HXD3型電力機車檢修工藝研究與探索

HXD3型電力機車檢修工藝研究與探索摘要隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通運輸網(wǎng)絡的不斷完善，近年來我國車輛生產(chǎn)制造領域也獲得了蓬勃的發(fā)展，不僅在車輛生產(chǎn)制造的總量方面，得到了極大的擴張，隨著車輛最新生產(chǎn)技術的不斷研發(fā)及應用，車輛生產(chǎn)質(zhì)量及安全性方面，也取得了巨大的提高。尤其是在大功率機車的生產(chǎn)制造方面，其更是取得了迅猛的發(fā)展，和諧型大功率機車就是在這樣一個社會大背景下應運而生的。雖然和諧型大功率機車在運輸能力及車速方面，相較于以往機車取得了極大的飛躍，但其存在的問題也不斷顯現(xiàn)出來，其中尤以其缺乏完善的檢修驗收體系問題最為嚴峻，其極大的影響著和諧型大功率機車的檢修質(zhì)量的提高。本文將對HXD3型電力機車檢修工藝進行研究和探索，在此基礎上對和諧型大功率機車檢修體系進行詳細的探討。關鍵詞和諧型大功率機車；檢修驗收體系；研究和思考概述課題背景隨著近年中國經(jīng)濟持續(xù)增長，鐵路貨運需求隨之大幅增加，鐵道部有鑒于此，訂購能單機牽引5,000噸的大功率機車，以應付貨運需求。首輛國產(chǎn)化機車于2006年12月8日出廠及交付使用。大連機車開始交付首批編號由30017起始的44臺機車為“國產(chǎn)化”車輛，使用國產(chǎn)異步牽引電動機等部件，指其國產(chǎn)化比率達80%以上。首輛機車出廠曾被改稱為“神龍1型”（SL1），之后不久鐵道部將通過引進技術制造的國產(chǎn)化大功率機車統(tǒng)一改稱為“和諧型”，而原來的神龍1型也改稱“和諧型”，編號改為HXD3xxxx（HXD之后的第一個數(shù)字是生產(chǎn)廠商代號：3代表大連機車）。HXD3型電力機車外觀圖如圖1所示：圖1HXD3型電力機車外觀圖國內(nèi)外電力機車運用檢修電力機車的日常維護保養(yǎng)是把機車處于萌芽狀態(tài)的故障現(xiàn)象及時發(fā)現(xiàn)并處理，目前，電力機車的維修制度有兩種。一種是定期檢查，根據(jù)機車運行的走行公里或者時間來安排檢修周期和修程。這種修程制度有利于檢修部門有計劃地組織生產(chǎn)，按照事先規(guī)定好的檢修范圍進行檢修，便于管理；缺點是檢修中盲目性很大，浪費人力、材料、設備較多。另一種是狀態(tài)修，其主要依據(jù)是機車的實際技術狀態(tài)，根據(jù)不同的技術狀態(tài)確定檢修周期和修程，這種檢修制度的檢修針對性強，能夠節(jié)約檢修成本，但必須有一個準確、及時的質(zhì)量信息反饋系統(tǒng)，其管理難度也較高。我國電力機車的發(fā)展速度較快，但運用檢修較為落后。機車發(fā)展成熟國家均已采用狀態(tài)修，而目前在我國鐵路各個機務段中主要采用的是定期檢修制度，也有少數(shù)單位試行狀態(tài)修制度。不過隨著機車故障診斷記錄系統(tǒng)的不斷成熟以及機車功能模塊化的逐步推廣，配合更加全面的機車信息管理系統(tǒng)，我國未來逐步采取狀態(tài)修的檢修制度應該是完全可行的，它代表了機車檢修管理發(fā)展的方向。HXD3型電力機車的運用檢修特點HXD3型電力機車是我國鐵路普遍缺乏大功率電力機車時應運而生的，其運用檢修和以往我國電力機車檢修大部相同，但也有略微差異。根據(jù)鐵道部運輸局和諧型大功率機車原型車的檢修周期及有關技術資料，結合我國和諧型大功率機車長交路、輪乘制的運用實際，并充分考慮機車主要部件的設計壽命、機車實際日走行公里、機車負荷率情況及橡膠件等部件的可靠性時間等因素，將HXD3型大功率電力機車檢修修程分為：一級修、二級修、三級修和全面修四個等級。其中三級和全面修為基地修修程，一級、二級修為段修修程。檢修周期：和諧型電力機車檢修周應按機車構造特點、運用條件、實際技術狀態(tài)、走行公里和當時的生產(chǎn)技術水平及經(jīng)驗來確定，和諧型電力機車各部分零件壽命及使用期限都高于韶山型機車，其修期如下：一級修：4萬～8萬km；二級修：16萬～32萬km；三級修：80萬～120萬km；全面修：320萬～360萬km。各修程關系如下：全面修三級修三級修三級修全面修三級修二級修二級修二級修三級修二級修一級修一級修一級修二級修圖2HXD3機車修程關系HXD3型電力機車簡介HXD3型電力機車主要特點HXD3型電力機車是用于干線牽引的貨用電力機車，其最高速度為120km/h。其主要特點如下：軸式為C0-C0，電傳動系統(tǒng)為直流傳動采用IGBT水冷變流機組，1250kW大轉(zhuǎn)矩異步電動機，具有啟動（持續(xù)）牽引力大、持續(xù)速度高、黏著性能好、功率因數(shù)高等特點。每組變流柜內(nèi)集成一臺由中間直流回路供電的輔助變流器。整車提供2組VVVF和1組CVCF三相輔助電源，對輔助機組進行分類供電。該系統(tǒng)冗余性強，一組輔助變流器故障后可以由另一組輔助變流器對全部輔助機組供電。采用分布式微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，具備了完整的故障保護、故障記憶及顯示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自動切換和故障處理指導功能，實現(xiàn)了機車的網(wǎng)絡重聯(lián)功能?？傮w設計采用高度集成化、模塊化的設計思路，極大降低了霧、雪、粉塵等條件下的高壓設備的故障率，提高機車的可靠性。車體采用整體承載的框架式焊接結構，有利于提高車體的強度和高度。轉(zhuǎn)向架采用滾動抱軸承半懸掛結構，二系采用高圓螺旋彈簧，推挽式低位斜牽引技術，整體軸箱，小齒輪雙端支撐驅(qū)動裝置。采用下懸式一體化多繞組牽引主變壓器，除牽引繞組外，還集成3臺諧振電抗器，冷卻方式為強迫導向油循環(huán)風冷。機車采用獨立通風冷卻技術，機車頂蓋設有密閉風腔。每個轉(zhuǎn)向架的3臺牽引電機由1臺通風機冷卻；主變流器水冷和主變壓器油冷采用水、油復合式冷卻塔；另外還設置了車體通風機來保證機械間的微正壓通風，以減少塵埃進入機械間。采用了集成化氣路的空氣制動系統(tǒng)，具有空電制動功能。機械制動采用輪盤制動。采用預布線、預布管技術，車內(nèi)中間走廊的下層排列制動管路，中間層和上層排列動力電纜，控制導線及光纜排布在側(cè)墻的線槽內(nèi)。動力電纜和控制導線的分別布設可降低電磁干擾，提高控制系統(tǒng)可靠性。采用了新型的模式空氣干燥器，有利于壓縮空氣的干燥，減少制動系統(tǒng)閥件的故障率。一般電力機車的檢修規(guī)程檢修周期與檢修范圍根據(jù)鐵道部有關文件規(guī)定，電力機車的檢修周期和修程應根據(jù)其構造特點、運用條件實際技術狀態(tài)和當時生產(chǎn)技術水平與經(jīng)驗來確定。電力機車的修程可分為大修、中修、小修和輔修四級，其中中修、小修和輔修為段修修程，各修程定義如下：大修：對整個機車進行恢復性全面修理，由鐵道部指定的機車修理工廠進行。中修：更換主要部件為主的完善性全面修理。小修：主要針對制動系統(tǒng)、部分輔機、高壓和低壓電器、保護裝置及機械部件等進行檢查和修理。輔修：全面檢查并進行必要的修理?！峨娏C車大修規(guī)程》和《電力機車段修規(guī)程》分別是電力機車大修和段修的依據(jù)，大修和段修后的機車必須達到規(guī)程規(guī)定的相應修程的技術條件和技術狀態(tài)。電力機車各級修程的檢修周期，應該是由非經(jīng)該修程不足以恢復其基本技術狀態(tài)的機車零部件，在兩次修程間保證安全運用的最短期限來確定。根據(jù)當前我國電力機車技術狀態(tài)及生產(chǎn)技術水平，檢修規(guī)程規(guī)定的檢修周期為：大修--------中修-------中修--------中修--------大修中修--------小修-------小修--------小修--------中修小修--------輔修-------輔修--------輔修--------小修由于目前我國機車信息管理系統(tǒng)不夠健全，電力機車多采用定期檢修制度，執(zhí)行定期檢修制度的標準是：輔修間的走行公里為1～3萬公里；小修間的走行公里為8～10萬公里，中修間的走行公里為40～50萬公里，大修間的走行公里為160～200萬公里。由于機車擔當?shù)目?、貨運運輸任務不同，各地運用條件差異較大，各個鐵路局還可根據(jù)《段規(guī)》要求，結合具體情況，制訂本局電力機車各級修程的周期，并報鐵道部核準備案。通常情況下客運機車和在坡度不大的線路上運行的貨運機車可以取走行公里的上限，在山區(qū)及困難地段運行的貨運機車可以取下限。檢修周期確定以后，在日常掌握中為確保機車合理調(diào)配，小修公里或期限允許伸縮20%；個別機車的中修公里或期限需要延長或縮短時，可根據(jù)機車實際狀態(tài)由機務段鑒定，報鐵路局審查，報鐵道部批準。檢修的組織本設計主要考慮HXD3型機車的段修，而一般電力機車的段修組織工作主要由機務段的檢修車間承擔，檢修車間根據(jù)生產(chǎn)的需要，通常設置調(diào)度室、包修組、牽引電機組、輔助電機組、輪對走行組、制動組、電器組、電子組、受電弓組、蓄電池組、儀表組等。各個班組的主要任務如下：

調(diào)度室——負責對機車的檢修計劃組織落實，掌握生產(chǎn)進度，協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

輪對走行組——承擔輪對、轉(zhuǎn)向架、牽引裝置的檢修。制動組——承擔空氣制動系統(tǒng)的檢修。電器組——承擔主斷路器、各電器屏柜和其它電器的檢修電子組——承擔電子器件的檢修調(diào)試、儀表組——承擔各個儀表的檢修和校驗（機車電度表除外）。包修組——承擔機車一般部件的車上檢修、分解和組裝。受電弓組——承擔受電弓的檢修。蓄電池組——承擔蓄電池的檢修牽引電機組——承擔牽引電機、平波電抗器、主變壓器等檢修輔助電機組——承擔出牽引電機以外的其它各類電機的檢修。機務段段修時根據(jù)本段實際情況，制定出“機車中、小、輔修作業(yè)圖表或網(wǎng)絡圖”，各個有關班組嚴格按照“機車中、小、輔修作業(yè)圖表或網(wǎng)絡圖”及時組織生產(chǎn)，將需要解體檢修的部件拆下后送至各個專業(yè)班組進行解體檢修，然后進行組裝。段修機車在開工前至少1小時停放在檢修庫外指定地點，由檢修主任主持，檢修調(diào)度員、包修組工長（或各個專業(yè)班組工長）以及技術、驗收、運轉(zhuǎn)車間的檢修人員（包乘時由司機長）等部門人員參加對段修機車進行復檢。復檢分步進行，首先核實機車狀態(tài)，然后評定及車保養(yǎng)等級，并確定超修活的處理方案。將機車清掃后引入庫內(nèi)檢修臺位上，做好正點開工的準備。包修組工長或者檢修調(diào)度向各個工種成員介紹機車情況、檢修要點、進度及安全注意事項后，即行開工。大約2小時后，由檢修段長或檢修主任主持檢修碰頭會，由各個承修班組匯報檢修進度以及檢修中出現(xiàn)的問題，主持者負責協(xié)調(diào)，然后落實交車進度。HXD3型電力機車運用檢修工藝具體設計HXD3電力機車的運用HXD3型電力機車具有牽引性能優(yōu)越、功率大、黏著利用率高、啟動加速性能好等優(yōu)點，代表了世界先進鐵路機車技術發(fā)展方向。以和諧型系列的機車為亮點的鐵路重載貨物運輸，顯著地提高了運輸能力，在既有繁忙干線實現(xiàn)了5500～6000噸重載列車，有力地促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展。然而電力機車在運用過程中，由于運行速度高，運用條件復雜，會使機車的各零部件受到不同程度的振動、沖擊、摩擦和腐蝕。機械部件出現(xiàn)磨損、變形、老化和損壞，電氣部件不斷出現(xiàn)斷線、接地、燒損、絕緣老化及破損，都影響機車運行，嚴重時威脅行車安全。所以一套機車的檢修規(guī)程和檢修制度是電力機車檢修工作安全可靠、正常運行的基本保障。作為將替代韶山型電力機車作為主流的和諧型電力機車，雖然制定了暫行的修制和修程，但過于單一，已不能適應當前的形勢。因此，制訂一套健全、科學合理的HXD3型電力機車的檢修體制迫在眉睫。2．HXD3型電力機車檢修工藝2.1HXD3型電力機車檢修周期及檢修范圍為了更好地保證電力機車在牽引運行中的安全、正點、可靠，把機車故障率降到最低點，使電力機車在現(xiàn)代化鐵路牽引中發(fā)揮更加巨大的作用，除了提高機車本身的可靠性，加強機車運用操作的規(guī)范性，操作的準確性及日常的正確維護、保養(yǎng)外，對運行公里數(shù)達到規(guī)定范圍的機車，應進行機車的全面檢修，確保機車以良好的狀態(tài)投入運營，并延長機車的使用壽命。HXD3型大功率交直交電力機車，與國內(nèi)傳統(tǒng)的交直電力機車不同，故不能直接套用目前國內(nèi)的檢修周期，而國內(nèi)的運營線路情況、牽引重量、運用環(huán)境等又與國外的不盡相同，也不能直接套用國外的檢修周期，為此特制定了與之相適應的檢修周期：日檢、半月檢、月檢、季檢、半年檢、一年檢、二年檢、六年檢、十二年檢等9個等級。其檢修范圍、場所等詳見表1。表1HXD3電力機車檢修周期及檢修范圍修程檢修范圍檢修場所例行檢查日檢更換、調(diào)整和補充消耗品，檢查各部分狀態(tài)、性能及車下懸吊件安裝情況運用維修段（可利用既有機務段改造）半月檢月檢季檢重點檢查半年檢進行機車性能試驗和安全性檢測一年檢系統(tǒng)全面分解檢修二年修對各主系統(tǒng)進行分解檢修，必要時進行車體噴漆檢修基地整車全面分解檢修六年修對全車進行分解檢修，較大范圍更新零部件，并進行車體噴漆修理廠整車技術改造翻新十二年修對全車進行分解，進行現(xiàn)代化改造和技術等級提升修理廠從表1中可看出每十二年為一個檢修周期，其中現(xiàn)機務段負責初步檢修修程，即例行檢查和半年、一年檢；檢修基地則負責二年檢的檢修修程。而整車全面檢修及技術改造翻新則由修理廠承擔。本設計主要研究在機務段及檢修基地負責的初步檢修和系統(tǒng)檢修工藝。和諧型電力機車檢修周應按機車構造特點、運用條件、實際技術狀態(tài)、走行公里和當時的生產(chǎn)技術水平及經(jīng)驗來確定，和諧型電力機車各部分零件壽命及使用期限都高于韶山型機車，其修期表2：表2HXD3型電力機車檢修周期修程一級修二級修三級修全面修運行里程/km4萬～8萬16萬～32萬80萬～120萬320萬～360萬HXD3型電力機車檢修范圍和以前我國電力機車檢修范圍相類似，具體檢修范圍見表3：表3HXD3型電力機車檢修范圍序號項目一級修二級修三級修車上檢修解體檢修車上檢修解體檢修車上檢修解體檢修1牽引電動機√√√2輔助電動機（含油泵）√√√3輔助機械√√√4變壓器√√√√5電抗器√√√√6變壓器油散熱器√√√7受電弓√√√8高壓電壓互感器√√√√9主斷路器√√√10變流裝置√√√11電子裝置√√√12位置轉(zhuǎn)換開關√√√13司機控制器√√√14電空制動控制器√√√15電空接觸器√√√16一般電器及電線路（包括各電器屏柜）√√√17蓄電池√√√18信號及照明√√√19儀表√√√20轉(zhuǎn)向架√√√√21車體√√√√22壓縮空氣系統(tǒng)√√√√23機車落成試驗√√√2.2機車檢修工藝流程設計傳統(tǒng)電力機車檢修采用定位修的檢修工藝流程，這種檢修模式與我國目前機務段的檢修模式相同，很容易被理解和接受。檢修機車通過移車臺進入檢修臺位(1到10個臺位)后通過架車機架車，推出轉(zhuǎn)向架、把車上的零部件拆下車，將轉(zhuǎn)向架和零部件分別送到轉(zhuǎn)向架車間和零部件車間邊跨進行檢修，同時將修竣的轉(zhuǎn)向架和零部件從轉(zhuǎn)向架車間或霉部件車間送至相應的檢修臺位。機車進出移車臺二年檢定位修臺位1～10二年檢返修臺位11～12移車臺測試庫移車臺整車試驗庫車體油漆庫移車臺返修車機車進出移車臺二年檢定位修臺位1～10二年檢返修臺位11～12移車臺測試庫移車臺整車試驗庫車體油漆庫移車臺返修車修竣機車轉(zhuǎn)向架車間零部件車間圖3定位修工藝流程圖車體流水修工藝師目前比較先進的檢修工藝流程，檢修機車進入二年檢分解庫后，先通過架車機架車，再把待修轉(zhuǎn)向架推出，然后將工藝轉(zhuǎn)向架推到車下、落車，通過工藝轉(zhuǎn)向架將機車移到下一工位，在二年檢分解庫完成車體檢修后，通過后面移車臺將車體送入二年檢組裝庫，進行車體及零部件的組裝。零部件從車體上拆下來之后直接進入二年檢分解庫旁的零件檢修車間進行檢修，再通過另一邊將修竣的零部件送到二年檢修組裝庫進行組裝。從流水修的檢修流程圖（圖4）可以看出：零部件的檢修工藝流程和車體的檢修工藝流程都非常順暢，互不干擾。待修裝轉(zhuǎn)向架通過移車臺送至轉(zhuǎn)向架車間進行檢修，整車試驗庫移車臺整車試驗庫移車臺機車進臺移車臺測試庫車體油漆庫拆卸轉(zhuǎn)向架及車底設備車頂、車內(nèi)設備拆卸車內(nèi)設備拆卸高壓氣清洗車體車體全面檢修待檢轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架檢修車間修竣轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架組裝及調(diào)整車底及車頂設備安裝車內(nèi)設備安裝2預留車內(nèi)設備安裝1零部件檢修車間移車臺移車臺移車臺零部件檢修車間零部件檢修車間二級拆卸庫二級組裝庫圖4流水修檢修工藝流程相比較兩種檢修工藝，以往的定位修工藝有較多交叉干擾，工藝流程也不夠流暢。按照鐵路建設部署所給出的機車檢修指標及機務任務量，定位修工藝由于臺位數(shù)過多產(chǎn)生較大交叉干擾影響檢修效率，無法滿足HXD3機車維修要求。流水修工藝由于具有順暢的工藝流程，檢修過程中各流程互不干擾，滿足HXD3機車檢修。因此，選用流水修工藝流程。和諧型大功率機車檢修驗收體系的構建探討總體思路新的機車檢修驗收體系，必須符合和諧型大功率機車的技術特性，及相關檢修標準，同時樹立“以檢驗促質(zhì)量，以質(zhì)量保安全”的檢修驗收觀念，不斷改革豐富檢修驗收模式及手段，并進一步完善其監(jiān)督管理機制，保障機車檢修驗收工作嚴格按照相關技術規(guī)定實施，從而保障機車檢修驗收工作的高質(zhì)量。此外，要緊密監(jiān)控機車及其各零部件，其使用周期內(nèi)的質(zhì)量變化情況，并盡可能的將其質(zhì)量修復到安全可靠性標準之上，并明確其驗收范圍，同時在檢修驗收工作中，要嚴格要求相關工作人員按照有關技術標準進行。建立健全“三位一體”的機車檢修驗收體系在建立新的和諧型大功率機車的檢修驗收體系的同時，鐵路驗收機構還必須繼續(xù)堅定機車的驗收工作派駐性質(zhì)路線，同時結合鐵路機車檢修驗收工作的實際情況，進一步完善外部異體監(jiān)督體系，從而有效保障三位一體的機車檢修驗收體系的高效運轉(zhuǎn)，及其功能的充分發(fā)揮，進而促進機車檢驗驗收工作質(zhì)量的提升，保障鐵路運輸?shù)陌踩咝?。和諧型大