SS7型機(jī)車電空接觸器故障分析與檢修流程

白文濤 王雪琦 陳文軒 萬里榮 韋勇兵

摘 要：SS7型電力機(jī)車作為客貨兩用機(jī)車，依然在鐵路干線上發(fā)揮著不可替代的作用，但是由于該車型生產(chǎn)時(shí)間過早，該機(jī)型屬于老機(jī)型，在南寧機(jī)務(wù)段調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，檢修人員普遍對(duì)SS7型電力機(jī)車的電器故障率有著很深的印象，特別是在牽引電動(dòng)機(jī)主電路中的TCK7和TCK7F電空接觸器。本文從電空接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，分析電空接觸器在工作中的故障形式和本質(zhì)機(jī)理，并且對(duì)檢修崗位工作人員碰到的經(jīng)典故障案例進(jìn)行整理分析，同時(shí)對(duì)電空接觸器的檢修流程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和詳細(xì)說明，以此能夠提高檢修效率，降低機(jī)務(wù)段檢修崗工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也降低了檢修后電空接觸器再次出現(xiàn)故障的概率，提高行車安全和行車效率，最后希望能為其他同行在進(jìn)行接觸器檢修工作時(shí)提供寶貴參考。

關(guān)鍵詞：SS7 電空接觸器 故障分析 檢修流程

Abstract：SS7 electric locomotive as a passenger and freight locomotive， still plays an irreplaceable role in the railway trunk line. But due to the premature production time of the model， the model belongs to the old model. In the Nanning locomotive section investigation process， it was found that the maintenance personnel generally have a deep impression of the electrical failure rate of the SS7 electric locomotive， especially the TCK7 and TCK7F electro-air contactors in the main circuit of the traction motor. Starting from the structure and working principle of the electric air contactor， this paper analyzes the fault form and essential mechanism of the electric air contactor in the work， and sorts out and analyzes the classic fault cases encountered by the maintenance staff， and at the same time carefully designs and details the maintenance process of the electric air contactor， so as to improve the maintenance efficiency， reduce the work intensity of the maintenance post staff of the engine section， and also reduce the probability of the electric air contactor failing again after maintenance， and improve driving safety and driving efficiency. Finally， the study hopes to provide valuable reference for other colleagues when carrying out contactor maintenance work.

Key words：SS7， electro-air contactor， fault analysis， maintenance process

1 引言

電力機(jī)車中，電空接觸器應(yīng)用在牽引電動(dòng)機(jī)的主電路上，專門用于啟動(dòng)和關(guān)閉牽引電動(dòng)機(jī)。并且由于主電路中的電流值非常大，極易發(fā)生過熱燒損，使得動(dòng)靜觸頭或者線圈失效；同時(shí)每次機(jī)車停留都需要斷開和閉合電空接觸器，因此相比較其他接觸器，電空接觸器動(dòng)作次數(shù)高，因此也容易發(fā)生機(jī)械故障。電空接觸器一旦發(fā)生故障會(huì)增加機(jī)車火災(zāi)的概率，給行車安全和效率帶來很大的影響。所以弄清楚電空接觸器故障形式，設(shè)計(jì)檢修流程就顯得尤為重要。

2 電空接觸器結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

電空接觸器是氣壓傳動(dòng)式，它由傳動(dòng)模塊、觸頭模塊及滅弧模塊三個(gè)組成。該接觸器使用絕緣體固定，用兩塊側(cè)板行成一個(gè)滅弧罩。傳動(dòng)模塊主要包括傳動(dòng)風(fēng)缸、電空閥、絕緣體等組成；觸頭模塊有主副和鎖定觸頭；滅弧模塊包括滅弧罩、線圈和鐵心。

2.2 工作原理

3 典型故障分析

3.1 故障概況

車型車號(hào)：SS7-0074；機(jī)車中修時(shí)間：2021年4月25日；故障時(shí)間11月8日。

具體情況：發(fā)現(xiàn)該車在經(jīng)過南寧機(jī)務(wù)段中修后，因制動(dòng)方面質(zhì)量問題被機(jī)務(wù)部召回南寧機(jī)務(wù)段本部進(jìn)行全面提質(zhì)整修，經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)SS7-0074機(jī)車KM6動(dòng)觸頭垂直面拐角連接處有裂紋，該問題可能導(dǎo)致機(jī)車運(yùn)行中觸頭斷裂，因接觸電阻增大，大電流引起機(jī)車火災(zāi)，有機(jī)車火災(zāi)故障事故隱患。所以，對(duì)該車更換全部探傷不合格的4個(gè)動(dòng)觸頭。

3.2 接觸器觸頭裂紋分析

3.2.1 內(nèi)在原因

（1）自身質(zhì)量存在問題。動(dòng)靜高壓觸頭的生產(chǎn)材質(zhì)都為鋅合金材質(zhì)，該材質(zhì)導(dǎo)電性能雖然好，但強(qiáng)度還是不夠硬。

（2）TCK7F接觸器構(gòu)造缺陷。每次閉合動(dòng)作時(shí)，兩個(gè)觸頭都約以0.01-0.1的時(shí)間和120-180N的壓力瞬間強(qiáng)烈撞擊（閉合），給動(dòng)靜觸頭造成很大的傷害。

3.2.2 外在原因

（1）經(jīng)調(diào)查，同類型SS7機(jī)車該接觸器在機(jī)車不僅啟動(dòng)行走前要閉合，換端操縱時(shí)也要涉及到閉合，由此可見，只要SS型機(jī)車在線路上運(yùn)用，每個(gè)接觸器每天大至也要?jiǎng)幼?-12次，接觸器動(dòng)靜觸頭如此頻繁的連續(xù)撞擊，觸頭材質(zhì)本身會(huì)造成疲勞，強(qiáng)度降低，從而造成裂紋，甚至崩斷。

（2）通過接觸器動(dòng)靜觸頭電壓與電流過大，導(dǎo)致每次斷開瞬間都有電弧產(chǎn)生。機(jī)車6個(gè)接觸器每個(gè)都要承受相對(duì)應(yīng)的牽引電機(jī)電壓與電流通過，當(dāng)925V的額定電壓在動(dòng)靜觸頭斷開的瞬間，電弧不僅將觸頭的接觸面燒傷，而且高溫產(chǎn)生的熱量也會(huì)改變動(dòng)靜觸頭材質(zhì)的內(nèi)部金相組織從而變得更脆，這也將進(jìn)一步加快觸頭的使用壽命。ZD111型SS7牽引電機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)詳見表1。

（3）中修期修程時(shí)間長(zhǎng)，維修維護(hù)時(shí)間間隔久。按機(jī)務(wù)部扣車計(jì)劃，一臺(tái)SS7機(jī)車大約在2年到2.5年時(shí)間做一次中修，而在此期間的小、輔修程不對(duì)該接觸器做下車分解檢修。未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和安全隱患。

3.2.3 環(huán)境原因

（1）SS7機(jī)車使用環(huán)境條件比較惡劣。尤其是在炎熱的夏天烈日暴曬，機(jī)械間內(nèi)部持續(xù)高達(dá)52度高溫，進(jìn)一步加快機(jī)車內(nèi)部所有的電器設(shè)備的老化程度。

（2）由于車體通風(fēng)濾網(wǎng)老化，在機(jī)車運(yùn)行當(dāng)中，機(jī)械間內(nèi)部金屬粉塵顆粒增多，大量附在接觸器動(dòng)靜觸頭接觸面上，使得閉合或者斷開時(shí)電阻進(jìn)一步增大，導(dǎo)致產(chǎn)生更大的電弧。

4 電空接觸器檢修流程設(shè)計(jì)

根據(jù)電空接觸器的基本技術(shù)參數(shù)及要求（詳見表2）設(shè)計(jì)一套檢修流程，該檢修流程設(shè)計(jì)適用SS3和SS7型電力機(jī)車，需要用到的工具有電器鉗工常用工具、工頻耐壓試驗(yàn)臺(tái)；作業(yè)流程如圖2。

4.1 清掃、解體

作業(yè)內(nèi)容：

（1）拆解滅弧罩，去除滅弧罩且進(jìn)行吹掃。取下電空閥各線路和連接結(jié)構(gòu)。

（2）解開動(dòng)靜觸頭，用0.2～0.3MPa高壓氣體清除灰塵，且用汽油打濕抹布，進(jìn)行擦拭。

（3）解開聯(lián)鎖接觸元件，且用特定液體清洗，見圖3。

4.2 檢修

（1）用砂布打磨滅弧罩燒痕，用環(huán)氧樹脂粘補(bǔ)破損處。

（2）解開線圈，觀看鐵芯絕緣體保證無過熱、裂紋等現(xiàn)象。觀察線圈安裝是否正確，觀察滅弧罩是否清理完成，且無過熱燒損、裂紋，查看線圈匝間距離，保證>0.5mm即可。

（3）清理觸頭表面及滅弧角上的瘤子，銼修并打磨表面被電弧燒傷的主觸頭，觀察主觸頭，測(cè)量其厚度，保證>1.5mm即可。

（4）觀察接線，無過熱燒損，接線面積損傷小于10%，否則必須更換。

（5）觀察觸頭彈簧無變形、裂紋等故障，否則必須更換。

（6）探傷檢查動(dòng)觸頭座。

（7）檢查輔助聯(lián)鎖動(dòng)、靜觸頭安裝應(yīng)牢固正確。更換燒損、過熱、掉落的輔助聯(lián)鎖。

（8）解體傳動(dòng)風(fēng)缸，檢查風(fēng)缸應(yīng)光滑、無拉傷，鞲鞴無裂損、變形及拉傷。

（9）更新風(fēng)缸皮碗，檢查活塞桿不許有裂損、老化、變形。

（10）檢查風(fēng)缸反力彈簧不許有疲勞及斷裂現(xiàn)象，圈距均勻，否則應(yīng)更新。

（11）外觀檢查絕緣桿，不許有過熱、老化、燒損等現(xiàn)象。用砂布打磨絕緣桿燒痕處至本色后，再涂一層絕緣漆，燒損嚴(yán)重、表面龜裂者應(yīng)更換。

（12）檢查各部螺栓，開口銷、平墊應(yīng)齊全。

（13）檢查側(cè)板無過熱及碳化現(xiàn)象，輕微燒痕者可用0#砂布打磨后涂絕緣漆。

4.3 組裝

（1）組裝傳動(dòng)氣缸：將氣缸彈簧套在活塞桿上，在皮碗外表面涂潤(rùn)滑脂后裝入氣缸；穿好活塞連桿與絕緣拉桿連接的穿銷及開口銷，向氣缸內(nèi)注入足量的機(jī)油，裝上電空閥及風(fēng)管，手動(dòng)10～20次，檢查氣缸各部不許有泄漏；用直尺測(cè)量活塞行程。

（2）組裝動(dòng)靜觸頭：裝上動(dòng)、靜觸頭及滅弧角，靜觸頭組裝后應(yīng)貼靠上端，檢查與安裝座下方伸出距離為3～4mm，并應(yīng)保證讓齒面嚙合良好。手動(dòng)開閉10～20次，用直尺測(cè)量檢查接觸偏差、接觸線長(zhǎng)，應(yīng)符合觸頭間接觸偏差≯1mm，動(dòng)、靜觸頭接觸線TCK7、TCK7B、TCK7C型≮25mm，TCK7F型≮31mm。在額定工作風(fēng)壓下測(cè)量開距、超程及接觸壓力應(yīng)符合工藝要求。

（3）組裝輔助聯(lián)鎖及聯(lián)鎖板：涂適量潤(rùn)滑脂在滾輪及活動(dòng)關(guān)節(jié)部，安裝牢固輔助聯(lián)鎖及聯(lián)鎖板。

（4）組裝滅弧罩：涂適量機(jī)油在活動(dòng)關(guān)節(jié)部位，裝上滅弧罩，檢查觸頭與滅弧罩兩側(cè)間隙應(yīng)均勻；手拉滅弧罩掛鉤，使彈簧壓死，檢查并調(diào)節(jié)其行程適當(dāng)，檢查滅弧角不得與滅弧罩相碰。

4.4 試驗(yàn)（耐壓試驗(yàn)時(shí)要在封閉區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，保持安全距離，注意人身安全）

（1）測(cè)量絕緣電阻：用2500V兆歐表測(cè)量高壓部分及低壓部分，其對(duì)地絕緣分別不小于10MΩ和5MΩ。

（2）動(dòng)作性能及氣密性檢查試驗(yàn)：在77～121V直流電壓、0.375～0.650MPa工作風(fēng)壓下，接觸器斷開、閉合動(dòng)作靈活，狀態(tài)良好，觸頭開閉自如、不許有卡滯。檢查氣缸及風(fēng)管路、電空閥不得有泄漏（用皂液檢查，皂泡5s不破滅）。

（3）用萬用表檢查主觸頭和聯(lián)鎖觸頭接觸電阻，應(yīng)不大于0.5Ω。用直尺測(cè)量聯(lián)鎖觸頭的開距≮2.5mm。

（4）耐壓試驗(yàn)：工頻4.6KV，1分鐘無閃絡(luò)擊穿。

4.5 填寫記錄（要求：記錄填寫規(guī)范，無涂改痕跡）

（1）按規(guī)定要求填寫好檢修記錄和合格證。（2）收拾好工具、配件，按規(guī)定要求分類擺放整齊。（3）清潔工作臺(tái)面，試驗(yàn)臺(tái)、場(chǎng)地應(yīng)整潔有序。

5 結(jié)語

電空接觸器的檢修和維護(hù)人員一定要定期且多次的進(jìn)行接觸器的技術(shù)狀態(tài)確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)的進(jìn)行判斷分析，找出故障原因，并進(jìn)行及時(shí)處理，若故障原因存在普遍性，應(yīng)根據(jù)原因，做出接觸器的性能優(yōu)化、使用環(huán)境環(huán)化或者控制邏輯的優(yōu)化，減少檢修人員的工作強(qiáng)度，提高檢修效率，從根本上解決故障發(fā)生，從而最大程度的減小了行車過程中故障發(fā)生率，提高機(jī)車可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。

注：2021年度廣西高校中青年教師，自然科學(xué)課題，項(xiàng)目編號(hào)：2021KY1399。

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