高鐵列車動力系統(tǒng)監(jiān)測診斷方案

1、高鐵列車動力系統(tǒng)監(jiān)測診斷方案高鐵列車動力系統(tǒng)監(jiān)測診斷方案中礦龍科能源科技（北京）股份有限公司2015年7月 、3951目 錄1、諧波法設(shè)備故障診斷系統(tǒng)說明 1.1 診斷原理 1.2 優(yōu)勢及特點 1.3 可檢測設(shè)備內(nèi)容說明2、高鐵列車動力系統(tǒng)監(jiān)測診斷方案 2.1 列車設(shè)備故障監(jiān)測現(xiàn)狀 2.2 諧波故障監(jiān)測診斷方案3、診斷案例及報告書解讀1.1 諧波法設(shè)備故障診斷原理偶次波奇次波 諧波是指基本頻率波的整數(shù)倍的有規(guī)律性的頻率波。電氣設(shè)備有異常和劣化，就會有高次諧波發(fā)生。常用的驅(qū)動電流波形 傅里葉函數(shù)變換后的偶次波與奇次波工作原理 通過對電氣設(shè)備正常運行狀態(tài)下，檢測電流諧波信號，通過傅里葉分析確定2次

2、到40次各諧波的含量，根據(jù)特定次數(shù)諧波含量及其組合特征，與專家數(shù)據(jù)庫對比分析后，確定設(shè)備故障位置及劣化程度，3次以上測試后就能自動生成設(shè)備健康狀態(tài)趨勢圖。1.1 諧波法設(shè)備故障診斷原理1.2 諧波法產(chǎn)品優(yōu)勢及特點諧波法和振動法、紅外法檢測產(chǎn)品的比較電機設(shè)備及檢測內(nèi)容諧波法產(chǎn)品振動法產(chǎn)品紅外法產(chǎn)品回轉(zhuǎn)軸、軸承固定部分灰塵附著回轉(zhuǎn)軸異常 磨耗軸承損傷異物附著齒輪 傳動帶損傷現(xiàn)圈的絕緣 振動軸承箱的損傷空氣隙不均 振動聯(lián)軸節(jié)的異常特殊電機診斷逆變器平滑電解電容控制電路運行電路電力元件整流元件可以檢測；不可以檢測檢測技術(shù)特點：1. 非接觸型診斷，可以對遠距離設(shè)備、遮擋水下等進行檢測 。2. 不需停電檢

3、測，可對 24小時運行設(shè)備進在線檢測。3. 操作簡單，快速生成詳細報告。4. 體積小、重量輕攜帶方便，降低工作強度。 5. 提前發(fā)現(xiàn)問題并預(yù)警，指導(dǎo)維修 ，避免突發(fā)事故。1.2 諧波法產(chǎn)品優(yōu)勢及特點諧波法電氣設(shè)備故備障預(yù)測和健康管理專家系統(tǒng)能檢測的電氣設(shè)類型有： 1. 交流電動機； 2. 直流電動機； 3. 電力電容器； 4. 電力變壓器； 5. 發(fā)電機； 6. 不間斷電源； 7. 工業(yè)輸電電纜（6000V以上）1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備上圖中：1表示一個三相交流電源，并輸出功率1；2表示電動機；3表示AC-DC-AC變換器；4表示轉(zhuǎn)換器；5表示平滑電容； 6表示變換器；7表示控制板；8表示

4、驅(qū)動板。輸出功率2由控制板和驅(qū)動板控制。1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備電動機電動機的劣化部分電流諧波主要分量所選擇的主要分量階數(shù)貢獻率(%)階數(shù)(按計分降 序）累積貢獻率(%)電動機主體旋轉(zhuǎn)軸和軸承安裝-M12552,4,3,686定子繞組的絕緣-M23613,5,2,495軸承和外殼的損壞-M34414,2,3,582不均勻氣隙-M45595，3，4，293電動機負載旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器失衡-L17537,10,9,8,691軸承、異物附著-L28358,7,9,10,695旋轉(zhuǎn)軸和接觸部磨損-L39339,8,7,10,692轉(zhuǎn)輪和皮帶系統(tǒng)的損壞-L4103010,7,

5、8,9,6931.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備診斷項目主要的異常劣化原因（參考）電動機轉(zhuǎn)子軸承固定（裝置）轉(zhuǎn)子的偏心、固定不良、（主要反負載側(cè)）軸承的損壞線圈的絕緣（相間/層間）振動相間/層間絕緣不良、電壓不平衡、熱流體振動軸承軸承箱的損壞軸承（主要是負載側(cè)）損壞、機殼出問題空氣隙不均一振動塵埃附著、轉(zhuǎn)子的偏心、熱流體振動負載部連軸器異常，同軸度低軸的磨耗不協(xié)調(diào)、連軸節(jié)、輪帶的松弛軸承損壞異物附著軸承的損壞、負載內(nèi)部的異物混入附著主軸異常磨耗軸不良、磨耗、負載內(nèi)部的異物附著齒輪皮帶系統(tǒng)損壞齒輪、操縱桿、輪帶的損壞（馬達直接結(jié)合時連軸節(jié)）1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備對設(shè)備的檢測結(jié)果用百分數(shù)表示設(shè)備的

6、劣化程度,共分三個階段,分別用A、B、C 表示。劣化階段劣化值劣化狀態(tài)備注 A40%以下正常 B140%60%輕度異?？梢哉＿\行約6 個月B260%80%中度異?？梢哉＿\行約3 個月,需要進行趨勢管理B380%90%重度異?？梢哉＿\行約1個月,設(shè)備容易發(fā)生故障,需要做檢修的準(zhǔn)備C90%以上劣化存在劣化,需要及時檢修1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測設(shè)備電機儀表盤故障指示（溫度，壓力，轉(zhuǎn)速，電壓等），下載設(shè)備數(shù)據(jù)定位逆變器儀表盤故障指示，下載設(shè)備數(shù)據(jù)定位軸承人為感官檢查，軸箱溫度傳感器變壓器儀表盤故障指示制動器儀表盤故障指示受電弓人為感官檢查，攝像頭拍攝圖片比較2.1 現(xiàn)有故障檢測手段存在問題常規(guī)人

7、工檢查主要依靠人的經(jīng)驗，而設(shè)備測試也是在停車后進行的檢測，其檢測 結(jié)果并不能完全反映出設(shè)備在行車時的運行狀態(tài)，不是在行車時進行實時測試。現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)也有一些實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括電動機溫度、變壓器油溫等等。在油溫過高等等不正常情況發(fā)生的時候，能瞬間反應(yīng)、立刻報警，列車司機和隨車機械師能根據(jù)應(yīng)急故障處理手冊做出反應(yīng)。但是不能防范于未然，在某些設(shè)備加速劣化前，提前做出故障預(yù)測。現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)，如西門子公司的系統(tǒng)，具有比較全的監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是其核心技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法沒有對我們開放。檢修工程師難以從其中的數(shù)據(jù)總結(jié)出機車和車輛的運行問題。對這些測量數(shù)據(jù)，缺乏體系化的分析和不斷地積累2.1 現(xiàn)有故障檢測手段2.

8、2 諧波故障監(jiān)測診斷方案主要檢測內(nèi)容逆變器/變頻器：平滑電容、控制電路、電子元件、運行電路狀態(tài)和劣化情況；牽引電動機：轉(zhuǎn)子、定子、線圈、軸承、固定裝置等狀態(tài)及劣化情況；電機負載：軸承、齒輪箱等運行狀態(tài)情況；電機功率：電機拖載能力及負載功率匹配情況；建立原則安全性：非接觸式檢測易安裝性： 可將傳感器直接固定在電機或變頻器進線端靈活性：靈活配置傳感器數(shù)量及檢測內(nèi)容2.2 諧波故障監(jiān)測診斷方案2.2 諧波故障監(jiān)測診斷方案每列動車動力設(shè)備的數(shù)量（以16編組的CRH380AL為例）：每節(jié)車裝有1個逆變器和4個牽引電機，每兩節(jié)車共用一個變壓器。需要安裝傳感器的數(shù)量為：每個牽引電機安裝3個傳感器，每個逆變器安裝4個傳感器，變壓器不用安裝傳感器。故每節(jié)車需16個傳感器。技術(shù)優(yōu)勢及特點在線、實時檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并指導(dǎo)排除；非接觸檢測，完全不會影響原有系統(tǒng)和設(shè)備運行；綜合檢測，同時發(fā)現(xiàn)逆變器/變頻器、電機、負載相關(guān)問題；深度分析，不但檢測設(shè)備狀態(tài)，同時分析引起問題的原因；安裝方便，檢測傳感器可直接固定在原有引線上；趨勢管理，提前發(fā)現(xiàn)并排除隱患，讓行車更安全、可靠，減少突發(fā)事故；2.2 諧波故障監(jiān)測診斷方案3 檢測案例國內(nèi)某鐵路局高鐵檢測事例3 檢測案例隨車在線檢測事例3 檢測案例3 檢測案例3 檢測案例3 檢測案