SS4改型機(jī)車主斷路器故障分析及防范措施

劉學(xué)剛　傅曉倩　古家彬

摘要 本文針對(duì)SS4改型機(jī)車主斷路器故障現(xiàn)象分析其故障原因，從而提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)象；原因；措施

概述：隨著目前真空主斷路器在 SS4 改型機(jī)車上的推廣使用，機(jī)車的可靠性有了明顯的提高。為了充分利用真空主斷路器本身所具備的大容量和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高 SS4 改型機(jī)車的可靠性及性能，本文提出對(duì) SS4 改機(jī)車網(wǎng)側(cè)電路進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的方案， 即改變機(jī)車真空主斷路器的接人電路，從而改變其工作模式，以此來(lái)達(dá)到優(yōu)化機(jī)車網(wǎng)側(cè)電路和提高機(jī)車可靠性和性能的目的。

1.故障現(xiàn)象

SS4改型機(jī)車為兩節(jié)車重聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)某一節(jié)車的保護(hù)動(dòng)作后，需單節(jié)車運(yùn)行時(shí)可以切除故障節(jié)維持運(yùn)行。然而實(shí)際運(yùn)用中乘務(wù)員應(yīng)急處理時(shí)將主斷路器故障隔離開(kāi)關(guān)置故障位，在切除故障節(jié)機(jī)車后容易造成兩節(jié)車主斷路器都不閉合，處理不當(dāng)時(shí)甚至導(dǎo)致機(jī)破，從而給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來(lái)影響。SS4改型機(jī)車劈相機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)，采用分相起動(dòng)。在劈相機(jī)起動(dòng)時(shí)需先投入一個(gè)起動(dòng)電阻，在劈相機(jī)起動(dòng)即將完成時(shí)再甩開(kāi)起動(dòng)電阻進(jìn)入正常工作狀態(tài)。然而實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常存在劈相機(jī)起動(dòng)電阻甩不開(kāi)的現(xiàn)象，造成劈相機(jī)起動(dòng)電阻過(guò)熱燒損，甚至釀成火災(zāi)。

2.故障原因分析

2.1 滅弧室瓷瓶和非線性 電阻瓷瓶炸損

該故障有時(shí)是滅弧室瓷瓶斷損或炸損，有時(shí)是滅弧室瓷瓶與非線性電阻瓷瓶同時(shí)斷損或炸損，為機(jī)車主斷路器的主要破壞性故障。原因主要有：（1）瓷瓶材質(zhì)不佳。材質(zhì)不佳主要是指瓷瓶材質(zhì)具有冷脆性和表面易發(fā)生爬電，在天氣嚴(yán)寒或有霧環(huán)境下更為明顯。 （2）瓷瓶機(jī)械強(qiáng)度低 ，滅弧室瓷瓶受機(jī)械力作用易于斷損。當(dāng)主斷路器動(dòng)靜觸頭開(kāi)斷時(shí) ，儲(chǔ)風(fēng)缸壓力700～900 kpa 的壓縮空氣進(jìn)入滅弧室瓷瓶?jī)?nèi)，打開(kāi)主斷路器動(dòng)靜觸頭，沖力為水平方向。而動(dòng)觸頭及金屬器件質(zhì)量大，且裝于滅弧瓷瓶根部，瓷瓶受重力用，動(dòng)觸頭在滅弧室瓷瓶的壓縮空氣力（機(jī)械力）和動(dòng)觸頭裝置自身重力聯(lián)合作用下開(kāi)閉極易造成斷損，如果是冬季，加上瓷瓶材料冷脆性，約1/3的瓷瓶斷損是在動(dòng)觸頭根部 ，斷損面似平面。這說(shuō)明瓷瓶在與動(dòng)觸頭金屬器件連接處應(yīng)力集中。（3）非線性電阻瓷瓶炸損。由于滅弧室瓷瓶斷損或炸損時(shí)機(jī)車處于正常運(yùn)用工況，主斷路器隔離開(kāi)關(guān)尚在閉合位，高壓大電流瞬間流經(jīng)非線性電阻 ，導(dǎo)致電阻嚴(yán)重過(guò)熱而爆炸。如果氣溫低，電阻瓷瓶?jī)?nèi)外溫差大，內(nèi)部形成水汽 ，非線性電阻瓷瓶爆炸機(jī)率更大。

2.2 主閥卡位

主閥卡位就是主閥活塞卡在主閥閥體中某一位置 ，導(dǎo)致主斷路器儲(chǔ)風(fēng)缸通過(guò)滅弧室直接與大氣相通。在實(shí)際運(yùn)用中，主閥卡位故障率很高 ，而且有時(shí)必須更換整臺(tái)主斷路器 ，嚴(yán)重影響機(jī)車運(yùn)用效率。主閥卡位故障的原因大體分為：（1）主閥閥體和活塞材質(zhì)熱膨脹系數(shù)不同。主閥閥體采用鑄造黃銅，而活塞材質(zhì)采用拉伸黃銅棒加工，拉伸黃銅熱膨脹系數(shù)大于鑄造黃銅，在機(jī)車電氣設(shè)備工作發(fā)熱時(shí)，車內(nèi)溫度高于大氣溫度，活塞膨脹量大，造成卡位。（2）主閥閥體與活塞配合尺寸不盡合理。對(duì)故障的活塞進(jìn)行外圓檢查測(cè)量，發(fā)現(xiàn)外圓直徑在 69 .95 ～69.98mm ，外圓與閥體內(nèi)圓不是全圓接觸，這說(shuō)明機(jī)加工精度。對(duì)狀態(tài)好的主斷路器活塞外圓進(jìn)行測(cè)量 ，大多直徑69.88 mm左 ，證明活塞加工的公差應(yīng)在0.07 ～0.10 mmO 由于活塞結(jié)構(gòu)較?。ㄗ詈竦募s 6 mm），全長(zhǎng)約為 22 mm ，這樣的尺寸公差，機(jī)加工精度得不到保證，活塞的精度低，導(dǎo)致活塞卡在主閥體內(nèi)。

2.3 起動(dòng)閥故障

起動(dòng)閥故障主要是閥桿彎曲變形。分閘閥桿變形造成壓縮空氣無(wú)法進(jìn)入主閥，使主閥進(jìn)風(fēng)閥口打開(kāi)，儲(chǔ)風(fēng)缸的壓縮空氣不能進(jìn)入滅弧室；合閘閥桿變形使壓縮空氣無(wú)法進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，推動(dòng)活塞動(dòng)作完成合閘。

2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯主要指?jìng)鲃?dòng)風(fēng)缸內(nèi)部活塞與銅套間滑動(dòng)不靈活，活塞行程不到位，造成隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法閉合到位。其原因主要有：（1）傳動(dòng)風(fēng)缸套筒與活塞桿的徑 向間隙小。測(cè)量發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)氣缸內(nèi)徑在 63～63.1 mm之間， 而活塞桿直徑在62.98～63.04 mm間 ，有些配合間隙小0.03 mm ，從而導(dǎo)致活塞動(dòng)作卡滯。（2）滑動(dòng)面油脂潤(rùn)滑不良。傳動(dòng)氣缸解體檢查后，組裝前應(yīng)對(duì)各潤(rùn)滑面涂少量潤(rùn)滑油脂。

3.改進(jìn)措施

3.1 控制精度

工藝要求主閥體活塞孔徑不得大70.05mill，主閥活塞直徑不得小于69.85 mill。由此可以算出主閥活塞與主閥活塞孔徑配合間隙不得大于 0.20 mm。但從主斷路器故障分析來(lái)看，主閥活塞體與主閥活塞孔徑配件間隙超過(guò)0.15 mm以后就出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象；低于0.10 mm，主閥活塞在活塞孔內(nèi)不能活動(dòng)自如。針對(duì)以上現(xiàn)象要求在檢修中將主閥活塞與主閥活塞孔徑間隙掌握在0.10～0.15mm范圍之內(nèi)。另外為了解決主閥活塞容易卡位故障，我們改用鋁合金活塞。此類活塞比原用活塞厚1mm，可以解決往復(fù)運(yùn)動(dòng)中心偏差問(wèn)題。

3.2 改進(jìn)高壓 電工瓷瓶材質(zhì)

新造瓷瓶應(yīng)作低溫性能試驗(yàn)和污穢實(shí)驗(yàn)或采用硅橡膠瓷瓶，提高耐寒性和抗表面爬電能力， 以適應(yīng)沿海城市及高寒地區(qū)電氣化鐵路的需要。

3.3 非線性電阻由碳化硅改為氧化鋅

氧化鋅電阻抑制過(guò)電壓性能好，通流容量大，抗老化能力強(qiáng)，能有效防止電阻通過(guò)大電流時(shí)的過(guò)熱燒損。

3.4 改善主閥活塞的制造工藝

閥活塞采用精密控制機(jī)床加工；在活塞與主閥體內(nèi)腔配合尺寸公差選配中，活塞外圓公差盡可能選用下偏差，以保證活塞在閥體內(nèi)腔有一定松動(dòng)量，避免因材料熱膨脹系數(shù)不一導(dǎo)致主 閥卡位。

3.5 注意機(jī)車的檢修和日常保養(yǎng)

為防止主閥活塞卡位以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯，對(duì)運(yùn)用機(jī)車主斷路器進(jìn)行整修。夏季在修機(jī)車前，主斷路器都應(yīng)逐臺(tái)下車整修和檢查，著重檢查主閥活塞外圓處與閥 內(nèi)的接觸松緊量，傳動(dòng)氣缸套筒與活塞的徑向間隙。整修和檢查時(shí)，對(duì)公差不合格的和變形的活塞進(jìn)行處理或更換 ，以提高主斷路器的檢修質(zhì)量。

4.總結(jié)

我們嚴(yán)格控制主閥活塞與活塞孔徑的配合間隙。半年多的實(shí)踐證明，采取的措施是得當(dāng)?shù)?，檢修后的主斷路器再?zèng)]有出現(xiàn)主閥卡位或漏風(fēng)現(xiàn)象。通過(guò)此類故障的解決，充分表明只要認(rèn)真分析原因，制定合理的解決措施，慣性故障是可以得到解決的。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃輝.關(guān)于SS4改型機(jī)車562KA及283AK繼電器控制回路故障的原因分析及改進(jìn)措施[期刊論文]-數(shù)字化用戶，2014（6）