南非電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻故障分析及優(yōu)化方案

馮月強(qiáng)

摘 要：對(duì)南非電力機(jī)車(chē)電阻制動(dòng)原理及制動(dòng)電阻柜基本結(jié)構(gòu)介紹，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析制動(dòng)電阻燒損的原因并制訂優(yōu)化方案，通過(guò)加強(qiáng)制動(dòng)電阻維護(hù)及新增保護(hù)軟件，確保通風(fēng)充足，同時(shí)當(dāng)機(jī)車(chē)計(jì)算溫度大于500℃，機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻切除，從而達(dá)到保護(hù)制動(dòng)電阻的目的，通過(guò)實(shí)施保護(hù)措施，效果顯著。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車(chē) 制動(dòng)電阻 優(yōu)化方案

中圖分類(lèi)號(hào)：U269 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0070-02

南非電力機(jī)車(chē)是我國(guó)出口非洲的電力機(jī)車(chē)，為后續(xù)電力機(jī)車(chē)出口奠定并夯實(shí)基礎(chǔ)，制動(dòng)電阻柜故障不僅給機(jī)車(chē)的正常運(yùn)行帶來(lái)隱患，也增加了機(jī)車(chē)的檢修成本。通過(guò)對(duì)故障機(jī)車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析出制動(dòng)電阻柜故障原因并制訂優(yōu)化方案。

1 南非電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻柜介紹

基本原理：該車(chē)型除使用空氣制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)外，還裝有電阻制動(dòng)系統(tǒng)，供列車(chē)在長(zhǎng)大坡道下坡制動(dòng)使用。利用牽引電機(jī)的可逆性，機(jī)車(chē)在電阻制動(dòng)工況時(shí)，牽引電機(jī)呈發(fā)電機(jī)工況，將列車(chē)的動(dòng)能與位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，此時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能全部消耗在制動(dòng)電阻帶上而變?yōu)闊崮堋?/p>

應(yīng)用環(huán)境：環(huán)境溫度（遮蔭處）-10℃～+50℃在隧道時(shí)要求機(jī)車(chē)外部件能承受短時(shí)高溫，車(chē)頂160℃（持續(xù)時(shí)間5～10min），最嚴(yán)重200℃（持續(xù)時(shí)間1～2min），車(chē)體外中部140℃（持續(xù)時(shí)間5～10min），車(chē)底100℃（持續(xù)時(shí)間5～10min）。運(yùn)用海拔0～1980m相對(duì)濕度平均濕度為80%，偶爾最大濕度可達(dá)100%其它機(jī)車(chē)運(yùn)行和停駐潮濕海岸線(xiàn)時(shí)，可承受多鹽且腐蝕性高的環(huán)境；運(yùn)行和停駐在內(nèi)陸時(shí)，可承受干燥、多塵、多風(fēng)的環(huán)境條件。制動(dòng)電阻元件及支撐部件安裝在單獨(dú)的屏柜中，制動(dòng)電柜通過(guò)螺栓安裝與機(jī)車(chē)導(dǎo)軌上。

參數(shù)要求：應(yīng)配備用于天車(chē)起吊用的可拆卸的吊耳，吊環(huán)規(guī)格采用M24的螺孔。重量和重心不超過(guò)1400kg（含風(fēng)機(jī)）。材料裸露在機(jī)車(chē)外部的材料應(yīng)能承受機(jī)車(chē)運(yùn)營(yíng)環(huán)境的溫度變化、濕度、腐蝕、晝夜溫差較大的影響。所有絕緣材料應(yīng)能長(zhǎng)期接觸油和熱降解而避免性能下降惡化。車(chē)外的絕緣材料必須承受機(jī)車(chē)在隧道時(shí)的短時(shí)高溫和沿海地區(qū)的腐蝕性。

控制回路標(biāo)稱(chēng)電壓：DC110 V（-30%～+25%）；輔助額定線(xiàn)電壓：380V（±5%）?？傊C波失真：<10%；額定頻率：50 Hz（±1Hz）；制動(dòng)電阻裝有溫度保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)電阻元件溫度低于650℃時(shí)，溫度保護(hù)系統(tǒng)輸出低電平；當(dāng)電阻帶溫度達(dá)到650℃，溫度保護(hù)系統(tǒng)將輸出高電平。

2 南非電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻故障問(wèn)題

2.1 現(xiàn)場(chǎng)狀況

針對(duì)南非電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻故障的車(chē)輛，在機(jī)務(wù)段對(duì)電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻運(yùn)用情況進(jìn)行了調(diào)研。

基本情況如下：（1）大部分電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻狀態(tài)良好；（2）部分機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻頂部電阻帶有變形跡象；（3）機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻進(jìn)風(fēng)口堵塞嚴(yán)重。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

（1）制動(dòng)電阻頂部檢查。

將電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻頂部電阻取出，仔細(xì)觀察制動(dòng)電阻帶變形的原因確定制動(dòng)電阻有變形現(xiàn)象（圖1）。

（2）制動(dòng)電阻底部檢查。

檢查在段機(jī)車(chē)發(fā)現(xiàn)部分電力機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻進(jìn)風(fēng)口存在堵塞情況（圖2）。

（3）經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查多數(shù)制動(dòng)電阻下方發(fā)現(xiàn)鋁箔（圖3）。

2.3 機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻原因分析

通過(guò)檢查進(jìn)風(fēng)口和分析數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：（1）機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻進(jìn)風(fēng)口堵塞，部分機(jī)車(chē)可以檢測(cè)到過(guò)熱信號(hào)。證明通風(fēng)不足是機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻過(guò)熱的主要原因。（2）機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻進(jìn)風(fēng)口堵塞，部分機(jī)車(chē)不能檢測(cè)到過(guò)熱信號(hào)。可能是機(jī)車(chē)過(guò)溫保護(hù)裝置故障或機(jī)車(chē)接線(xiàn)錯(cuò)誤。（3）機(jī)車(chē)進(jìn)風(fēng)口發(fā)現(xiàn)鋁箔存在的情況，該問(wèn)題可能導(dǎo)致制動(dòng)電阻短路。（4）機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻檢修維護(hù)存在問(wèn)題。機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻頂部單元存在變形，需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，否則將導(dǎo)致機(jī)車(chē)帶故障運(yùn)用，最終導(dǎo)致機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻完全燒損。

綜上，南非電力機(jī)車(chē)的制動(dòng)電阻由于進(jìn)風(fēng)口堵塞導(dǎo)致通風(fēng)不足，同時(shí)因檢修維護(hù)不到位導(dǎo)致通風(fēng)不足的情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用導(dǎo)致?lián)p壞。

3 優(yōu)化措施及改善

（1）加強(qiáng)制動(dòng)電阻的維護(hù)，定期清理進(jìn)風(fēng)口確保通風(fēng)充足，嚴(yán)格按照檢修文件執(zhí)行并及時(shí)更換存在隱患的制動(dòng)電阻單元，減少外界因素引起制動(dòng)電阻柜故障的頻率。（2）機(jī)車(chē)TCMS新增基于電阻阻值計(jì)算溫度曲線(xiàn)的保護(hù)方法。新軟件已進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)。

當(dāng)機(jī)車(chē)計(jì)算溫度大于400℃，機(jī)車(chē)線(xiàn)性降功率，當(dāng)機(jī)車(chē)計(jì)算溫度大于500℃，機(jī)車(chē)制動(dòng)電阻切除，從而達(dá)到保護(hù)制動(dòng)電阻的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)加強(qiáng)制動(dòng)電阻的維護(hù)及新增基于電阻阻值計(jì)算溫度曲線(xiàn)的保護(hù)方法，制動(dòng)電阻柜故障率減少，從而有效地保證了機(jī)車(chē)安全運(yùn)行及質(zhì)量。

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