《HXD1D型电力机车受电弓常见故障分析》5400字

HXD1D型电力机车受电弓常见故障分析摘要随着既有线的提速改造和高速客运专线的加快建设,弓网系统的问题日益彰显。随着科技不断地在进步，电气化铁路的里程也在不断的在延伸。而突发性和扩延性是铁路弓网系统故障固有的特点。努力提高机车等设备运行质量，不仅要全面落实安全管控措施，还要断完善检测机制。HXD1C型电力机车，运行稳定、可靠，能满足该型电力机车的运用要求，实现模块化，通用化，降低了机车运营和维护成本。本文从HXD1C型单臂受电弓的维护调整和故障处理等方面分析受电弓的常见故障原因。首先分析受弓网在实际运行中出现的故障，并针对这些故障制定出优化方案，提出相应的解决方法，并对受弓网日常检修、维护和管理提出了建议，使分段绝缘器的实际运营质量得到进一步提高，从进一步改善受弓网关系,提高受流质量。关键词：电气控制；受电弓；故障处理；维护与检修目录摘要 电气化铁道中，接触网线路是在力与电的双重作用下工作的，机械故障和电气烧故障构成了受电弓故障的主体。因此，从事受电弓运行和检修的人员需要对事故抢修作业的组织方法、作业过程、临时开通技术措施以及注意事项有深度的了解。对铁路受电弓进行故障分析，并给出相应的优化方案，对城市轨道交通事业的发展有着十分重要的意义。深入研究受电弓故障原因，探索受电弓装置的安装，及时做出相应的防护方案，进一步强化绝缘管理，防止突发事故发生，尽可能避免污移闪络，对电力系统具有十分重要的意义，为电力系统的可持续发展提供技术支持。对受电弓装置事故提前进行预测并采取相应的防范措施是解决上述问题的重要思路，对保证接触网系统正常运行具有非常重要的现实意义。1、HXD1D型电力机车相关概述1.1HXD1D型电力机车介绍HXD1型电力机车是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统。1）主电路形式：机车采用交-直-交电传动技术，每节车配装一台水冷1GBT变流器，给四台三相异步电动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；2）控制系统：采用西门子SIBAS32系列的微机控制，TCN网络通讯技术；3）车体采用中央梁承载方式，采用独立通风方式；4）转向架：采用低位牵引杆，基础制动采用轮盘制动；5）空气制动系统采用CCBII制动系统，电制动采用再生制动；6）机车具有外重联控制功能，司机可以在一个司机室对两台重联机车进行控制；根据铁道部要求，机车装有LOCOTROL远程重联控制系统，适合于多机分布式重载牵引。1.2HXD1型电力机车对比介绍和谐系列货运电力机车是南车集团和北车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流传动货（客）运机车。分为每轴1200KW的和谐1、2、3型（1、2型为八轴，3型为六轴），以及六轴，每轴1600KW的和谐1B、2B、3B两代9600KW大功率机车，设计最高时速均为120km/h。2012年，新推出了专用于准高速客运的两款六轴机车，单轴1200KW，总功率7200KW的和谐1D、3D机车，设计最高时速176km/h，持续时速160km/h。HXD1型电力机车有四种型号：HXD1，HXD1B，HXD1C，HXD1D。下表列出HXD1系列电力机车主要参数对比。电力机车型号HXD1（成都公司、南车电机铁八9600）HXD1B（南车电机9600）HXD1CHXD1D电力系统交流25kV50Hz交流25kV50Hz交流25kV50Hz输出功率9600kW9600kW7200kW7200kW轴式Bo’Bo’+Bo’Bo’Co-CoCo-CoCo-Co轴重23/25t25t25t21t牵引电动机JD160深度国产化牵引电动机JD160A交流牵引电动机最高速度120km/h120km/h120km/h160km/h备注HXD1型电力机车是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统。HXD1B型电力机车是大功率交流传动六轴干线货运用电力机车。是中国首三款使用最大功率1,600千瓦交流电牵引电动机的六轴和谐系列电力机车车型之一。HXD1C型电力机车，机车功率7200kW,是中国南车集团株洲电力机车自行研制的交流传动干线货运电力机车，设计参照了与德国西门子合作制造的HXD1和HXD1B型，但装配了更多国产化元件随着中国铁路的提速，在山区运行的机车需要的功率也越来越大。山区隧道多，不适合用内燃机车，而170km/h的直流快速电力机车（SS7E和SS9）最大功率只有4800kw。1.3受电弓的结构和主要技术参数受电弓是从受电弓向整个列车电气系统的供电以及输送再生制动能量的必要部件。结构（如图1-1所示）HXD1D型电力机车受电弓主要由底架、下臂杆、上框架、弓头滑板和传动气缸等部件组成。1.底架2.绝缘体3.支架3.1下臂3.2下导杆3.3高度阻止器3.4上臂3.5上导杆4.受电弓头4.1接触滑板4.2端角5.升弓和降弓装置6.电流变速器7.挂钩8.最低位置指示器图1-1受电弓结构图图1-2受电弓的控制电路2、HXD1型电力机车受电弓最常见故障以及原因研究2.1碳滑板故障HXD1型电力机车受电弓碳滑板中间部分缺损并弯曲，右侧弓头支架向斜上方扭转，右侧弓头支架和上臂有明显的异物打击痕迹，左侧弓头支架向弓体内部翻转，维持运行到站后进行切弓操作。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，可能造成碳滑板与受电弓线间压力过大，摩擦加剧，若压力值过小，在线路高低起伏的受电弓区域，易造成受电弓的离线，甚至刮网事故。2.2绝缘子受电弓支持绝缘子硅橡胶伞裙为柔性材料受电弓支持绝缘子是由有机合成材料组成的复合结构绝缘子，主要由芯棒、金具、伞裙护套和粘接层组成。硅橡胶伞裙护套是合成绝缘子的外绝缘部分，其作用是使绝缘子具有足够高的抗湿闪和污闪性能，保护芯棒免受大气侵蚀。由于硅橡胶绝缘子的伞裙是柔性材料，动车组在高速运行时，绝缘子背风面伞裙在空气流作用下产生较高的负压，在交会列车及速度变化时绝缘子周围空气动力长期作用，易出现交变舞动和振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。2.3受电弓无法正常升弓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铰链系统无法运行，也就无法升弓。2.4受电弓受流性能不佳动车组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。对这些原因主要措施为，对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。2.5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。3、受电弓故障原因3.1接触网与受电弓的不匹配对于接触网的标准悬挂就是使悬挂的接触网弹性均匀。但是这个似乎很难做到，因为接触网的悬挂受到外部环境的影响，所以每一段的弹性都是存在差异的，有些地方安装了过重的装置，就会导致高速运行的动车组的受电弓剧烈波动，就会损坏受电弓。这种现象下的征状就是硬点，在现有的接触网条件下，动车组的速度越快硬点征状就越是突出。这并不是一个很好的现象，接触网的剧烈波动会导致它磨损程度的加剧，也对受电弓产生撞击性损害。3.2高速运行中空气的摩擦力对于受电弓的影响在动车组保持运动过程中，空气的阻力会对高速运动的列车产生影响，对于动车顶端的受电弓也会产生一定程度的影响。在动车运行中，受电弓需要上升与接触网接触，产生振动，而在这一过程中，空气的流动在加速，使受电弓受到空气阻力摩擦的作用，会对动车顶部的受电弓产生较大的影响。3.3受电弓与动车顶端链接不当动车在高速运行过程中受电弓在频繁工作，如果受电弓链接不当造成的断股编织线由很多细导线编织而成，就会造成链接部位的磨损，影响受电弓的使用寿命。现在受电弓的编织线形状多以扁平形结构，在空气阻力和链接面积相同的情况下，这部分受到的压力是比较大的，受电弓编织线截面形状不当造成的编织线容易断股。这就会造成很多危险，比如局部电流增大，编织线链接的部分温度过高，这样增大了链接部分的电阻，编织线容易发生热脆，使受电弓发生故障。4、铁道既有线受电弓维护与检修4.1铁道受电弓故障解决方法4.1.1电气连接方面受电弓既然是机、电合一的特殊供电设备，因此在运行过程中不可避免发生电气方面的问题。电气方面故障虽数量不多，但一旦发生，则会造成严重影响，甚至造成塌网、断线故障。因此施工人员在工作中必须一丝不苟，时刻保持着严谨的工作态度。4.1.2绝缘方面（1）加强绝缘的清扫工作，对部分污染严重的区段加强清扫频率，以防患于未然。（2）对环境恶劣区段更换为抗污性能强的硅橡胶绝缘子。（3）分段、分相绝缘棒由于与炭材质的受电弓频繁摩擦接触，使其接触表面覆盖了一层碳粉，但由于受天窗点的限制而不能及时清扫，使电弧沿其表面发生击穿故障。因此必须对分段、分相等特殊区段绝缘体逐步推广带电清扫模式。4.1.3加强受电弓防御自然灾害的能力加强受电弓防御自然灾害的手段有很多，可以采用先进的科学技术有针对性的进行防范。同时对沿线被大风吹歪的树木进行砍伐处理，消除供电安全隐患。4.2铁道既有线电网整改维护措施4.2.1选择合适的检修策略铁道发电设备种类繁多，其重要程度也各不相同，因此不同的设备应根据可靠性分析的结果采取不同的检修策略。在改进现行的检修方式，选择合理的6C检测系统策略时，不必受某特定的维修体系的约束，应分析各种维修方式的具体内容，结合自身的特点和需要，将各种检修方式进行优化组合。在保证合理的可靠性的前提下，降低检修成本。铁道设备进行编码的目的在于用一个代码唯一地标识一个设备，从而实现计算机对设备信息的各种简捷、快速处理。4.2.2提高线路维修诊断技术应用模糊数学进行故障诊断是其众多应用领域中的一个重要方面，故障诊断对象涉及到机械设备、电气设备、保护装置，甚至有控制系统等。机组厂应抓紧配备必要的监测技术设备，及时开展设备的状态监测工作，积累原始数据和经验。由于优化检修工作的周期长、数据资料信息量大、涉及面广，需要建立数据库，依赖计算机进行辅助分析诊断，同时对维修过程进行镇密、规范的管理。通过点检人员对设备进行点检作业，根据点检情况及时安排检修，可以降低检修成本，提高设备的可用率。4.2.3加强设备监控，提高巡视工作质量铁道车间、班组还要结合防洪以及恶劣天气情况，结合当前关于迅速排查和整治铁路沿线外部环境隐患的工作要求。适时布置和安排全覆盖的巡视检查，尤其对存在安全隐患处所，要做到全覆盖检查，确保万无一失。加大外部环境治理，加快推进危树整治工作进度，尽早消除安全隐患。好灾害天气的安全预警工作，根据灾害等级按照预警工作要求及时启动不同等级的安全预警。总结电气化铁路技术是涉及多学科、多专业的综合性先进技术，高速铁路受电弓的运行和抢修技术是其中的关键技术之一。通过以上对常见故障的分析，可以看出，受电弓的故障都可以通过日常维护及时发现并避免故障的发生，因此在动车组每次进库检查时，都要对受电弓的组成部件进行全面认真的检查，对数据仔细核对，并严格按照维护计划和作业标准执行，保证其顺利运行。为了保证受电弓的安全运行，首先应该掌握受电弓运行的客观规律，有针对性地加强受电弓的检查维修手段。以使其不出故障或尽量少出故障。另一方面，一旦受电弓发生故障，必须迅速进行抢修，尽量缩小短中断供电时间，在最短时间内送电通车。参考文献冯磊.浅谈HXD2型电力机车受电弓的常见故障及判断处理[J].内蒙古科技与经济.2016(03)吕群.HX_D3C型电力机车受电弓故障查找新策略[J].科技展望.2015(05)张振明.HX_D2B型电力机车受电弓故障原因分析[J].黑龙江科技信息.2015(09)朱建伟.和谐型机车受电弓故障分析与处理[J].科技资讯