HXD2B型機(jī)車典型故障原因分析與整改措施

袁 慧 孫欽友 胡惠偉

(1.上海鐵路安全監(jiān)督管理辦公室駐徐州機(jī)務(wù)段機(jī)車驗(yàn)收室 江蘇 徐州 221007；2.上海鐵路局徐州機(jī)務(wù)段技術(shù)科 江蘇 徐州 221007)

HXD2B型機(jī)車典型故障原因分析與整改措施

袁 慧1孫欽友2胡惠偉2

(1.上海鐵路安全監(jiān)督管理辦公室駐徐州機(jī)務(wù)段機(jī)車驗(yàn)收室 江蘇 徐州 221007；2.上海鐵路局徐州機(jī)務(wù)段技術(shù)科 江蘇 徐州 221007)

對(duì)HXD2B型機(jī)車運(yùn)用中出現(xiàn)的輪對(duì)剝離、牽引電機(jī)隔離、主變流柜慢性放電電阻燒損等典型故障進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，提出了具體的整改措施和建議。

輪對(duì)剝離；牽引電機(jī)隔離；主變散熱器臟堵；蓄電池虧電

徐州機(jī)務(wù)段自2011年5月開始陸續(xù)臨時(shí)支配HXD2B型機(jī)車，到2012年初共45臺(tái)，此后機(jī)車數(shù)量保持不變；截止2014年底，HXD2B型機(jī)車總走行里程已達(dá)2 402萬km，單機(jī)最高走行里程為64萬km，二年檢機(jī)車17臺(tái),主要擔(dān)當(dāng)徐州北至連云港云臺(tái)山的貨運(yùn)任務(wù)。

1 故障統(tǒng)計(jì)

HXD2B型機(jī)車投入運(yùn)用后，質(zhì)量問題逐漸暴露出來，2012-2014年重要故障合計(jì)914件(見表1)。2014年高壓電器、低壓電器、電子電路、制動(dòng)機(jī)等部位的故障件數(shù)比2013年明顯下降[1-2]，但輪對(duì)故障件數(shù)逐年增加，從近3年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，輪對(duì)故障約占重要故障總數(shù)的64%，其主要故障類型包括踏面剝離、踏面磨耗、輪緣近限(輪緣偏磨、掉塊、卷邊)、輪徑到限[3]等(見表2)。2014年輪徑到限數(shù)量增加，主要原因是剝離、磨耗、擦傷導(dǎo)致的輪對(duì)鏇修頻繁。

表1 HXD2B型機(jī)車主要故障統(tǒng)計(jì)表 /件

表2 HXD2B型機(jī)車輪對(duì)故障類型統(tǒng)計(jì)表 /件

2 典型故障分析

2.1 輪對(duì)故障

(1)故障原因

①閘瓦材質(zhì)。HXD2B型機(jī)車閘瓦是不含石棉的合成閘瓦，最高工作溫度為350 ℃。合成閘瓦在強(qiáng)力摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生高熱，存在熱衰退、熱龜裂問題。HXD2B型機(jī)車在該段運(yùn)用以來，閘瓦斷裂、掉塊現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，而同期采用單元制動(dòng)器踏面閘瓦制動(dòng)方式的DF11、DF11G型機(jī)車并無閘瓦裂損、掉塊現(xiàn)象，說明該型機(jī)車閘瓦材質(zhì)尚不能滿足HXD2B型機(jī)車制動(dòng)熱負(fù)荷的強(qiáng)度要求。

②閘瓦結(jié)構(gòu)。DF11、DF11G型機(jī)車閘瓦采用組合式閘瓦，每塊閘瓦由3小塊組合而成，每小塊之間具有垃圾溝，既可以疏導(dǎo)摩擦產(chǎn)生的磨粒，又利于散熱。HXD2B型機(jī)車閘瓦是整體的，沒有垃圾溝，金屬磨屑不易排出，易形成金屬夾雜物，拉傷輪對(duì)踏面。另外，DF11、DF11G型機(jī)車采用雙側(cè)踏面制動(dòng)，HXD2B型機(jī)車采用單側(cè)踏面制動(dòng)。在相同的制動(dòng)功率下，采用雙側(cè)踏面制動(dòng)，輪對(duì)與閘瓦的摩擦面積成倍地加大，可以顯著地降低摩擦面的溫度，避免閘瓦強(qiáng)度的降低。

③制動(dòng)機(jī)故障。HXD2B型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障比較突出，主要是單獨(dú)制動(dòng)閥、自動(dòng)制動(dòng)閥制動(dòng)后不緩解問題。閘瓦不緩解或機(jī)車電制動(dòng)異常、高速時(shí)自動(dòng)實(shí)施空氣制動(dòng)，產(chǎn)生大量制動(dòng)熱量，造成輪對(duì)踏面拉傷、剝離。

④輪對(duì)硬度。據(jù)輪對(duì)鏇修工反映，HXD2B型機(jī)車輪對(duì)硬度比DF11、DF11G型機(jī)車的低，容易車削。HXD2B型機(jī)車輪對(duì)輪緣卷邊、掉塊現(xiàn)象比較突出，也說明了該輪對(duì)材質(zhì)較軟。當(dāng)機(jī)車制動(dòng)時(shí)，閘瓦與輪對(duì)踏面間的硬物可能拉傷輪對(duì)，脫落的金屬在制動(dòng)力作用下堆積、發(fā)熱，金屬堆積物硬度更大，拉傷輪對(duì)，使輪對(duì)踏面形成環(huán)形溝。

⑤砂子質(zhì)量。HXD2B型機(jī)車撒砂閥(管)經(jīng)常因?yàn)樯白映睗癜褰Y(jié)而堵塞，在機(jī)車需要撒砂防滑時(shí)無法撒砂，輪對(duì)空轉(zhuǎn)打滑引起踏面擦傷。

(2)解決措施

①改進(jìn)閘瓦材質(zhì)與結(jié)構(gòu)。借鑒DF11、DF11G型機(jī)車合成閘瓦的經(jīng)驗(yàn)，研制新型HXD2B型機(jī)車專用合成閘瓦，進(jìn)一步改進(jìn)材質(zhì)，提高閘瓦的抗熱衰性能、機(jī)械強(qiáng)度等。采用帶垃圾溝的組合式閘瓦，將金屬磨屑、剝離碎片及時(shí)排出。

②盡量使用電制動(dòng)，低速停車時(shí)再實(shí)施空氣制動(dòng)。HXD2B型機(jī)車具有恒制動(dòng)力的電制動(dòng)特性，每個(gè)制動(dòng)級(jí)位對(duì)應(yīng)著1個(gè)固定的電制動(dòng)力值，但不超過該速度下的最大電制動(dòng)力。HXD2B型電力機(jī)車制動(dòng)控制原則：優(yōu)先使用電制動(dòng)，運(yùn)行速度在3 km/h以下時(shí)釋放電制動(dòng)，加入空氣制動(dòng)。該段機(jī)車司機(jī)大多是內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)出身，對(duì)新型電力機(jī)車制動(dòng)機(jī)性能不了解，單機(jī)運(yùn)行或調(diào)車時(shí)，司機(jī)習(xí)慣使用空氣制動(dòng)調(diào)速。若機(jī)車在高速運(yùn)行時(shí)加入空氣制動(dòng)，將產(chǎn)生大量的制動(dòng)熱量，引起踏面制動(dòng)熱剝離。因此，應(yīng)改變操縱習(xí)慣，優(yōu)先使用機(jī)車電制動(dòng)，盡量不用單獨(dú)制動(dòng)閥調(diào)速。

③提高輪對(duì)踏面硬度。輪對(duì)鏇修時(shí)注意進(jìn)刀量不要大，做到輪對(duì)踏面光潔、粗糙度符合規(guī)定。建議在鏇輪后，對(duì)踏面進(jìn)行滾壓處理，進(jìn)一步提高輪對(duì)踏面硬度和光潔度。

④改進(jìn)砂子質(zhì)量。采購(gòu)質(zhì)量合格的優(yōu)質(zhì)石英砂，并對(duì)機(jī)車用砂進(jìn)行過篩、干燥處理[2]，防止砂子中泥土含量超標(biāo)引起的砂子板結(jié)。

⑤注意閘瓦更換問題。更換閘瓦時(shí)，調(diào)整間隙4～6 mm，清除附著在閘瓦上的雜物。

2.2 牽引電機(jī)隔離故障

2.2.1 功率模塊故障

(1)故障原因：①牽引功率模塊質(zhì)量不好；②輔助變流器功率模塊控制板接線高壓保護(hù)套內(nèi)的電纜接頭與1條隔離的母排互相接觸，2個(gè)絕緣材料間的空氣間隙過小，出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象；③在夏季，輔助變流柜采用外通風(fēng)模式，動(dòng)力間因負(fù)壓進(jìn)水，經(jīng)柜體孔洞流到逆變器模塊上，導(dǎo)致功率模塊故障。

(2)解決措施：①牽引功率模塊更換為新型裝有KE3IGBT的模塊；②對(duì)輔助變流器功率模塊控制板接線進(jìn)行綁扎固定，避免隔離電纜接頭與隔離母排互相接觸；③填堵輔助變流柜電機(jī)風(fēng)機(jī)罩的孔洞，防止進(jìn)水，如圖1所示。

圖1 輔助變流器功率模塊控制板接線整改方案

2.2.2 主變壓器散熱器臟堵

(1)故障原因：春末夏初，楊柳飛絮堵塞主變壓器散熱器，造成復(fù)合冷卻器柜內(nèi)熱量無法排除，牽引變流器冷卻水散熱器溫度達(dá)到警戒值，牽引變流器隔離，造成相應(yīng)的電機(jī)隔離。由于機(jī)車復(fù)合冷卻散熱器柜門固定螺栓有18個(gè)，拆裝麻煩，同時(shí)散熱器安裝位置處在一個(gè)封閉空間，清除雜物十分困難，保養(yǎng)不便。

(2)解決措施：對(duì)復(fù)合冷卻器柜門進(jìn)行改造，在原柜門上開小門，小門帶折頁(yè)和鎖扣，并安裝透明玻璃觀察窗(見圖2)；同時(shí)在冷卻器上方加裝空氣濾網(wǎng)(見圖3)，對(duì)空氣中的灰塵、柳楊絮等異物進(jìn)行過濾。

圖2 改造后的復(fù)合冷卻器散熱器柜門

圖3 空氣濾網(wǎng)

2.3 主變流柜慢性放電電阻燒損

(1)故障原因：①對(duì)地放電形成短路。雨水和空氣一起經(jīng)風(fēng)冷通道流入，中間電路直流正極因雨水的連續(xù)流淌，導(dǎo)致和箱體間產(chǎn)生短路電流，燒毀放電電阻電纜(橫截面積2.5 mm2)；②不同電位間形成回路。雨水和空氣一起經(jīng)風(fēng)冷通道流入，因雨水的連續(xù)流淌，導(dǎo)致中間電路直流正極和二次濾波電容正極間被雨水連接，使二次濾波電容通過橫截面積為4 mm2的電纜向逆變模塊供電，溫升過高燒毀電纜絕緣層。

(2)解決措施：改變牽引變流柜慢性放電電阻安裝位置，由復(fù)合冷卻柜內(nèi)改在主變流器柜內(nèi)水泵上(見圖4)。該方案既不影響機(jī)車原電路設(shè)計(jì)，又不影響慢性放電電阻冷卻散熱效果。

圖4 慢性放電電阻安裝在水泵上

2.4 蓄電池充電機(jī)二極管故障造成蓄電池虧電

(1)故障原因：充電機(jī)三相斷路器、隔離二極管、蓄電池充電機(jī)線路存在故障。HXD2B型機(jī)車在運(yùn)用中出現(xiàn)一組充電機(jī)故障時(shí)，DDU屏無故障提示，并且不能自動(dòng)切換到另一組充電機(jī)，導(dǎo)致蓄電池虧電。

(2)解決措施：對(duì)充電機(jī)三相斷路器、隔離二極管、蓄電池充電機(jī)線路進(jìn)行普查整治，及時(shí)消除故障隱患。建議廠家增加充電機(jī)隔離后DDU屏故障顯示及充電機(jī)故障后自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。

2.5 流量傳感器故障導(dǎo)致列車管充不到定壓

(1)故障原因：制動(dòng)系統(tǒng)流量傳感器的短路導(dǎo)致電流突升，而該電流通過BCU的模擬量輸入板AIX16進(jìn)入BCU，由于該模擬量輸入板同時(shí)接收單獨(dú)制動(dòng)閥、列車管和均衡風(fēng)缸壓力傳感器的信號(hào)，當(dāng)流量傳感器的電流過大時(shí)，對(duì)AIX16板產(chǎn)生了干擾，使得均衡風(fēng)缸及列車管壓力傳感器信號(hào)產(chǎn)生漂移，BCU檢測(cè)到該漂移將自動(dòng)調(diào)整，因此產(chǎn)生了波動(dòng)，導(dǎo)致列車管充不到定壓。

(2)解決措施：機(jī)車運(yùn)行中出現(xiàn)此種故障時(shí)，轉(zhuǎn)換為備用制動(dòng)，維持運(yùn)行。日常加強(qiáng)檢測(cè)，及時(shí)更換故障流量傳感器。

3 結(jié)束語(yǔ)

HXD2B型機(jī)車的典型故障中大部分原因是設(shè)計(jì)制造質(zhì)量缺陷。通過配件更新?lián)Q代和技術(shù)改造，機(jī)車質(zhì)量有了很大提高，但類似制動(dòng)有時(shí)緩解不良問題、輪對(duì)緣偏磨問題、在接觸網(wǎng)斷電情況下DDU屏仍顯示(0.1～0.3) kV網(wǎng)壓等故障尚未找到根本原因，還需要進(jìn)一步深入研究。

[1] 謝小軍.HXD2B型機(jī)車庫(kù)用電路典型故障及解決措施[J].軌道交通裝備與技術(shù),2013(6):38-39.

[2] 陳 宏，鄒家來，李連國(guó). HXD2B型機(jī)車干燥器干燥劑粉化的原因分析與解決辦法[J].軌道交通裝備與技術(shù),2014(5)：42-43.[3] 溫世湖. HXD2B型機(jī)車牽引電機(jī)軸承溫升報(bào)警分析及預(yù)防措施[J].上海鐵道科技，2015(1)：47-49.□

(編輯：繆 媚)

2095-5251(2016)02-0033-03

2015-07-05

袁 慧(1968-)，男，本科學(xué)歷，工程師，從事鐵路機(jī)務(wù)段機(jī)車驗(yàn)收管理工作。

U269.6

B