中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組輔助供風(fēng)系統(tǒng)原理及故障分析

金沖 林偉東 曹狀

摘要：通過輔助空壓機(jī)機(jī)系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)以及基本功能進(jìn)行研究，分析輔助空壓機(jī)常見的故障，由故障產(chǎn)生原因到查找故障點(diǎn)進(jìn)行逐一分析。

關(guān)鍵詞：輔助供風(fēng)系統(tǒng);受電弓;主斷路器

一、引言

把空氣進(jìn)行壓縮而獲得高壓空氣的機(jī)器，稱為空氣壓縮機(jī)（簡稱空壓機(jī)）。在低壓情況下把空氣進(jìn)行壓縮而獲得的高壓空氣，為受電弓、車頂隔離開關(guān)、主斷路器提供風(fēng)源的設(shè)備，稱為輔助空壓機(jī)。在低壓供電時(shí)，且車輛風(fēng)壓低，此時(shí)主空壓機(jī)無法啟動(dòng)，高壓設(shè)備動(dòng)作的風(fēng)源，依靠輔助空壓機(jī)供給，滿足壓力或啟動(dòng)時(shí)間后停止。同時(shí)輔助空壓機(jī)具有優(yōu)良的可靠性能，振動(dòng)小、噪聲低、操作方便、易損件少、運(yùn)行效率高等特點(diǎn)。

二、輔助供風(fēng)系統(tǒng)的組成和功能

輔助供風(fēng)系統(tǒng)是由一個(gè)單級(jí)無油活塞式空壓機(jī)、DC110V直流電機(jī)、單塔吸附式干燥器、安全閥、單向閥、再生風(fēng)缸和安裝框架等組成，輔助壓縮機(jī)具有可持續(xù)工作能力。

中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組配備兩套輔助供風(fēng)系統(tǒng)，分別安裝在兩個(gè)受電弓車。輔助供風(fēng)系統(tǒng)為車輛的受電弓、主斷路器、車頂隔離開關(guān)控制提供風(fēng)源。在低壓供電且主供風(fēng)系統(tǒng)無法工作時(shí)，輔助風(fēng)缸中的空氣壓力低于工作壓力時(shí)，此時(shí)由輔助供風(fēng)系統(tǒng)提供壓縮空氣。當(dāng)風(fēng)壓足夠時(shí)不啟動(dòng)輔助空壓機(jī)，此時(shí)由主空壓機(jī)為受電弓、主斷路器、車頂隔離開關(guān)提供風(fēng)源，由此可見輔助供風(fēng)系統(tǒng)對動(dòng)車組的重要性。

三、輔助空壓機(jī)的控制

（一）輔助空壓機(jī)的控制和啟動(dòng)條件

1.網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)

車輛網(wǎng)絡(luò)檢測升弓壓力低于550kPa時(shí)，TCMS（中央控制單元）控制網(wǎng)絡(luò)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)輔助空壓機(jī)。當(dāng)車輛檢測升弓壓力高于700kPa時(shí)或達(dá)到啟動(dòng)時(shí)間5min后，輔助空壓機(jī)自動(dòng)停止工作。TCMS接收主電路和控制電路的斷路器反饋狀態(tài)，監(jiān)視其空開反饋狀態(tài)，作為輔助空壓機(jī)啟動(dòng)條件;TCMS監(jiān)視直流電機(jī)溫度開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)溫度開關(guān)斷開時(shí)，TCMS將斷開信息發(fā)送到顯示屏上，報(bào)出電機(jī)溫度超溫故障，當(dāng)電機(jī)溫度開關(guān)正常時(shí)，監(jiān)視溫度開關(guān)狀態(tài)作為輔助空壓機(jī)啟動(dòng)條件;TCMS在確認(rèn)空開閉合、電機(jī)溫度正常、風(fēng)壓低于550KPa時(shí)控制內(nèi)部常開觸點(diǎn)閉合，輸出DC110V電壓，使時(shí)間繼電器得電，從而使輔助空壓機(jī)控制繼電器得電，給直流電機(jī)提供DC110V電壓;同時(shí)繼電器常開觸點(diǎn)狀態(tài)反饋給TCMS，將此時(shí)輔助空壓機(jī)啟動(dòng)和停止?fàn)顟B(tài)發(fā)送給TCMS，TCMS將輔助空壓機(jī)狀態(tài)反饋到顯示屏上，當(dāng)輔助空壓機(jī)狀態(tài)變綠時(shí)，代表輔助空壓機(jī)工作;當(dāng)輔助空壓機(jī)狀態(tài)變綠白時(shí)，代表輔助空壓機(jī)停止。

2.手動(dòng)啟動(dòng)

按下自復(fù)位啟動(dòng)按鈕后，輔助空壓機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)車輛檢測升弓壓力高于700kPa時(shí)或達(dá)到啟動(dòng)時(shí)間5min后，輔助空壓機(jī)自動(dòng)停止工作。輔助空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)綠色指示燈亮起，輔助空壓機(jī)停止時(shí)，指示燈熄滅。

（二）保護(hù)功能

1.空開斷路器保護(hù)

主電路和控制電路分別有空開斷路器，斷路器具有過流短路、過壓和欠壓保護(hù)，過載電流保護(hù)，對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

2.繼電器和時(shí)間繼電器保護(hù)

輔助供風(fēng)單元正常工作時(shí)，25L的輔助風(fēng)缸壓力由0kPa升至700kPa時(shí)所需時(shí)間小于5min+5s;同時(shí)輔助供風(fēng)單元配備單塔吸附式干燥器，需停機(jī)后通過存儲(chǔ)在反吹風(fēng)缸內(nèi)的干燥空氣對干燥劑反吹實(shí)現(xiàn)再生，長時(shí)間連續(xù)工作將降低干燥劑的干燥能力。所以輔助供風(fēng)單元按照10min工作制執(zhí)行，即輔助供風(fēng)單元單次連續(xù)工作時(shí)間≤10min，停機(jī)5-10min后允許再次啟動(dòng)。

3.輔助空壓機(jī)溫度保護(hù)

電機(jī)溫度開關(guān)控制輔助空壓機(jī)啟動(dòng)繼電器，正常時(shí)溫度開關(guān)為常閉狀態(tài);當(dāng)電機(jī)內(nèi)部溫度達(dá)到保護(hù)值時(shí)溫度開關(guān)斷開，輔助空壓機(jī)停機(jī)，防止電機(jī)過熱燒毀。當(dāng)恢復(fù)為保護(hù)值以下溫度開關(guān)自動(dòng)閉合。

四、常見故障分析

1.輔助空壓機(jī)斷路器21-F05斷開，故障代碼3394，故障產(chǎn)生原因分為3種情況;（1）第一種情況：斷路器已閉合，中央控制單元和輸入輸出模塊軟件問題或者兩者之間的通訊線路問題所導(dǎo)致的故障。

①RIOM輸入輸出模塊軟件問題或者器件自身有問題，斷路器已閉合，輸入輸出模塊接收到正確的反饋信號(hào)，輸出錯(cuò)誤的信號(hào)，導(dǎo)致中央控制單元做出錯(cuò)誤的判斷;需要更新輸入輸出模塊軟件來解決故障。

②CCU中央控制單元軟件問題，斷路器已閉合，接收正確的反饋信號(hào)，在中央控制單元進(jìn)行換算后，輸出錯(cuò)位的結(jié)果，導(dǎo)致故障報(bào)出;需要更新中央控住單元軟件來解決故障。

（2）第二種情況：空開未閉合，反饋正確。

①斷路器自身器件有問題，閉合后自動(dòng)斷開。解決此問題需要更換斷路器。

②斷路器控制的線路中存在線路短路，混路，或器件內(nèi)部存在短路或者混路的，造成瞬間電流大于額定電流致使空開斷開。此時(shí)需要查找具體故障線路和故障設(shè)備，比較常用的方法是斷路法進(jìn)行測量。

（3）第三種情況：空開已閉合，反饋不正確。

①空開輔助觸點(diǎn)故障，閉合空開后，輔助觸點(diǎn)沒有動(dòng)作，此時(shí)需更換輔助觸點(diǎn)。

②反饋線路存在線路對地以及混接或輔助觸點(diǎn)之前存在斷路、對地以及混接的情況，導(dǎo)致輸入輸出模塊接收不到空開的反饋信號(hào)。此時(shí)需要用測量工具進(jìn)行故障排除。

③輔助觸點(diǎn)與輸入輸出模塊之間線路存在線路對地，混接、斷路等情況，導(dǎo)致接收不到反饋信號(hào)，此時(shí)需要用測量工具逐步測量進(jìn)行故障排除。

2.輔助空壓機(jī)故障，故障代碼3393，故障產(chǎn)生原因：

在軟件為最新版本和網(wǎng)絡(luò)通信正常時(shí)進(jìn)行以下判斷，斷路器=21-F05空開閉合且反饋正確、斷路器=21-F06空開閉合且反饋正確、繼電器=21-K38得電且反饋正確、司機(jī)室占用、升弓管路壓力檢測低于5.5bar、受電弓升弓指令或由輔助空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，在上述信號(hào)同時(shí)滿足時(shí)等待300s后沒有復(fù)位信號(hào)時(shí)報(bào)出故障，復(fù)位信號(hào)為升弓管路壓力檢測正常時(shí)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位信號(hào)優(yōu)先級(jí)高。

故障查找方向：

判斷輔助空壓機(jī)是否能正常啟動(dòng)，在啟動(dòng)中過程中是否有間歇啟動(dòng)，或者啟動(dòng)過程中嚴(yán)重異音。

判斷輔助供風(fēng)管路是否存在漏風(fēng)，安全閥、單向閥、過濾器及各管路接頭是否存在漏風(fēng)，以及安全閥和單向閥、過濾器功能正常;如圖4所示。

五、結(jié)論

動(dòng)車組出故障時(shí)，臨時(shí)處理或者利用合理的分析方法快速排查故障點(diǎn)，是動(dòng)車組快速、安全、正點(diǎn)運(yùn)營的重要技術(shù)保障。動(dòng)車組輔助空壓機(jī)電器故障共分為四大類。第一類故障是軟件故障，由于軟件上載時(shí)版本號(hào)不匹配或者軟件本身缺陷所引發(fā)的故障，發(fā)生時(shí)往往帶有普遍性和隱蔽性。第二類故障是接線類故障，由于各種原因，發(fā)生混線、錯(cuò)線、斷線等接線類故障，此類故障在調(diào)試階段基本都能暴露出來且得到處理。第三類故障零部件的穩(wěn)定性差或者性能不良。此類故障在調(diào)試階段很難發(fā)現(xiàn)，具有很大的偶然性，是動(dòng)車組質(zhì)量控制的難點(diǎn)。第四類故障是供風(fēng)管路及器件是否故障，此類故障很少出現(xiàn)，從泄露和器件性能方面查找。

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（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）