dầu

8.3 Ký hiệu độ sạch của khí nén

Tại bất kỳ điểm nào được xác định, ký hiệu độ sạch của khí nén phải theo đúng thứ tự và bao gồm các thông tin sau:

1) “Độ sạch của khí nén TCVN 14562 (ISO 4975)”;

2) Cấp độ sạch đối với hạt rắn;

3) Cấp độ sạch đối với độ ẩm;

4) Cấp độ sạch đối với tổng mật độ dầu;

5) Dải nhiệt độ khí nén đầu vào.

Nếu cấp của một loại tạp chất cụ thể 2, 3 hoặc 4 không được quy định thì ký hiệu cấp đó phải được thay thế bằng dấu gạch ngang.

VÍ DỤ:

- Độ sạch của khí nén TCVN 14562 (ISO 4975) 4 - 4 - — [-25 °C; 70 °C];

- Độ sạch của khí nén TCVN 14562 (ISO 4975) 5 - 3 - 4 [-30 °C; 60 °C].

CHÚ THÍCH: ở châu Âu, dải nhiệt độ khí đầu vào của máy nén được xác định theo cấp nhiệt độ trong EN 50125-1.

8.4 Ứng dụng cho hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt

Ngoại trừ các ứng dụng đặc thù (ví dụ: mạng lưới kín), độ sạch của khí nén do AGTU tạo ra phải đạt: “Độ sạch của khí nén TCVN 14562 (ISO 4975) 3-3-4 [-25 °C; 50 °C]” hoặc tốt hơn.

 

Phụ lục A

(tham Khảo)

Các tạp chất

A.1 Yêu cầu chung

Ba loại tạp chất chính (hạt rắn, nước, dầu) có sự ảnh hưởng lẫn nhau (ví dụ: Bụi mịn kết tụ lại thành các hạt rắn thô khi có mặt dầu hoặc nước thì dầu và nước sẽ nhũ hóa với nhau). Chúng cũng có thể lắng đọng hoặc ngưng tụ (hơi dầu hoặc hơi nước) trong hệ thống đường ống, do đó xuất hiện hiện tượng tạo thành khối kết tụ.

A.2 Hạt rắn

Bụi (các hạt rắn) xâm nhập vào máy nén khí và hệ thống đường ống.

- Máy nén: Kích thước trung bình của các hạt rắn có xu hướng tăng lên cùng với mật độ bụi trong môi trường không khí.

- Đường ống: Khi thao tác hoặc vận chuyển các ống, tất cả các đầu hở phải được bịt kín để ngăn chặn sự xâm nhập của các vật lạ. Các ống cần được làm sạch và bịt kín theo đúng quy trình đã được khách hàng chấp thuận.

A.3 Nước

Môi trường không khí luôn chứa hơi nước. Khi không khí này được nén, áp suất riêng của hơi nước sẽ tăng lên nhưng nước chưa bị ngưng tụ do nhiệt độ đồng thời tăng trong quá trình nén. Không khí sau đó được làm mát (ví dụ: trong bộ làm mát trung gian hoặc cuối cùng), trong hệ thống phân phối hoặc trong quá trình giãn nở tại một thiết bị, nước có thể ngưng tụ thành các giọt nhưng không khí vẫn duy trì bão hòa hơi nước. Độ ẩm này có thể gây ra ăn mòn, đóng băng, v.v.

A.4 Dầu (dầu khoáng, dầu tổng hợp hoặc dầu bán tổng hợp)

Trong các máy nén có buồng nén được bôi trơn, không khí tất nhiên sẽ mang theo dầu. Không khí từ các máy nén không bôi trơn (loại khô) cũng có thể chứa vết dầu do hút phải dầu lẫn trong môi trường không khí.

Dầu trong khí nén có thể tồn tại ở ba dạng khác nhau:

- Dạng lỏng;

- Dạng sương;

- Dạng hơi.

 

Phụ lục B

(tham khảo)

Kiểm chứng chất lượng khí nén trong suốt vòng đời hoạt động

B.1 Yêu cầu chung

Việc kiểm chứng chất lượng khí nén trong suốt vòng đời hoạt động nên được thực hiện đối với ba loại tạp chất. Mỗi loại tạp chất có thể được quản lý thông qua một quy trình kiểm chứng riêng.

Sự suy giảm chất lượng khí nén được xác định tại Điều 7.

B.2 Kiểm chứng dựa trên kinh nghiệm vận hành

Việc kiểm chứng có thể sử dụng các phép đo chất lượng khí nén từ một AGTU tương đương hoặc các thiết bị xử lý khí nén có nguyên lý làm việc và điều kiện vận hành tương tự (các điều kiện môi trường, đại diện cho ứng dụng cụ thể). Phép đo chất lượng khí nén theo tiêu chuẩn này nên được thực hiện ngay trước kỳ đánh giá chất lượng khí nén định kỳ đã được lên lịch trong quá trình bảo trì định kỳ AGTU, đối với AGTU sử dụng cùng công nghệ máy nén, lưu lượng khí nén và kế hoạch bảo trì. Tùy vào điều kiện thực tế, các phép đo theo tiêu chuẩn này có thể được tiến hành trực tiếp trên phương tiện đường sắt hoặc trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm ở cấp AGTU hoặc cấp thiết bị xử lý khí nén.

Việc đánh giá chất lượng khí nén được thực hiện trên bệ thử nghiệm nhưng cũng có thể được kiểm tra trực tiếp trên phương tiện đường sắt.

Đối với thử nghiệm bộ sấy khí trong phòng thí nghiệm, có thể tham khảo TCVN 9453 (ISO 7183).

B.3 Kiểm chứng dựa trên các thử nghiệm AGTU

Trong quá trình thử nghiệm chất lượng khí nén, hệ thống xử lý khí nén thường được thử nghiệm trong các điều kiện làm việc tĩnh với áp suất, nhiệt độ và lưu lượng khí nén liên tục. Những điều kiện này đã được đơn giản hóa, chỉ đại diện cho điều kiện vận hành danh nghĩa được tính toán cho thiết kế cơ bản và không phản ánh đầy đủ các điều kiện biến thiên đặc trưng trong vận hành thực tế trên phương tiện đường sắt.

Mục tiêu là để chứng minh độ bền vững của hệ thống AGTU, nhằm thể hiện khả năng phục hồi của nó sau khi chịu quá tải tạm thời.

Việc chứng minh sự phù hợp có thể được thực hiện đồng thời trong quá trình thử nghiệm điển hình của thiết bị đang thử nghiệm (DOT).

Cần thực hiện các bước sau:

a) Đo chất lượng khí nén trên DOT mới trong các điều kiện đã xác định, ở nhiệt độ môi trường 20 °C ± 2 °C, với lưu lượng khí nén liên tục cho đến khi đạt điểm sương ổn định.

b) Giảm mức độ ẩm của khí nén xử lý xuống độ hạ điểm sương 0 K, so với không khí môi trường (vị trí 11 trong Hình 2), theo cách có kiểm soát, ví dụ: chặn quá trình tái sinh và duy trì lưu lượng khí nén liên tục.

c) Khôi phục hệ thống về điều kiện nhiệt độ môi trường 20 °C ± 2 °C, cho đến khi đạt điểm sương ổn định.

d) Kiểm tra xem DOT đã khôi phục về trạng thái ban đầu +1 cấp đối với dầu và hạt rắn hay chưa; độ hạ điểm sương không được tăng quá 20 K so với giá trị xác định tại bước a).

CHÚ THÍCH: DOT có thể là AGTU hoàn chỉnh hoặc thiết bị chức năng xử lý khí nén.

Đối với việc thử nghiệm các bộ sấy khí trong phòng thí nghiệm, có thể tham khảo tiêu chuẩn ISO 7183.

B.4 Kiểm chứng dựa trên phân tích hệ thống AGTU

Nếu hệ thống được trang bị các thiết bị xử lý thích hợp nằm sau bộ sấy khí (ví dụ: bộ lọc sau để loại bỏ tạp chất rắn, xem vị trí 10 trong Hình 2) thì quá trình kiểm chứng có thể được xem là đạt yêu cầu.

Một thiết bị xử lý được xem là thích hợp khi các đặc tính lọc của nó phù hợp với cấp hạt rắn yêu cầu.

 

Phụ lục C

(tham khảo)

Ví dụ về dải nhiệt độ

Một ví dụ về dải nhiệt độ -25 °C đến 50 °C được nêu trong Bảng C.1.

Cột T ₀ = -25 °C thay thế cho cột T ₀ = -40 °C và cột T ₀ = 50 °C thay thế cho cột T ₀ = 70 °C trong Bảng 3.

Bảng C.1 - Dải nhiệt độ

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 9453 (ISO 7183), Máy sấy không khí nén - Quy định kỹ thuật và thử nghiệm.

[2] EN 50125-1, Railway applications - Environmental conditions for equipment - Part 1: Rolling stock and onboard equipment (Ứng dụng đường sắt - Điều kiện môi trường đối với thiết bị - Phần 1: Phương tiện đường sắt và thiết bị trên tàu)

[3] Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe. OJ L 152, 11.6.2008, p. 1-44. Current consolidated version: 18/09/2015 (Chỉ thị 2008/50/EC của Nghị viện Châu Âu và Hội đồng Châu Âu ngày 21 tháng 5 năm 2008 về chất lượng không khí xung quanh và không khí sạch hơn cho Châu Âu. Công báo chính thức: OJ L 152, 11/6/2008, trang 1-44. Phiên bản hợp nhất hiện hành: 18/09/2015).

 

Mục lục

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Đơn vị và các từ viết tắt

4.1 Đơn vị

4.2 Từ viết tắt

5 Hệ thống khí nén

5.1 Yêu cầu chung

5.2 Phân chia hệ thống thành các thiết bị chức năng

6 Đặc tính của các thiết bị cấu thành các thiết bị chức năng

6.1 Thiết bị tạo và xử lý khí nén (AGTU)

6.2 Lưu trữ và phân phối khí nén

6.3 Sử dụng khí nén cho mục đích hãm

6.4 Sử dụng khí nén cho các thiết bị phụ

7 Xác định các cấp chất lượng khí nén

8 Các cấp chất lượng khí nén

8.1 Điều kiện tham chiếu

8.2 Đặc tính của các cấp chất lượng

8.3 Ký hiệu độ sạch của khí nén

8.4 Ứng dụng cho hệ thống khí nén của phương tiện đường sắt

Phụ lục A (Tham khảo) Các tạp chất

Phụ lục B (tham khảo) Kiểm chứng chất lượng khí nén trong suốt vòng đời hoạt động

Phụ lục C (tham khảo) Ví dụ về dải nhiệt độ

Thư mục tài liệu tham khảo