《HXD1D型電力機車受電弓常見故障分析》5400字

HXD1D型電力機車受電弓常見故障分析摘要隨著既有線的提速改造和高速客運專線的加快建設(shè),弓網(wǎng)系統(tǒng)的問題日益彰顯。隨著科技不斷地在進步，電氣化鐵路的里程也在不斷的在延伸。而突發(fā)性和擴延性是鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)故障固有的特點。努力提高機車等設(shè)備運行質(zhì)量，不僅要全面落實安全管控措施，還要斷完善檢測機制。HXD1C型電力機車，運行穩(wěn)定、可靠，能滿足該型電力機車的運用要求，實現(xiàn)模塊化，通用化，降低了機車運營和維護成本。本文從HXD1C型單臂受電弓的維護調(diào)整和故障處理等方面分析受電弓的常見故障原因。首先分析受弓網(wǎng)在實際運行中出現(xiàn)的故障，并針對這些故障制定出優(yōu)化方案，提出相應的解決方法，并對受弓網(wǎng)日常檢修、維護和管理提出了建議，使分段絕緣器的實際運營質(zhì)量得到進一步提高，從進一步改善受弓網(wǎng)關(guān)系,提高受流質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電氣控制；受電弓；故障處理；維護與檢修目錄摘要 電氣化鐵道中，接觸網(wǎng)線路是在力與電的雙重作用下工作的，機械故障和電氣燒故障構(gòu)成了受電弓故障的主體。因此，從事受電弓運行和檢修的人員需要對事故搶修作業(yè)的組織方法、作業(yè)過程、臨時開通技術(shù)措施以及注意事項有深度的了解。對鐵路受電弓進行故障分析，并給出相應的優(yōu)化方案，對城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。深入研究受電弓故障原因，探索受電弓裝置的安裝，及時做出相應的防護方案，進一步強化絕緣管理，防止突發(fā)事故發(fā)生，盡可能避免污移閃絡(luò)，對電力系統(tǒng)具有十分重要的意義，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。對受電弓裝置事故提前進行預測并采取相應的防范措施是解決上述問題的重要思路，對保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)正常運行具有非常重要的現(xiàn)實意義。1、HXD1D型電力機車相關(guān)概述1.1HXD1D型電力機車介紹HXD1型電力機車是由兩節(jié)完全相同的4軸電力機車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成的8軸重載貨運電力機車，每節(jié)車設(shè)有一個司機室，為一完整系統(tǒng)。1）主電路形式：機車采用交-直-交電傳動技術(shù)，每節(jié)車配裝一臺水冷1GBT變流器，給四臺三相異步電動機供電，輔助逆變器集成在主變流器中；2）控制系統(tǒng)：采用西門子SIBAS32系列的微機控制，TCN網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)；3）車體采用中央梁承載方式，采用獨立通風方式；4）轉(zhuǎn)向架：采用低位牽引桿，基礎(chǔ)制動采用輪盤制動；5）空氣制動系統(tǒng)采用CCBII制動系統(tǒng)，電制動采用再生制動；6）機車具有外重聯(lián)控制功能，司機可以在一個司機室對兩臺重聯(lián)機車進行控制；根據(jù)鐵道部要求，機車裝有LOCOTROL遠程重聯(lián)控制系統(tǒng)，適合于多機分布式重載牽引。1.2HXD1型電力機車對比介紹和諧系列貨運電力機車是南車集團和北車集團與國外企業(yè)合作，引進消化技術(shù)，并國產(chǎn)化的新一代交流傳動貨（客）運機車。分為每軸1200KW的和諧1、2、3型（1、2型為八軸，3型為六軸），以及六軸，每軸1600KW的和諧1B、2B、3B兩代9600KW大功率機車，設(shè)計最高時速均為120km/h。2012年，新推出了專用于準高速客運的兩款六軸機車，單軸1200KW，總功率7200KW的和諧1D、3D機車，設(shè)計最高時速176km/h，持續(xù)時速160km/h。HXD1型電力機車有四種型號：HXD1，HXD1B，HXD1C，HXD1D。下表列出HXD1系列電力機車主要參數(shù)對比。電力機車型號HXD1（成都公司、南車電機鐵八9600）HXD1B（南車電機9600）HXD1CHXD1D電力系統(tǒng)交流25kV50Hz交流25kV50Hz交流25kV50Hz輸出功率9600kW9600kW7200kW7200kW軸式Bo’Bo’+Bo’Bo’Co-CoCo-CoCo-Co軸重23/25t25t25t21t牽引電動機JD160深度國產(chǎn)化牽引電動機JD160A交流牽引電動機最高速度120km/h120km/h120km/h160km/h備注HXD1型電力機車是由兩節(jié)完全相同的4軸電力機車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成的8軸重載貨運電力機車，每節(jié)車設(shè)有一個司機室，為一完整系統(tǒng)。HXD1B型電力機車是大功率交流傳動六軸干線貨運用電力機車。是中國首三款使用最大功率1,600千瓦交流電牽引電動機的六軸和諧系列電力機車車型之一。HXD1C型電力機車，機車功率7200kW,是中國南車集團株洲電力機車自行研制的交流傳動干線貨運電力機車，設(shè)計參照了與德國西門子合作制造的HXD1和HXD1B型，但裝配了更多國產(chǎn)化元件隨著中國鐵路的提速，在山區(qū)運行的機車需要的功率也越來越大。山區(qū)隧道多，不適合用內(nèi)燃機車，而170km/h的直流快速電力機車（SS7E和SS9）最大功率只有4800kw。1.3受電弓的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)受電弓是從受電弓向整個列車電氣系統(tǒng)的供電以及輸送再生制動能量的必要部件。結(jié)構(gòu)（如圖1-1所示）HXD1D型電力機車受電弓主要由底架、下臂桿、上框架、弓頭滑板和傳動氣缸等部件組成。1.底架2.絕緣體3.支架3.1下臂3.2下導桿3.3高度阻止器3.4上臂3.5上導桿4.受電弓頭4.1接觸滑板4.2端角5.升弓和降弓裝置6.電流變速器7.掛鉤8.最低位置指示器圖1-1受電弓結(jié)構(gòu)圖圖1-2受電弓的控制電路2、HXD1型電力機車受電弓最常見故障以及原因研究2.1碳滑板故障HXD1型電力機車受電弓碳滑板中間部分缺損并彎曲，右側(cè)弓頭支架向斜上方扭轉(zhuǎn)，右側(cè)弓頭支架和上臂有明顯的異物打擊痕跡，左側(cè)弓頭支架向弓體內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，維持運行到站后進行切弓操作。靜態(tài)接觸力調(diào)整不良。適當?shù)撵o態(tài)接觸力既保證了受電弓的穩(wěn)定受流，又能保證碳滑板的使用壽命，若壓力值過大，可能造成碳滑板與受電弓線間壓力過大，摩擦加劇，若壓力值過小，在線路高低起伏的受電弓區(qū)域，易造成受電弓的離線，甚至刮網(wǎng)事故。2.2絕緣子受電弓支持絕緣子硅橡膠傘裙為柔性材料受電弓支持絕緣子是由有機合成材料組成的復合結(jié)構(gòu)絕緣子，主要由芯棒、金具、傘裙護套和粘接層組成。硅橡膠傘裙護套是合成絕緣子的外絕緣部分，其作用是使絕緣子具有足夠高的抗?jié)耖W和污閃性能，保護芯棒免受大氣侵蝕。由于硅橡膠絕緣子的傘裙是柔性材料，動車組在高速運行時，絕緣子背風面?zhèn)闳乖诳諝饬髯饔孟庐a(chǎn)生較高的負壓，在交會列車及速度變化時絕緣子周圍空氣動力長期作用，易出現(xiàn)交變舞動和振動變形，最終造成傘裙與護套連接處逐漸裂損。2.3受電弓無法正常升弓受電弓的升弓主要由電路控制，氣路驅(qū)動，因此受電弓無法升弓的原因有以下幾種：第一，氣路管路存在泄漏，當存在泄漏時，即使所有通路都正常運行，壓縮空氣在大量泄漏后，其壓力值也達不到驅(qū)動升弓裝置的數(shù)值；第二，受電弓氣路控制閥板故障，受電弓的壓縮空氣是通過閥板上的閥門來進行控制，通過對閥門的調(diào)整可以實現(xiàn)對受電弓升降弓時間和靜態(tài)接觸壓力值的調(diào)整，若閥門之間的連接松動或存在漏氣現(xiàn)象，將造成升弓運行緩慢甚至無法升弓；第三，受電弓內(nèi)部軸承卡滯，當壓縮空氣驅(qū)動升弓氣囊之后，氣囊?guī)予旒芎弯摻z繩，驅(qū)動下臂軸承帶動下臂運動，下臂再帶動上臂及其軸承實現(xiàn)升弓，若軸承卡滯無法旋轉(zhuǎn)整個受電弓的鉸鏈系統(tǒng)無法運行，也就無法升弓。2.4受電弓受流性能不佳動車組的牽引力是通過受電弓的受流來實現(xiàn)的，若受電弓無法正常受流，將對牽引系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響。受流性能不佳的原因，可能是電源軟連接線損壞，電源軟連接線的作用是在軸承處對電流分流，防止軸承的電離損傷，若其損壞電流流通不暢，影響受流；另外，碳滑板的損壞以及受電弓內(nèi)部摩擦過大，接觸壓力值過低都可能造成受流頻繁中斷。對這些原因主要措施為，對損壞的部件進行更換，需要調(diào)整的靜態(tài)接觸壓力值要通過正確的方法重新進行調(diào)整，同時加強對受電弓運行狀態(tài)的監(jiān)控。2.5壓力開關(guān)故障壓力開關(guān)通過對壓力值的比較發(fā)出電信號給電控閥，通過對電控閥的控制，控制氣路的通斷。因此壓力開關(guān)損壞或調(diào)整不當會造成無法升弓或升弓后無顯示。當發(fā)現(xiàn)已升弓但無顯示或顯示延長就可判斷為壓力開關(guān)故障。首先檢查壓力開關(guān)調(diào)整是否得當，功能作用是否良好，若有部件損壞則需進行更換。3、受電弓故障原因3.1接觸網(wǎng)與受電弓的不匹配對于接觸網(wǎng)的標準懸掛就是使懸掛的接觸網(wǎng)彈性均勻。但是這個似乎很難做到，因為接觸網(wǎng)的懸掛受到外部環(huán)境的影響，所以每一段的彈性都是存在差異的，有些地方安裝了過重的裝置，就會導致高速運行的動車組的受電弓劇烈波動，就會損壞受電弓。這種現(xiàn)象下的征狀就是硬點，在現(xiàn)有的接觸網(wǎng)條件下，動車組的速度越快硬點征狀就越是突出。這并不是一個很好的現(xiàn)象，接觸網(wǎng)的劇烈波動會導致它磨損程度的加劇，也對受電弓產(chǎn)生撞擊性損害。3.2高速運行中空氣的摩擦力對于受電弓的影響在動車組保持運動過程中，空氣的阻力會對高速運動的列車產(chǎn)生影響，對于動車頂端的受電弓也會產(chǎn)生一定程度的影響。在動車運行中，受電弓需要上升與接觸網(wǎng)接觸，產(chǎn)生振動，而在這一過程中，空氣的流動在加速，使受電弓受到空氣阻力摩擦的作用，會對動車頂部的受電弓產(chǎn)生較大的影響。3.3受電弓與動車頂端鏈接不當動車在高速運行過程中受電弓在頻繁工作，如果受電弓鏈接不當造成的斷股編織線由很多細導線編織而成，就會造成鏈接部位的磨損，影響受電弓的使用壽命。現(xiàn)在受電弓的編織線形狀多以扁平形結(jié)構(gòu)，在空氣阻力和鏈接面積相同的情況下，這部分受到的壓力是比較大的，受電弓編織線截面形狀不當造成的編織線容易斷股。這就會造成很多危險，比如局部電流增大，編織線鏈接的部分溫度過高，這樣增大了鏈接部分的電阻，編織線容易發(fā)生熱脆，使受電弓發(fā)生故障。4、鐵道既有線受電弓維護與檢修4.1鐵道受電弓故障解決方法4.1.1電氣連接方面受電弓既然是機、電合一的特殊供電設(shè)備，因此在運行過程中不可避免發(fā)生電氣方面的問題。電氣方面故障雖數(shù)量不多，但一旦發(fā)生，則會造成嚴重影響，甚至造成塌網(wǎng)、斷線故障。因此施工人員在工作中必須一絲不茍，時刻保持著嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。4.1.2絕緣方面（1）加強絕緣的清掃工作，對部分污染嚴重的區(qū)段加強清掃頻率，以防患于未然。（2）對環(huán)境惡劣區(qū)段更換為抗污性能強的硅橡膠絕緣子。（3）分段、分相絕緣棒由于與炭材質(zhì)的受電弓頻繁摩擦接觸，使其接觸表面覆蓋了一層碳粉，但由于受天窗點的限制而不能及時清掃，使電弧沿其表面發(fā)生擊穿故障。因此必須對分段、分相等特殊區(qū)段絕緣體逐步推廣帶電清掃模式。4.1.3加強受電弓防御自然災害的能力加強受電弓防御自然災害的手段有很多，可以采用先進的科學技術(shù)有針對性的進行防范。同時對沿線被大風吹歪的樹木進行砍伐處理，消除供電安全隱患。4.2鐵道既有線電網(wǎng)整改維護措施4.2.1選擇合適的檢修策略鐵道發(fā)電設(shè)備種類繁多，其重要程度也各不相同，因此不同的設(shè)備應根據(jù)可靠性分析的結(jié)果采取不同的檢修策略。在改進現(xiàn)行的檢修方式，選擇合理的6C檢測系統(tǒng)策略時，不必受某特定的維修體系的約束，應分析各種維修方式的具體內(nèi)容，結(jié)合自身的特點和需要，將各種檢修方式進行優(yōu)化組合。在保證合理的可靠性的前提下，降低檢修成本。鐵道設(shè)備進行編碼的目的在于用一個代碼唯一地標識一個設(shè)備，從而實現(xiàn)計算機對設(shè)備信息的各種簡捷、快速處理。4.2.2提高線路維修診斷技術(shù)應用模糊數(shù)學進行故障診斷是其眾多應用領(lǐng)域中的一個重要方面，故障診斷對象涉及到機械設(shè)備、電氣設(shè)備、保護裝置，甚至有控制系統(tǒng)等。機組廠應抓緊配備必要的監(jiān)測技術(shù)設(shè)備，及時開展設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測工作，積累原始數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。由于優(yōu)化檢修工作的周期長、數(shù)據(jù)資料信息量大、涉及面廣，需要建立數(shù)據(jù)庫，依賴計算機進行輔助分析診斷，同時對維修過程進行鎮(zhèn)密、規(guī)范的管理。通過點檢人員對設(shè)備進行點檢作業(yè)，根據(jù)點檢情況及時安排檢修，可以降低檢修成本，提高設(shè)備的可用率。4.2.3加強設(shè)備監(jiān)控，提高巡視工作質(zhì)量鐵道車間、班組還要結(jié)合防洪以及惡劣天氣情況，結(jié)合當前關(guān)于迅速排查和整治鐵路沿線外部環(huán)境隱患的工作要求。適時布置和安排全覆蓋的巡視檢查，尤其對存在安全隱患處所，要做到全覆蓋檢查，確保萬無一失。加大外部環(huán)境治理，加快推進危樹整治工作進度，盡早消除安全隱患。好災害天氣的安全預警工作，根據(jù)災害等級按照預警工作要求及時啟動不同等級的安全預警?？偨Y(jié)電氣化鐵路技術(shù)是涉及多學科、多專業(yè)的綜合性先進技術(shù)，高速鐵路受電弓的運行和搶修技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過以上對常見故障的分析，可以看出，受電弓的故障都可以通過日常維護及時發(fā)現(xiàn)并避免故障的發(fā)生，因此在動車組每次進庫檢查時，都要對受電弓的組成部件進行全面認真的檢查，對數(shù)據(jù)仔細核對，并嚴格按照維護計劃和作業(yè)標準執(zhí)行，保證其順利運行。為了保證受電弓的安全運行，首先應該掌握受電弓運行的客觀規(guī)律，有針對性地加強受電弓的檢查維修手段。以使其不出故障或盡量少出故障。另一方面，一旦受電弓發(fā)生故障，必須迅速進行搶修，盡量縮小短中斷供電時間，在最短時間內(nèi)送電通車。參考文獻馮磊.淺談HXD2型電力機車受電弓的常見故障及判斷處理[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟.2016(03)呂群.HX_D3C型電力機車受電弓故障查找新策略[J].科技展望.2015(05)張振明.HX_D2B型電力機車受電弓故障原因分析[J].黑龍江科技信息.2015(09)朱建偉.和諧型機車受電弓故障分析與處理[J].科技資訊