HXD3D型電力機(jī)車空壓機(jī)啟停壓力開關(guān)故障分析及對策

杜健

摘要：為解決HXD3D型電力機(jī)車空壓機(jī)啟停風(fēng)壓值不準(zhǔn)確故障，對故障原因進(jìn)行分析，提出解決措施和優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：HXD3D；壓力開關(guān)；原因分析；改進(jìn)方案

1背景介紹

自2013年批量投產(chǎn)以來，HXD3D型電力機(jī)車在我國大部分鐵路局得到了廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高了我國鐵路運(yùn)輸能力。HXD3D型電力機(jī)車機(jī)車具有起動（持續(xù)）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數(shù)高等特點(diǎn)。

HXD3D型電力機(jī)車空氣系統(tǒng)分為風(fēng)源系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輔助管路系統(tǒng)。其中風(fēng)源系統(tǒng)負(fù)責(zé)為全列車氣動系統(tǒng)提供高品質(zhì)的清潔干燥穩(wěn)定的壓縮空氣。HXD3D型電力機(jī)車采用國際上先進(jìn)的CCBⅡ微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制空氣制動系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有良好的狀況自檢測和故障自診斷功能。

2 問題提出

在機(jī)車運(yùn)行、檢修、入庫檢查等過程中，發(fā)現(xiàn)部分HXD3D機(jī)車不能按照指定壓力值實現(xiàn)空氣壓縮機(jī)的啟動和停止，造成機(jī)車故障。例如：配屬南昌鐵路局集團(tuán)有限公司南昌機(jī)務(wù)段的HXD3D-0616機(jī)車，當(dāng)空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)至940Kpa時，動作值為950±20Kpa的高壓安全閥會噴風(fēng)，空壓機(jī)不停止工作；當(dāng)總風(fēng)降至800Kpa時，壓縮機(jī)又開始重新泵風(fēng)，泵風(fēng)動作頻繁。

3 工作原理

3.1 HXD3D型電力機(jī)車空氣壓縮機(jī)啟停工作原理

HXD3D型電力機(jī)車空氣壓縮機(jī)的啟停工作由調(diào)壓器模塊B01P50控制，如圖1 所示。該模塊位于機(jī)車空氣制動柜上，由P50.72、P50.74、P50.75三個壓力開關(guān)組成。壓縮空氣充入總風(fēng)缸Ⅰ，經(jīng)過截斷塞門A10，上述三個壓力開關(guān)同時檢測風(fēng)管內(nèi)的總風(fēng)壓力值。

如圖2所示，總風(fēng)壓力值與空壓機(jī)啟停之間的邏輯控制關(guān)系為：①當(dāng)機(jī)車總風(fēng)壓力低于750±20Kpa時，P50.72壓力開關(guān)動作，110V電源經(jīng)由843線進(jìn)入機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)，控制單臺壓縮機(jī)組投入工作，總風(fēng)壓力達(dá)到900±20Kpa時壓力開關(guān)動作，843線失電，機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)控制壓縮機(jī)組停止工作；②當(dāng)總風(fēng)壓力低于680±20Kpa時，P50.75壓力開關(guān)動作，110V電源經(jīng)由842線進(jìn)入機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)，控制雙臺壓縮機(jī)組投入工作，總風(fēng)壓力達(dá)到900±20Kpa時停止工作；③當(dāng)總風(fēng)壓力低于500±20Kpa時，P50.74壓力開關(guān)動作，110V電源經(jīng)由844線進(jìn)入機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)，機(jī)車牽引封鎖，保留的總風(fēng)壓力值滿足了機(jī)車的制動和穩(wěn)定停車，確保了列車安全。

3.2 壓力開關(guān)工作原理

HXD3D型電力機(jī)車的空氣管路及制動系統(tǒng)均采用機(jī)械式壓力開關(guān)來檢測各管路部件的氣壓值，主要包括：壓縮機(jī)組啟停壓力開關(guān)、輔助風(fēng)缸壓力開關(guān)、受電弓壓力開關(guān)、停放制動壓力開關(guān)等。

壓縮機(jī)組啟停壓力開關(guān)內(nèi)部裝有氣壓感應(yīng)膜片、壓力彈簧、連桿、微動開關(guān)、壓力彈簧調(diào)節(jié)螺釘?shù)炔考?。?dāng)機(jī)車管路系統(tǒng)內(nèi)部的壓力值低于設(shè)定的壓力開關(guān)整定值時，壓力開關(guān)內(nèi)部的感應(yīng)膜片發(fā)生瞬間輕微變形，通過連桿推動微動開關(guān)的觸發(fā)，控制電路實現(xiàn)導(dǎo)通。當(dāng)內(nèi)部壓力值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大整定值時，在壓力彈簧的作用下，感應(yīng)膜片的自由端產(chǎn)生位移，帶動連桿斷開微動開關(guān)，從而實現(xiàn)了通過感應(yīng)空氣壓力變化控制電路通斷的目的。

4 故障分析及解決措施

（1）根據(jù)空氣壓縮機(jī)工作原理和壓力開關(guān)工作原理，正常工作情況下壓縮機(jī)停止停止泵風(fēng)的總風(fēng)壓力值為900Kpa±20Kpa，上述故障現(xiàn)象中，壓縮機(jī)泵風(fēng)至940Kpa時仍未停止泵風(fēng)，可以判定安全閥A07（950±20Kpa）按照正常工作壓力啟動，對管路系統(tǒng)起到了保護(hù)作用。

（2）單組空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)啟動的壓力值為750±20Kpa，說明控制單組空氣壓縮機(jī)泵風(fēng)的壓力開關(guān)P50.72在風(fēng)壓降至800Kpa時提前動作，其內(nèi)部設(shè)定的整定值存在輕微偏移。壓力開關(guān)整定值出現(xiàn)偏移的原因一般有：①壓力開關(guān)膜片或彈簧受到超過其彈性變形范圍的壓力，無法恢復(fù)到初始狀態(tài)。②壓力開關(guān)內(nèi)有雜質(zhì)，造成連桿、微動開關(guān)出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。③壓力開關(guān)外殼存在密封不良現(xiàn)象，總風(fēng)管風(fēng)壓產(chǎn)生的壓力無法全部施加到感應(yīng)膜片上。

（3）針對（2）中判定的故障原因，當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)空壓機(jī)啟停風(fēng)壓值不正確的故障，并且可以判定為P50.72壓力開關(guān)整定值偏移時，可以采取相應(yīng)的處理方法：①打開壓力開關(guān)P50.72外殼，在安全閥A07起爆后，逆時針輕微旋轉(zhuǎn)壓力開關(guān)主調(diào)整螺釘，當(dāng)空壓機(jī)停止泵風(fēng)時不再調(diào)節(jié)。②斷開壓縮機(jī)開關(guān)，打開總風(fēng)缸排水塞門A12，當(dāng)總風(fēng)壓力值下降至750Kpa時關(guān)閉A12。輕微調(diào)節(jié)壓力開關(guān)副調(diào)整螺釘，當(dāng) TCMS顯示屏上的843線信號變亮（高電平）時，停止調(diào)節(jié)。③如果調(diào)節(jié)方式無效，則需要更換為狀態(tài)正常的壓力開關(guān)，對故障壓力開關(guān)要拆解檢測。此處理方法適用于其他壓力開關(guān)發(fā)生故障的情況。

5 改進(jìn)方案和建議

（1）提高壓力開關(guān)內(nèi)部部件的可靠性，采用更為優(yōu)良的彈性元件，優(yōu)化內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品生產(chǎn)試驗時進(jìn)行嚴(yán)格的測試。

（2）加強(qiáng)日常機(jī)車庫內(nèi)整備、檢修工作等對壓力開關(guān)的檢測和維護(hù)保養(yǎng)，確保其內(nèi)部部件狀態(tài)良好，整定值沒有偏移。對于工作狀態(tài)不良的部件及時進(jìn)行維護(hù)和更換。

（3）由于機(jī)械壓力開關(guān)存在精度低、易卡滯的特性，結(jié)合HXD3D型電力機(jī)車工作原理，對機(jī)車壓縮機(jī)啟停控制方式進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。具體方案為：利用電子壓力傳感器精高、誤差小、可監(jiān)測等特點(diǎn)，采用電子壓力傳感器采集總風(fēng)壓力值，傳入制動系統(tǒng)微機(jī)（IPM），再由TCMS主機(jī)對壓力值進(jìn)行運(yùn)算處理和邏輯判斷，發(fā)出精確的控制電信號。

結(jié)語：

本文著重介紹了壓力開關(guān)的工作原理，結(jié)合HXD3D機(jī)車壓縮機(jī)啟停工作原理，對壓力開關(guān)故障原因進(jìn)行了分析，提出了故障查找方法和解決措施，使機(jī)車空壓機(jī)工作更為精準(zhǔn)、可靠，減少了機(jī)車故障率。

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（作者單位：中國中車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司）