HXD2型電力機(jī)車電機(jī)隔離故障技術(shù)分析與探討

馬秀軍 吳建東

【摘要】HXD2型電力機(jī)車在包頭西機(jī)務(wù)段投入運(yùn)用以來(lái)，牽引電機(jī)隔離故障非常突出。本文詳細(xì)分析了HXD2型電力機(jī)車牽引電機(jī)主控制回路工作原理，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析了得到了引發(fā)牽引電機(jī)隔離故障的主要原因。針對(duì)功率模塊故障、TCU故障，以及牽引電機(jī)風(fēng)機(jī)故障等主要因素，詳細(xì)分析了其產(chǎn)生電機(jī)隔離故障的原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】HXD2牽引電機(jī);隔離故障;分析措施

HXD2型電力機(jī)車是法國(guó)阿爾斯通公司與大同電力機(jī)車有限公司合力開(kāi)發(fā)的具備強(qiáng)大的功率及牽引力貨運(yùn)電力機(jī)車。該機(jī)車額定牽引功率較大，最高可達(dá)到一萬(wàn)千瓦，最高運(yùn)行速度也能達(dá)到一百二十千米每小時(shí)，在我國(guó)電力機(jī)車之中有著十分重要的影響和應(yīng)用。目前，該電車機(jī)車主要是應(yīng)用于解決我國(guó)西煤東輸問(wèn)題，但是在該項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，該電力機(jī)車電機(jī)隔離故障頻發(fā)，本文主要就具體故障進(jìn)行具體分析。

一、牽引電機(jī)主控制回路原理

整臺(tái)機(jī)車的牽引電路包含有原理和結(jié)構(gòu)相同的4套牽引變流裝置，每套牽引變流裝置由一個(gè)四象限整流器、一個(gè)中間電路和一個(gè)三相PWM逆變器組成。主變壓器4個(gè)獨(dú)立的次邊牽引繞組分別向兩臺(tái)主變流器的4個(gè)四象限脈沖整流器供電，實(shí)現(xiàn)電流從交流到直流的轉(zhuǎn)換;各個(gè)四象限脈沖整流器輸出形成一個(gè)中間直流回路，變流器直流環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)二次波吸收、直流儲(chǔ)能、各種保護(hù);中間直流回路向電壓型牽引逆變器供電，實(shí)現(xiàn)直流到三相交流的VVVF變換，拖動(dòng)一臺(tái)三相異步牽引電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車牽引電機(jī)軸控方式。電力機(jī)車牽引工況時(shí)能量從電網(wǎng)流向電機(jī)，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;制動(dòng)工況時(shí)過(guò)程相反，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能回饋電網(wǎng)。

二、牽引電機(jī)隔離故障原因分析

（一）功率模塊故障

功率模塊故障是該電力機(jī)車電機(jī)隔離故障的一種常見(jiàn)故障。筆者認(rèn)為導(dǎo)致功率模塊發(fā)生故障的主要原因在于該電力機(jī)車電機(jī)的質(zhì)量存在著不足之處，模塊質(zhì)量直接影響到功率模塊的熱循環(huán)不良，主變流器通風(fēng)機(jī)也存在著一定的震動(dòng)現(xiàn)象，這也容易導(dǎo)致很多功率模塊燒毀，引發(fā)功率模塊故障。筆者通過(guò)對(duì)功率模塊的結(jié)構(gòu)和原理入手分析發(fā)現(xiàn)，逆變器以及整流器這些部分的功率模塊故障與誘發(fā)電機(jī)隔離故障的原因大抵相同。當(dāng)變流器出現(xiàn)故障，如功率模塊發(fā)生故障的時(shí)候，通過(guò)牽引電機(jī)的主控制原理不難發(fā)現(xiàn)牽引電機(jī)主控制回路會(huì)發(fā)生一定的保護(hù)作用，從而導(dǎo)致電力機(jī)車電機(jī)出現(xiàn)隔離現(xiàn)象。那么針對(duì)于功率模塊故障原因，我們需要不斷提高功率模塊的供應(yīng)質(zhì)量，嚴(yán)格檢查使用的功率模塊質(zhì)量問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)存在著質(zhì)量問(wèn)題的功率模塊，應(yīng)當(dāng)立馬進(jìn)行更換，不可以為了節(jié)約成本而持續(xù)使用。針對(duì)功率模塊上各種循環(huán)系統(tǒng)以及通風(fēng)機(jī)的震動(dòng)原因間接引發(fā)電機(jī)隔離故障的，也需要分別對(duì)這些間接誘發(fā)因素進(jìn)行排查和及時(shí)的更換。很多時(shí)候，我們檢查并不會(huì)注重對(duì)通風(fēng)機(jī)的整改以及相關(guān)系統(tǒng)軟件的設(shè)置檢查，乃至對(duì)于環(huán)境的檢查也不是很重視，筆者建議設(shè)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)，將檢查工作落實(shí)到位，一旦出現(xiàn)灰塵污染或者是通風(fēng)機(jī)震動(dòng)現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行更換和整改。

（二）主接觸器故障

主接觸器故障也是一種常見(jiàn)的導(dǎo)致電機(jī)隔離故障的因素，主接觸器故障其具體原因是因?yàn)榫€路之間存在著一定的接線不良現(xiàn)象，這種現(xiàn)象導(dǎo)致機(jī)車在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)偶爾發(fā)生一些主接觸器故障，但是在進(jìn)行回庫(kù)檢查的時(shí)候又不會(huì)發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題，這也給電力機(jī)車點(diǎn)擊隔離故障檢查分析帶來(lái)的一些困難。筆者認(rèn)為導(dǎo)致主接觸器故障的主要因素在于控制系統(tǒng)由于一些反饋導(dǎo)致了主接觸器的跳開(kāi)，接觸器也存在著接觸不良的現(xiàn)象。那么，面對(duì)這種問(wèn)題，筆者建議需要采納及時(shí)的檢修和維護(hù)工作，確保主接觸器一直保持著一種良好的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)誤反饋，程序設(shè)計(jì)不合理而出現(xiàn)故障。檢修人員需要合理的設(shè)置反饋延時(shí)閥值等參數(shù)，確保主接觸器程序合理。

（三）列車壓力傳感器故障

列車壓力傳感器故障也是導(dǎo)致電機(jī)隔離故障的重要誘因。列車在減壓的過(guò)程之中最容易損壞列車的管壓力傳感器。列車管壓力傳感器之間會(huì)存在著相互的比較現(xiàn)象，如果四個(gè)軸的管壓力傳感器之間的減壓誤差較大，相差超過(guò)三十千帕或者是在緩解過(guò)程之中超過(guò)了十五千帕的時(shí)候，就會(huì)造成電機(jī)隔離故障。實(shí)際上這些管壓力傳感器之間導(dǎo)致電機(jī)隔離的原因還是在于電流差異，管壓力器所有的壓力值都會(huì)被換算為電流值，當(dāng)電流在進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，元器件線性度存在不良就會(huì)迫使在減壓過(guò)程中極校的變化造成巨大的偏差，進(jìn)而出現(xiàn)電機(jī)現(xiàn)象發(fā)生。那么針對(duì)于這種壓力傳感器故障筆者主要建議兩種方案進(jìn)行更改，首先是加裝信號(hào)奧處理裝置，利用信號(hào)處理裝置來(lái)處理好信號(hào)反饋的偏差值，不會(huì)讓壓力傳感器反饋出來(lái)的值影響到主電機(jī)隔離，其次是更新軟件，將軟件之中的偏差值設(shè)置到一個(gè)較高的參數(shù)，這樣正常狀況下也不會(huì)存在著影響。

（四）牽引控制單元故障

牽引控制單元又被稱之為TCU，目前牽引控制單元的主要故障在于電源板故障和接觸不良故障，接觸不良故障主要是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的震動(dòng)以及各種外界條件的影響導(dǎo)致潛移能控制單元的內(nèi)部接觸存在松動(dòng)現(xiàn)象。電源板故障西安西安工主要是因?yàn)椴缓侠淼慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如筆者發(fā)現(xiàn)的反饋線就是因?yàn)闆](méi)有固定架容易出現(xiàn)反饋線斷裂，這也容易引發(fā)電機(jī)的隔離故障。還有就是因?yàn)殡娫窗遄陨淼陌蹇ㄒ泊嬖谥欢ǖ馁|(zhì)量問(wèn)題。筆者認(rèn)為要想接觸牽引控制單元故障首先就是需要檢查牽引控制單元的板卡是否存在故障，如若板卡存在著故障，那么需要對(duì)板卡進(jìn)行及時(shí)的更換和改進(jìn)。另外就是需要通過(guò)BTE測(cè)試臺(tái)對(duì)牽引控制單元進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于各種測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行逐步分析，如若出現(xiàn)超出規(guī)定值范圍的數(shù)值，及時(shí)與廠家進(jìn)行溝通和聯(lián)系，要求廠家結(jié)合要求做出具體的整改，爭(zhēng)取將各個(gè)數(shù)值都控制在要求范圍內(nèi)。還有就是對(duì)一些反饋線加裝一些固定架，避免出現(xiàn)反饋線出現(xiàn)故障。

三、結(jié)論

HXD2型電力機(jī)車容易出現(xiàn)的各種電機(jī)隔離現(xiàn)象以及電機(jī)隔離誘發(fā)因素，筆者在上文之中已闡述一部分，但是導(dǎo)致電機(jī)故障的因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述四種因素，很可能一個(gè)細(xì)小的部件就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)車牽引機(jī)構(gòu)的失效。因此，筆者建議每個(gè)檢查和維護(hù)人員都需要不斷加強(qiáng)對(duì)電機(jī)隔離故障原因的總結(jié)分析，積極探索有效的管理和檢查機(jī)制，這樣才能將電機(jī)效率發(fā)揮到最大化。

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