DSA200型受电弓常见故障分析及检修

TOC\o"1-5"\h\z摘要 1\o"CurrentDocument"绪论 2\o"CurrentDocument"—、DSA200型受电弓简介 3\o"CurrentDocument"1、 主要技术参数 4\o"CurrentDocument"2、 主要原形尺寸限度 4\o"CurrentDocument"3、 结构及作用 4\o"CurrentDocument"4、 工作原理 6二、 DSA200型受电弓常见故障及处理 71、 弓头碳滑板故障 7\o"CurrentDocument"2、 弓网拉弧 8\o"CurrentDocument"3、 受电弓气路故障 8\o"CurrentDocument"4、 受电弓部件损坏 9三、 DSA200型受电弓的检修 91、 基本技术要求 9\o"CurrentDocument"2、 设备'工具，仪器（仪表）及材料 9\o"CurrentDocument"3、 检修工艺过程 10\o"CurrentDocument"4、 试验及调试 11\o"CurrentDocument"5、 安全注意事项 12\o"CurrentDocument"参考文献 12\o"CurrentDocument"后语 13摘要：本文阐述了DSA200型受电弓结构、特点，升弓装置及其控制装置组成、工作原理以及受电弓维护检修。希望通过对DSA200型受电弓研究探讨与实践相结合，能够有助于这种型号的受电弓的技术完善与提高。受电弓作为接触网导线和机车牵引系统连接的纽带，它的运行状态直接影响着火车速度的提升。因此，分析受电弓的原理及实际运用中常见故障的原因，具有一定的现实意义。关键词:DSA200受电弓；常见故障；检修第1页共13页绪论现在在我们的日常生活中，火车是我们出行大多数人必不可少的一种交通工具，而随着火车技术的日益精进，担任着把电力从电网传到机车上的受电弓也要进行技术改良。电力机车自身不带能源，所需能源来自机车外部的电能，受流器就是连接电力机车与外部能源的电器，而受电弓就是电力机车从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。受电弓是一种皎接式的机械构件，它通过绝缘子安装于电力机车车顶。受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母线传送到车内供机车使用。受电弓靠滑动接触而受流，是电力机车与固定供电装置之间的连接环节，其性能的优劣直接影响到电力机车工作的可靠性。随着电力机车运行速度的不断提高，对其受流性能也提出了越来越高的要求。其基本要求是：滑板与接触导线接触可靠；磨耗小；升、降弓时不产生过分冲击;运行中受电弓动作轻巧、平稳、动态稳定性好。为此，在接触导线高度允许变化的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力，且升、降弓过程具有先快后慢的特点，即升弓时滑板离开底架要快，贴近接触导线要慢，以防弹跳（弹跳会产生弓网间的拉弧造成弓网的烧损）；降弓时滑板脱离接触导线要快（以防拉弧造成烧损），落在底架上要慢（防止对底架有过分的机械冲击）。电力机车上安装有两台受电弓，正常运行时一般只升后弓，前弓备用。按结构形式分，受电弓分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。双臂受电弓结构对称，侧向稳定性好，但结构复杂，调整困难。单臂受电弓结构简单，尺寸小，重量轻，调整容易，具有良好的动特性，高速时动态跟随性及受流特性较好，故而被现代电力机车广泛采用。电气化铁路的牵引动力是电力机车，所需能源由电力牵引供电系统提供,牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备，是电气化铁路的动脉。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频（50赫）25KV交流制。本文的DSA200型受电弓便是从国外引进消化吸收，然后在国产化，所以我们就DSA200型受电弓进行研究，把它的故障及检修都进行探讨及研究。第2页共13页—、DSA200型受电弓简介DSA200型受电弓是以压缩空气为动力源并带有ADD系统的机械物件，它通过绝缘子安装于电力机车车顶上，受电弓升起后与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母线，传送到车内供机车使用。DSA200单臂受电弓由大同电力机车有限公司2003年从德STEMMAN（芬斯坦）公司引进了DSA系列受电弓生产技术，组建了北京塞德高科铁道电气科技有限责任公司，通过技术引进、消化；吸收由大同厂所生产的国产化产品。DSA200受电弓设计速度为200km/h,采用了轻量化设计，整功部件数量做了一定的减少，质量约为125kg,改善了弓网接触特性。DSA200型受电弓各部件使用了不同的材料，底架，下臂和下导杆是钢制材料，上臂是铝合金材料，所用的非金属材料具有耐侯性的特点。经过大量的装车使用证明，DSA200受电弓适合不超过200km/h各种运行速度等级的机车和动车。SSg型和HXD3型电力机车上安装有两架DSA-200型受电弓，它是一种采用气囊驱动升弓的单臂式受电弓，主要应用于干线电力机车，该受电弓装有阻尼器和ADD自动降弓装置。图1DSA200型受电弓大致外形图第3页共13页

1、主要技术参数额定工作电压 25kV额定工作电流 1 000A设计速度 200km/h静态接触压力 70N±10N,可调最低工作高度（包括绝缘子） 888mm最高工作高度（包括绝缘子） 2800mm最大升弓高度（包括绝缘子） 3000mm 1 950 mm 580 1 950 mm 580 mm 1 576 mm 1 250 mm 0.4〜1MPa约0.36〜0.38Mpa集电头总长度 集电头宽度 滑板总长度 碳滑板 输入空气压力 接触压力为70N时空气压力2、主要原形尺寸限度表1DSA200型受电弓原形尺寸限度表单位：N序号名称技术要求1接触压力静态接触压力70±5弓头上升单向压力60±5弓头下降单向压力80±52接触压力差弓头在同一高度上升与下降时压力差<203落弓保持力N1203、结构及作用DSA-200型受电弓的结构如图2所示（包括阀板，在机车内，图中未标出）。第4页共13页图2DSA200型受电弓1—底架；2—下臂杆；3—导杆；4—上部框架；5—集电头；6—集电头导向装置；7—驱动装置；8—气路组装；9—阻尼器；10—编织线。（1） 底架部分刚性底架由型材（钢材）组焊而成，它是整个受电弓的基座部分，并通过绝缘子固定在机车车顶上。底架上装有升弓气囊、一套较链机构和一副受电弓的阻尼器等。升弓气囊和阻尼器一端安装在底架上，另一端均安装在皎链机构中的下臂杆上。（2） 饺链机构较链机构是实现集电头升降运动的机构，包括有上框架、下臂杆、拉杆和平衡杆等，它们通过各种饺链座饺接。上框架是由压型铝合金型材和板材焊接而成,下臂杆是由管材组焊而成，拉杆和平衡杆为不锈钢材料。各钗接处都装有滚动轴承并采用金属软编织线进行短接，以防止电流对轴承的烧损，平衡杆的作用是保证集电头滑板面在受电弓整个工作高度范围内，始终保持基本水平状态。（3） 集电头部分集电头部分包括集电头支撑和集电头。集电头是直接与接触导线接触受流的部分，其上装有碳滑板。集电头支撑垂悬在4个拉簧下方，两个扭簧安装在集电头和上臂间，克服横向偏移，这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活，而且能够吸收横向方向上的冲击，达到保护滑板的目的。动态接触压力（随速度的变化增加或减少）可以通过安装集电头翼片来对不第5页共13页同速度等级的机车进行调节（如用户需要）。滑板中有气腔，通有压缩空气，如果滑板出现磨损到极限或断裂时，受电弓会迅速自动降下，更换滑板后，自动降弓装置重新启动。（4）升弓装置和气路组装图3升弓装置结构升弓装置传递、实现对受电弓升降运动的控制，升弓装置包括气囊组装、矩形管、支架组焊、螺杆、四联体等组成。升弓装置一头安装在底架上，另一端通过钢丝绳与螺栓固定在下臂杆的调整板上。气路组装是由阀板和提供压缩气体的管路组成，阀板安装于机车内，通过调节节流阀开口的大小来控制升降弓时间，管路一端和升弓装置的气囊连接，另一端与绝缘软管连接，由机车供风断风，从而实现升降弓控制。4、工作原理带自动降弓装置的气囊驱动式受电弓的气路原理如图4所示，包括空气过滤器11、单向调速阀（升弓）12、调压阀13、气压表14、单向调速阀（降弓）15、稳压阀16、气囊17、气控快排阀18、截止阀19、试验阀20、带有气腔的碳滑板21及管路。DSA-200型受电弓由空气回路进行控制。升弓时电磁阀得电，气路打开，压缩空气通过空气过滤器11、单向调速阀（升弓）12、调压阀13、气压表14、单向调速阀（降弓）15、稳压阀16,进入气囊17,同时压缩空气通过管路经气控快排阀18向具有气腔的受电弓碳滑板21供气，从而由压缩空气管路及气囊中的压缩空气驱动实现升弓。当受电弓正常降弓时，启动装置在压缩空气输入端前端的电控排气阀进行排气，受电弓靠自重落弓。第6页共13页当受电弓滑板破裂、磨损到极限或管路发生泄漏时，则换向阀打开，气囊17及管路中的压缩空气经过换向阀的排气口排放到大气中。同时，带有触点开关的空气压力继电器将动作，通过电器信号通知机车在管路系统中出现压力下降，在受电弓与接触网脱离之前，主断路器可以先切断。从而保证受电弓不会在带电负载的情况下从接触网线脱开。图4DSA200受电弓升弓装置和气路装置原理图11—空气过滤器；12—单向调速阀（升弓）；13—调压阀；14—气压表；15—单向调速阀（降弓）；16—稳压阀；17—气囊；18—气控快排阀；19—截止阀；20—试验阀；21—碳滑板（2件）DSA-200型受电弓的工作原理简述：DSA-200型受电弓由空气回路进行控制。升弓时电磁阀得电，气路打开，压缩空气通过空气过滤器-单向诘速阀（升弓）调压阀气压表单向调速阀（降弓）稳压阀进入气囊，同时压缩空气通过管路经气控快排阀向具有气腔的受电弓碳滑板供气，从而由压缩空气管路及气囊中的压缩空气驱动实现升弓。二、DSA200型受电弓常见故障及处理1、弓头碳滑板故障碳滑板材质多为硬碳，做为受电弓的一部分，通过其与接触网线的直接接触实现受流，为机车提供动力。而接触网导线多为铜合金，硬度大于碳滑板，因此在使用中经常会出现滑板磨耗过限，而磨耗过限的滑板会因为其内部气腔的漏风第7页共13页启动自动降弓的功能，使受电弓无法升起，造成故障。造成碳滑板故障的主要原因为：静态接触力调整不良。适当的静态接触力既保证了受电弓的稳定受流，又能保证碳滑板的使用寿命，若压力值过大，可能造成碳滑板与接触网线间压力过大，摩擦加剧，若压力值过小，在线路高低起伏的接触网区域，易造成受电弓的离线，甚至刮网事故。处理：及时对静态接触压力进行调整，正常的接触力值为705N,调整的依据为弹簧秤显示数值，而非控制阀板上的压力表数值。压力开关故障压力开关通过对压力值的比较发出电信号给电控阀，通过对电控阀的控制，控制气路的通断。因此压力开关损坏或调整不当会造成无法升弓或升弓后无显示。当发现已升弓但无显示或显示延长就可判断为压力开关故障。首先检查压力开关调整是否得当，功能作用是否良好，若有部件损坏则需进行更换。2、 弓网拉弧弓网之间要求始终有一定的接触压力以保证机车受流状况良好，当接触压力过小甚至为零时，受电弓滑板会脱离接触网而发生离线。虽然中、小离线不会对机车运行造成影响，但在离线瞬间产生的火花或电弧，会增加接触导线和受电弓滑板的电磨损，缩短其使用寿命。大离线则十分有害，甚至使机车的运行和安全受到威胁。因此，不论是从延长接触导线和受电弓滑板寿命角度，还是从机车运行安全角度考虑，应尽可能避免离线。处理：一是适当提高受电弓滑板和接触导线间的压力。接触压力和接触网结构、线路状态及机车运行速度有关。现受电弓的接触压力是在原电气化线路和机车运行速度下试验确定的。面临提速要求，建议有关部门针对现实接触网、线路状态及机车运行速度，研究确定更合适的接触压力供现场选用。二是受电弓各钗接处的摩擦力在弓头向上运动时，起减少接触压力作用，应保证各活动关节油润良好、活动自如。3、 受电弓气路故障受电弓的升弓主要由电路控制，气路驱动，因此受电弓无法升弓的原因有以下几种：第一，气路管路存在泄漏，当存在泄漏时，即使所有通路都正常运行，压缩空气在大量泄漏后，其压力值也达不到驱动升弓装置的数值；第二，受电弓气路控制阀板故障，受电弓的压缩空气是通过阀板上的阀门来进行控制，通过对阀门的调整可以实现对受电弓升降弓时间和静态接触压力值的调整，若阀门之间的连接松动或存在漏气现象，将造成升弓运行缓慢甚至无法升弓；第三，受电弓内部轴承卡滞，当压缩空气驱动升弓气囊之后，气囊带动桁架和钢丝绳，驱动下臂第8页共13页轴承带动下臂运动，下臂再带动上臂及其轴承实现升弓，若轴承卡滞无法旋转整个受电弓的皎链系统无法运行，也就无法升弓；最后，受电弓的升降弓命令是通过电路进行传输的，若电气连接器插针发生弯折，动作不良等现象，也可能造成电路信号传输不畅，导致电控阀无法接受命令打开，压缩空气进入不到升弓气囊,发生无法升弓的现象。对这些故障的处理主要是预防为主，做好日常维护工作，对受电弓各部件的调整，要严格按照维护计划进行。受电弓受流性能不佳（频繁中断）机车的牵引力是通过受电弓的受流来实现的，若受电弓无法正常受流，将对牵引系统产生很大影响。受流性能不佳的原因,可能是电源软连接线损坏，电源软连接线的作用是在轴承处对电流分流，防止轴承的电离损伤，若其损坏电流流通不畅，影响受流；另外，碳滑板的损坏以及受电弓内部摩擦过大，接触压力值过低都可能造成受流频繁中断。处理：对这些原因主要措施为，损坏的部件进行更换，需要调整的静态接触压力值要通过正确的方法重新进行调整，同时加强对受电弓运行状态的监控。4、受电弓部件损坏机车高速运行时，受电弓受力复杂，加上恶劣的工作环境、使受电弓的部件易发生各类问题，如不及时发下处理将造成隐患。部件损坏主要集中在钗链座、三角板、底架、上框架、拐臂等处。处理：要求在库内检查受电弓时，对上述零部件加强检查，对不符合技术要求的零部件惊喜及时处理，不把隐患带到线路上。三、DSA200型受电弓的检修1、基本技术要求表2受电弓主要技术参数限度序号名称限度要求1受电弓升弓时间W5.4秒2受电弓降弓时间W4秒2、设备、工具，仪器（仪表）及材料（1） 主要设备和工具：弹簧秤钢板尺秒表1600MM高特制的绳索（两端带钩）绳索高度尺水平仪（1米长） 各类扳手（2） 主要材料：白布酒精美孚脂碳污洗净剂汽油绝缘漆（应与受电弓同一个颜色）第9页共13页3、检修工艺过程(注：以下的受电弓高度均自受电弓的绝缘子底部算起。)清扫检查A从车顶拆下受电弓a松开车顶母线与受电弓之间连接软编织线的紧固螺丝，拆下软线。b松开受电弓与车顶间的供风管。c松开受电弓底座与三个支撑绝缘子间的固定螺丝，取下螺母和垫片。B清扫擦拭支撑绝缘子，更换破损绝缘子。检查车顶供风管不得破损、蚀伤，否则更新。C清扫、擦试、检查受电弓底座、上臂、下臂、受流器头、导杆及防脱垫、软编线、阻尼器、风管路、抬升驱动装置，不得有破损、变形、断股、电蚀、橡胶件无老化、破损。检查受流器头各弹簧作用良好，无断裂无锈蚀无变形。检查弓头管轴表面无氧化、锈蚀，表面氧化锈蚀应用砂纸打磨，表面氧化锈蚀严重应更换管轴。注：清扫、擦试时用白布、酒精。对碳污严重处可用碳污洗净剂擦试，用碳污洗净剂擦试后应用清水再擦试一次。D对受电弓铝制金属部分不良处所涂绝缘漆。E清扫检查阀盘，卸下过滤器外罩，用0.2〜0.3MPa压缩空气反向吹扫滤芯。F在滚珠轴承注油堵处添满润滑脂。更换滑板A用两个扳手，一把固定住滑板上进气嘴的备帽，另一把扳手松开进气嘴与风管间的锁紧螺母，取下黑色的风管。B用扳手松开滑板与滑板座之间的四个锁紧螺母，取下滑板。C按照拆卸相反顺序安装新滑板。更换绝缘供风软管松开上臂、下臂各处风管的紧固螺母，拆下风管，抽出下臂内部风管。更换所有风管。安装新风管，紧固安装螺母。更换传动钢丝绳A松开传动钢丝绳两端的两个调整受电弓升弓高度的调整螺母，取下螺母、防缓垫片、垫片。B松开传动钢丝绳上压板的两个紧固螺丝，取下压板、螺丝、垫片和螺母。C将传动钢丝绳取下，更换。第10页共13页D安装钢丝绳，将传动钢丝绳放入导板的槽内，两端对齐，将传动钢丝绳的压板平放在下臂的钢丝绳键槽上，放上螺丝后，用扳手紧固将升弓装置与传动钢丝绳相连，并在钢丝绳两端安装防缓垫片、垫片及调整螺母(不要太紧，以便调整)。更换抬升驱动装置A先取下钢丝绳B取下抬升驱动装置安装轴a取下开口销，取下垫片。更新开口销。b退出安装轴。c用汽油清洗安装轴，用白布擦试。C检修装置a把抬升驱动装置放在工作场地。b用扳手拆下风管。c用扳手松开限位装置螺栓。d用扳手松开支撑固定装置安装螺帽，松开气囊安装螺丝，取下气囊，更新气囊。e检查限位装置及支撑架各部无裂损、变形、限位装置各关节活动灵活。f检查供气塞门无破损，弹簧弹性良好，更换橡胶垫。装橡胶垫时用少量氯丁胶固定，不得堵塞气路。D组装按解体反向顺序组装注：组装安装轴时，应在轴表面涂适量润滑脂。检查各部紧固螺栓的紧固状态。做整弓性能试验4、试验及调试检测量最大升弓高度在最大升弓状态，从支持绝缘子的固定基座上表面至滑板顶部距离2900mm±100mm,用高度尺测量。升降弓时间A升弓时间：受电弓从车顶升至1900mm的时间W5.4s,不允许受电弓任何回跳。B降弓时间：受电弓从离挡1900mm处至止挡的时间W4s。静态接触压力检测，平均静态接触压力7