鐵路機(jī)電設(shè)備的常見故障與診斷

劉新泰 郭曉昕 劉炎昭 陳曉東

摘? 要：鐵路機(jī)電設(shè)備作為鐵路運輸?shù)年P(guān)鍵部分，它關(guān)系著鐵路運營能否正常運行。在常規(guī)應(yīng)用中，一旦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，鐵路運行就會受到影響。傳統(tǒng)鐵路機(jī)電檢修，不止需要很長的時間，維修成本也很高，根本達(dá)不到鐵路運營要求。針對鐵路運行期間機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)的各種技術(shù)問題，只有真正掌握機(jī)電設(shè)備運行故障，才能精確、科學(xué)、迅速地給出診斷意見，提出有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：鐵路? 機(jī)電設(shè)備? 故障? 診斷

中圖分類號：U291.12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0062-02

鐵路事業(yè)在交通運輸中發(fā)揮著舉足輕重的作用，隨著鐵路提速、運力增加，對鐵路運輸?shù)臋C(jī)電設(shè)備也提出了更多的要求，而鐵路運輸在應(yīng)用時會受雨、雪等自然環(huán)境影響，發(fā)生零部件磨損與老化等問題。對此，作為鐵路運輸?shù)木S護(hù)人員必須在作業(yè)前做好預(yù)防工作，將可能發(fā)生的問題控制在萌芽期，以減小維修難度，最大程度地確保鐵路運營。在現(xiàn)實工作中，采用行之有效的方法預(yù)防，這樣才能快速發(fā)現(xiàn)、解決問題，從而保障鐵路運輸健康進(jìn)行。

1? 鐵路機(jī)電設(shè)備常見故障

1.1 機(jī)械故障

對于機(jī)械故障類別，根據(jù)故障到整個事故的轉(zhuǎn)化率來看：鐵路機(jī)械故障有漸發(fā)型、突發(fā)型與復(fù)合型，其中漸發(fā)型是最普遍的故障。而在事故前及時做好故障檢修，能最大程度地減小事故發(fā)生率。在檢修技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，可以借助技術(shù)方案將故障消除在萌芽時期，以PDA手持檢測儀與自動化探頭等各種高科技設(shè)備，讓故障在轉(zhuǎn)變成事故前就已消除。

面對機(jī)械故障規(guī)律，結(jié)合“浴盆曲線”的相關(guān)原理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備在初期就處在故障高發(fā)段，受調(diào)試等因素影響，系統(tǒng)與新設(shè)備在配合上處在磨合期，對機(jī)電設(shè)施進(jìn)行密集調(diào)試，故障率明顯會得到控制，直到恢復(fù)正常。在長時間超負(fù)荷運行中，隨著電氣老化，必然會帶來故障，此時就需要技術(shù)改造，對已經(jīng)老化的元件進(jìn)行更換，這樣才能延長設(shè)備使用時間。除此之外，還需要及時做好機(jī)電設(shè)備故障考察工作，特別是機(jī)電設(shè)備故障率對整體系統(tǒng)運行帶來的影響。面對機(jī)械故障原因，除了要整合機(jī)電設(shè)備使用時間與環(huán)境，還要結(jié)合設(shè)備缺陷進(jìn)行綜合判斷。

1.2 機(jī)械零件失效

設(shè)備因為長時間處在超負(fù)荷的工作狀態(tài)下，受外力影響，很容易出現(xiàn)變形損傷，從而影響設(shè)備運行，還會對設(shè)備配合帶來負(fù)面影響，造成連鎖故障。和機(jī)械設(shè)備零件損傷不同的是零件腐蝕與設(shè)備磨損，設(shè)備的關(guān)鍵區(qū)域出現(xiàn)變形會讓設(shè)備失效，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)短路、漏電等電路故障。事實上，機(jī)電設(shè)備一旦投入運行，腐蝕與磨損就已開始。

1.3 機(jī)電設(shè)備常見的故障分類

鐵路機(jī)電設(shè)備常見故障可以從系統(tǒng)性、破壞性與指示性等領(lǐng)域分析如下。

首先，設(shè)備故障有系統(tǒng)性與偶然性之分。電路設(shè)備或者元件松動造成的故障，在系統(tǒng)排查中就能迅速處理，該故障屬于偶然性故障。出現(xiàn)偶然故障的幾率不高，位置比較隱秘，檢查期間很難發(fā)現(xiàn)。對此，鐵路機(jī)電設(shè)備的管理單位必須形成故障檔案，方便后續(xù)檢修。

其次，根據(jù)破損程度可以分成非破壞性與破壞性。破壞性是該設(shè)備在長時間超負(fù)荷工作、機(jī)械腐蝕、磨損的情況下出現(xiàn)的故障，替換故障元件就可達(dá)到檢修設(shè)備的目的。電路設(shè)備性能出現(xiàn)的漏電、短路問題，即非破壞性故障，它可以通過軟件調(diào)試或者重裝的方式檢修。

最后，結(jié)合設(shè)備故障有無指示可以分成診斷指示與有無診斷指示故障。在軟件技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，機(jī)電設(shè)施已經(jīng)推出了硬件與軟件全面自我檢測，對故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位。而智能機(jī)電設(shè)備的發(fā)展，大多數(shù)故障利用系統(tǒng)分析被定義成指示性故障。

2? 機(jī)電設(shè)備的常見故障診斷

2.1 遵循故障診斷原則

當(dāng)下，鐵路設(shè)備檢修人員應(yīng)用最多的是自診斷、故障樹分析、壓力檢測、溫度分析與金相檢測法。為了確保鐵路機(jī)電設(shè)備正常運行，機(jī)電設(shè)備必須按照先外后內(nèi)的順序進(jìn)行。檢測初期，借助科學(xué)安全的檢測方式判定故障區(qū)域和大小，而不是盲目拆修設(shè)備，最好的方式是對癥維修。為了杜絕盲目拆修以及試車重裝等原始的方式，必須按照先機(jī)后電的方式，對相關(guān)設(shè)備機(jī)械故障檢測，再對設(shè)備電路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效檢查。事實上，機(jī)械結(jié)構(gòu)很直觀，檢修期間可以通過觀察設(shè)備外部，確定設(shè)備是否存在打滑、卡死、裂縫等問題，再從細(xì)節(jié)進(jìn)行檢測;同時結(jié)合先干后葉的順序，清楚設(shè)備主次，先對相關(guān)設(shè)備重要部件進(jìn)行檢測，尤其是接口與零件，再對次要部件進(jìn)行有效檢測。

2.2 機(jī)電設(shè)備故障分析

因為機(jī)電設(shè)備涉及的故障類別相對較多，為了能精確、快速地診斷機(jī)電設(shè)備故障，必須對故障進(jìn)行重點劃分。

首先，清楚整個故障診斷的先后順序，判斷零件是否需要更換、設(shè)備是否存在連環(huán)故障。針對偶然性故障，盡量做到逐一排查與檢修。

其次，對于提示故障，優(yōu)先做好檢修工作。面對系統(tǒng)故障，利用設(shè)備的自檢系統(tǒng)做好檢測工作。在正確、科學(xué)的檢測中，借助逐層遞進(jìn)的形式發(fā)掘機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問題的源頭。如果不存在任何故障提示，就需要對整體設(shè)備進(jìn)行排查，及時更換已經(jīng)有破損的元件，再發(fā)掘存在衍生損傷的區(qū)域。

最后，受故障機(jī)理的影響，雖然故障并不是都會變成事故，但會讓機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)惡化，影響系統(tǒng)運行。為了減小故障率，針對有條件修理的故障，第一時間修理。針對非必然故障，以機(jī)電設(shè)備早運行為目標(biāo)，對系統(tǒng)暫停搶修，擬定有效的檢修規(guī)劃，及早維修。

2.3 利用動態(tài)觀念診斷機(jī)電故障

借助動態(tài)觀念判斷機(jī)電設(shè)備故障，借助萬用表對電阻、電流進(jìn)行科學(xué)測量，以發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的短路故障區(qū)域，但少數(shù)線圈因為虛接或者變形出現(xiàn)柔然故障，很難發(fā)現(xiàn)。對此，必須借助高頻諧振測試與阻抗測試等各種新型檢測技術(shù)檢測線圈隱蔽點。當(dāng)出現(xiàn)故障或者轉(zhuǎn)子改變后，阻抗與電感都會出現(xiàn)變化，這也是判別定子問題的關(guān)鍵。先將電流、頻率的基值逐個設(shè)置，然后再增添頻率，認(rèn)真觀察電流變化，并且記錄。如果倍頻電流波動，并且在15%～20%以內(nèi)說明正常，繞組的阻抗復(fù)雜，但是電感始終是重點。其他變化量，可以作為短路的評判依據(jù)，其中三相交流電機(jī)值明顯，所以通過三相交流電機(jī)進(jìn)行故障診斷，如：通過三相交流電機(jī)檢測，所得結(jié)果分別為：-46%、-45%、-41%，表明交流電機(jī)存在短路問題，需要修復(fù);如果所測數(shù)據(jù)是-46%、-46%、-45%，表明短路并不嚴(yán)重。從阻抗來看：電機(jī)電路阻抗和電機(jī)電路自身有關(guān)，它由互感、阻抗、電容與電阻構(gòu)成。在工作期間，無論是定子繞組或者轉(zhuǎn)子繞組，都會讓電機(jī)電路阻抗出現(xiàn)變化。從這可以發(fā)現(xiàn)：借助阻抗測試，能準(zhǔn)確說明故障問題，以達(dá)到維修與檢測目的。

3? 結(jié)語

我國鐵路運輸正在向高速的方向遞進(jìn)，所以對鐵路機(jī)電設(shè)備智能化、自動化都提出了很多新要求，必須嚴(yán)格按照相關(guān)要求使用機(jī)電設(shè)備。鐵路機(jī)電設(shè)備能否高效運營影響著整個鐵路運輸，所以需要不斷優(yōu)化機(jī)電設(shè)備使用性能，從根本上為機(jī)電設(shè)備運營提供技術(shù)支撐。在當(dāng)代電子技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，關(guān)于鐵路機(jī)電的診斷方式越來越先進(jìn)，這為故障查找與處理提供了方便。因此，在日常工作中，必須做好鐵路機(jī)電設(shè)備維護(hù)工作，把故障消滅在初期，這樣才能避免衍生故障與事故的發(fā)生。

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