DF4型內燃機車整流裝置故障原因及預防

孫偉軍

摘要：鐵路運輸是當前我國交通運輸行業(yè)中最重要的運輸方式之一，其發(fā)展水平與人民群眾的利益息息相關。所以保證鐵路運輸行業(yè)穩(wěn)健持續(xù)發(fā)展，不但可以充分滿足人們的出行需要，還可以為我國社會經濟的快速發(fā)展起到較大促進作用。DF4型內燃機車是我國客運、貨運主型機車之一，其整流裝置如果出現(xiàn)故障勢必會對機車的正常運行產生極大不利的影響。因此，本文主要針對DF4型內燃機車整流裝置出現(xiàn)故障的原因進行分析，并提出了科學合理的預防措施，以供參考。

Abstract： Railway transportation is one of the most important modes of transportation in the Chinese transportation industry， and its development level is closely related to the interests of the people. Therefore， ensuring the steady and sustainable development of the railway transportation industry can not only fully meet people 's travel needs， but also play a great role in promoting the rapid development of China' s society and economy. Type DF4 internal combustion locomotive is one of the main passenger and freight locomotives in China. Its rectifier device will inevitably have a great adverse impact on the normal operation of the locomotive. Therefore， this paper mainly analyzes the causes of rectification device of DF4 internal combustion locomotive and proposes scientific and reasonable preventive measures for reference.

關鍵詞：DF4型內燃機車;整流裝置;故障原因;預防措施

Key words：? DF4-type internal combustion locomotive;rectifier device;cause of fault;preventive measures

中圖分類號：U262? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0146-02

0? 引言

DF4型內燃機車是交-直流電傳動內燃機車，其通過柴油機驅動牽引發(fā)電機，發(fā)電機輸出的三相交流電經過主整流柜進行整流之后，向6臺并聯(lián)直流牽引電動機供電，從而傳遞機車功率。主整流柜是機車電傳動體系中不可或缺的部件，如果出現(xiàn)故障問題，那么機車很可能會發(fā)生機破故障。前幾年，DF4-2645機車在運行過程中發(fā)生了主整流柜燒損事故，最終導致鐵路一般D類事故，在同一年內，DF4B-7427、DF8-0116等機車中種類相同的主整流柜也出現(xiàn)了故障。因此，對DF4型內燃機車出現(xiàn)故障的原因進行分析十分必要。

1? DF4型內燃機車整流裝置故障原因分析

在內燃機車正常運轉時，導致其主整流柜出現(xiàn)故障的原因有很多，可能是該裝置自身的問題，或者是因機車上零部件出現(xiàn)問題而導致的整流裝置出現(xiàn)問題。通過多次研究發(fā)現(xiàn)，主要是因為以下幾點，分別是：

1.1 整流元件參數變化

DF4型內燃機車GTF-4800/770型整流柜中電路屬于三相橋式全波整流，在其留個整流橋上分別并聯(lián)設置了六只整流元件，一旦某個元件出現(xiàn)短路等問題，那么將會導致整個橋臂都出現(xiàn)短路，從而致使正負極短接，出現(xiàn)接地、過流等問題。由于主整流柜各整流橋臂都包括六只整流元件，且它們之間的關系是并聯(lián)的，因此每一個整流元件的伏安特性都要相互匹配[1]。在對DF4型內燃機車主整流柜進行大幅度修理時得知，整流元件在運行很長一段時間之后，其正向伏安特性就會出現(xiàn)一定改變，那么同一橋臂中6個整流元件正向峰值電壓也會存在較大差異。在對其進行科學規(guī)范的維修之后，其正向峰值電壓最大值與最小值相比差值不得超出0.1V，且在對其進行大型維修之后該差值會有所提高，超出標準范圍。若是相同橋臂中6個整流元件均流系數在0.85以上，就會導致整流元件出現(xiàn)擊穿、過載等問題。

1.2 整流元件絕緣套管的絕緣性能變弱

整流元件的絕緣套管主要材質為具備較強絕緣能力的環(huán)氧管，其環(huán)繞于裝配螺栓外圍，阻隔整流元件散熱片與螺栓并聯(lián)。倘若絕緣套管受到損害，那么就會造成整流元件散熱片和螺栓短接，并且整流元件中的正負極散熱片是由螺栓連接的，這勢必會令整流元件的散熱片正負兩極發(fā)生短接，最終造成機車形成過流、接地等問題。

1.3 異物緊貼整流元件

DF4型內燃機車的整流柜包含4個面，一半是鋼板全密封，另一半是網狀鐵絲門防護。整流柜頂端核心處與最下邊風道都有鋼板保護，其中最上端設置了一定防護措施，然而頂部兩側卻有25%左右的區(qū)域是沒有設置防護設施的，有較大間隙。

整流柜是強迫性通風，管道位于其下半部分，風向則是從上向下吸風從而散發(fā)整流柜的熱度，在機車日常運轉環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)垃圾、雜質被吸入柜內。若是雜質與整流元件密切接觸，則很有可能導致整流元件的正負兩極發(fā)生短路，并且當電流經過散熱片的時候，其就會被燒損。

1.4 牽引電動機繞組環(huán)火、短路，出現(xiàn)高電流，整流元件被擊穿

由于牽引電動機中結構復雜，且眾零件經常存在老齡化、受損等問題，所以其發(fā)生不對稱的兩相直接短路現(xiàn)象非常常見。該環(huán)節(jié)的電壓幾乎是額定電壓的3倍還多，由此出現(xiàn)大量電流，最后整流元件被擊穿、燒毀[2]。倘若直流牽引電動機是因自己因素而出現(xiàn)環(huán)火或者更嚴重的故障，那么就會導致同步主發(fā)電機三相直接短路，當電流到達整流柜的時候，就會出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。在該階段，同步主發(fā)電機中每一個繞組都會產生大量沖擊性電流，比額定電流要高13倍左右。而整流裝置各元件在遇到如此高強電流的時候，就會發(fā)生其元件被燒損的問題。

1.5 事故整流柜故障原因分析

通過對多例真實整流柜故障因素予以研究探討，發(fā)現(xiàn)故障整流元件某一側散熱片、絕緣套管出現(xiàn)高度燒損，但是對柜內部進行觀察檢測發(fā)現(xiàn)其十分整潔，并無垃圾雜物存在，且表面也無任何異常情況，因此可斷定是整流元件自身的原因才造成的短路。通過對散熱片、螺栓等部件進行全面檢測，認為是絕緣套管自身問題的可能性偏大。之后在將整流元件予以拆卸分解之后，觀察到管芯未曾被擊穿，這又一次加大了絕緣套管出現(xiàn)故障的可能性。

在拆卸完成之后，得知故障是因絕緣套管在整流元件壓裝階段受到了破壞，灰塵累積較多，且因環(huán)境問題也有些潮濕，一旦散熱片或者緊壓螺栓通電，那么整流元件正負極散熱片勢必會發(fā)生短路問題，最后出現(xiàn)燒損。

再展開深層次調查之后，發(fā)現(xiàn)該整流元件的管芯和散熱器并非同一個生產商，之前的管芯和新管芯外部輪廓有很大區(qū)別。對此，檢修廠家特意對散熱器進行了加工改造，以便令嶄新管芯和之前散熱器予以組拼安裝。通過故障現(xiàn)場可得知，絕緣套管受損和散熱片被改造過有一定關系。

如果正負散熱器和管芯接觸的兩個平面的平行度存在很大差異時，那么在具體壓裝條件下可借鑒管芯平面基本情況，從而針對正負散熱器進行大力維修調整，裝配螺栓位置錯誤，與標準不符，直接令絕緣套管、散熱器遭到擠壓與摩擦。當整流元件壓裝壓力是16kN時，散熱片就會不斷壓迫絕緣套管，最終導致其被破壞、出現(xiàn)裂紋，同時出現(xiàn)短路。

2? DF4型內燃機車整流裝置故障預防措施

2.1 注重整流元件和整流柜均流試驗

整流元件本身發(fā)熱水平與其正向電流、壓降息息相關，而正向電流和負載電流又有著密切關系?；诖?，在負載不變的情況下，整流元件的正向壓降直接影響其發(fā)熱量。如果整流元件的正向壓降超出標準范圍，就會導致整流元件由于結溫偏高從而在短時間內受損。所以，不僅要在每一個修理階段對其整流元件的正向壓降進行嚴格仔細檢驗，同時也不要忘記在機務環(huán)節(jié)對機車進行輔小修時，檢測其整流元件的正向壓降[3]。

在具體檢修過程中，一定要對反向峰值漏電流予以全面檢測。反向峰值漏電流的強弱直接決定了整流元件單向導電水平的高低，兩者之間的關系為反比例，也就是說，該數值越大，它的單向導電能力就越弱，如果溫度增高，則反方向擊穿電壓就會得到驟然下降。這直接造成整流元件順利運行受阻。所以，必須要把整流元件反向峰值漏電流檢驗放在DF4型內燃機車輔小修任務中。此外，在對DF4型內燃機車進行中修、輕大修、大修的時候，一定要完全遵守相關規(guī)章制度和標準流程，對主整流柜各方面的功能進行精細嚴謹的均流試驗，從而令整流裝置內各個橋臂中的所有整流元件均流系數都與標準規(guī)定完全相符。

不僅如此，通過對多年的檢修故障進行整合統(tǒng)籌發(fā)現(xiàn)，對DF4型內燃機車進行兩次大修之后，其整流元件就會更容易發(fā)生峰值電壓差的問題。為了確保整流柜運行的安全性和穩(wěn)定性，應當將其放進壽命管理中。并在實際大修環(huán)節(jié)，將已經有8年左右使用年齡的DF4型內燃機車整流元件進行替換，確保其自身性能滿足相關標準要求。

2.2 提升整流元件絕緣套管檢測水平

通過調查之前DF4型內燃機車整流裝置出現(xiàn)的故障可知，主要原因為整流元件的絕緣套管，對此，首先要保證管芯與散熱器兩個零件都是出自一個生產商家，不可單獨購買，更不能私自對散熱片予以改造加工。當對DF4型內燃機車進行大修的過程中，整流元件的絕緣套管一定要進行徹底更換，待壓裝完畢整流元件之后，即可開始安裝整流柜，但是需要格外注意的是，在正式安裝之前，相關工作人員需要用手將絕緣套管輕輕擰動，確保其能夠靈活轉動，和散熱片并沒有接觸摩擦的現(xiàn)象。

并且，為了有效確保絕緣套管產品的品質，檢修企業(yè)一定要每間隔一段時間就抽查樣品送至質量檢測單位予以檢驗，保證每個批次的絕緣套管都能夠充分滿足相關標準要求。在具體應用環(huán)節(jié)，相關部門也要極大巡查檢測的力度，一旦察覺套管發(fā)生變色問題，就要及時對其進行替換。

2.3 加強機車運行之前的檢查工作

在DF4型內燃機車正式運行之前，務必要對其整流柜、電氣室中的每個部品進行全面檢測，保證其都與標準一致。比如整流柜頂端和四周沒有垃圾雜物，電氣室中每個部件的安裝狀態(tài)都十分穩(wěn)固安全，沒有松脫問題，防止垃圾雜物被風卷入整流柜中，并粘貼在整流元件表面[4]。同時，也要確保整流元件表面整潔干燥，對DF4型內燃機車進行定期輔修時都要對其表層存在的灰塵和油污予以清理，確保整流元件優(yōu)良的散熱性。

2.4 嚴格落實牽引電動機檢修技術，注重維護和清潔

注重牽引電機的日常維護清理以及保護工作。在檢修牽引電機的過程中，嚴格遵守相關規(guī)范條例，保證每個絕緣部件都不會出現(xiàn)老化、燒損等問題，各個繞組、電刷以及換向器等零件都要合格。

3? 結束語

綜上所述，導致DF4型內燃機車整流裝置出現(xiàn)故障的原因有很多種，所以一定要加強檢修，遵守相關制度，做好牽引電動機的清潔工作，做好機車運行之前的檢查工作，加強整流元件和整流柜均流試驗等，降低DF4型內燃機車整流裝置出現(xiàn)故障的幾率。

參考文獻：

[1]張帥，付恩莉.淺析DF4型內燃機車整流裝置故障原因及預防措施[J].電子世界，2019（03）：157-158.

[2]李強.東風DF_（4D）型內燃機車整流柜故障的成因與預防[J].現(xiàn)代商貿工業(yè)，2011，23（17）：319.

[3]祝維磊.DF4DD內燃機車電氣故障及診斷策略分析[J].內燃機與配件，2021（07）：162-163.

[4]余志猛.DF4B型內燃機車柴油機機油壓力低的原因分析與處理措施[J].內燃機與配件，2021（04）：151-152.