HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理

HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理 课题名称:HXD1型交传电力机车电气 原理分析与故障处理 二级学院 铁道牵引与动力学院 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2014届毕业设计任务书 一、课题名称:HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理 二、指导教师:XX 三、设计内容与要求 1、 课题概述 随着轨道交通装备的飞速发展，交传电力机车已普遍应用于我国铁路运输，其中HXD1型电力机车使用广泛，电力机车乘务员和检修人员必须熟练掌握其电气原理和故障分析判断的方法，本课题主要针对铁道司乘、检修方向的学生，要求学生能整体全面了解HXD1型电力机车的总体结构、控制原理、界面显示，能整体分析HXD1型电力机车主电路，辅助电路、控制电路原理，并能根据HXD1型电力机车实际运用中的故障进行分析，根据实际情况进行故障处理方案的设计。使学生更好的理解交传电力机车的工作原理，培养学生运用所学的知识来分析解决本专业范围内的问题，使学生建立正确的设计思想，掌握 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计的一般程序和方法。 2、 设计子课题 1)HXD1型电力机车主电路的原理分析与故障处理 2)HXD1型电力机车辅助电路的原理分析与故障处理 3)HXD1型电力机车控制电路受电弓控制环节的原理分析与故障处理 4)HXD1型电力机车控制电路主断路器控制环节原理分析与故障处理 3、 设计内容与要求 1)HXD1型电力机车的总体结构与设备布置 2)HXD1型电力机车布线与电气接口布置 3)HXD1型电力机车的相关电气线路的电气原理分析 4)对HXD1型电力机车常见故障进行分析与判断，设计故障处理方案，编写HXD1型电力机车常见故障判断处理流程， 5)绘制相关电气原理图。 四、设计参考书 1 《HXD1型电力机车》 中国铁道出版社 《电力机车控制》 中国铁道出版社 《电力电子技术》 中国铁道出版社 《牵引电器》 西南交大出版社 《电气制图及图形符号国家标准汇集》 中国标准出版社 五、设计说明书要求 1、 封面 、 目录 2 3、 内容摘要(200~400字左右，中英文) 4、 引言 5、 正文(设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设 计结果的说明及特点) 6、 结束语 7、 附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、毕业设计进程安排 第1周:资料准备与借阅，了解课题思路、设计要求说明。 第2周:设计课题内容辅导。 第3-5周:进行毕业设计，完成说明书初稿。 第6周:毕业设计检查，了解完成情况。 第7周:设计修改、优化，完成说明书，并作好毕业答辩准备。 第8周:毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、 毕业设计答辩要求 答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 等 必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 2 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。 2、 毕业设计论文要求 文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。 曲线图表要求:所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 3 摘 要 HXD1型机车主断路器的控制相对比较复杂，闭合条件繁多(从硬件和软件上都作了多重保护在实际运用过程中，经常出现主断无法闭合的情况。本文针对主断路器的控制电路构成进行详细的分析和阐述，并结合实际调试经验对主断控制过程中的常见问题进行了原因分析及总结。 关键词:主断路器 实际调试经验 分析及总结 4 Abstract Control of the main circuit breaker type HXD1 relatively complex, closed numerous conditions. From the hardware and software have made multiple protection in the practical application process, often not closed off the main situation. In this paper, the main control circuit breaker detailed analysis and elaboration, combined with practical experience in the process of debugging common problems were the main causes of broken control analysis and summary. Keywords: Main circuit breaker practical analysis and debugging experience summary 5 目 录 第1章 绪 论 .............................................................. 7 第2章 HXD1型电力机车总体与设备布置 ........................................ 8 2.1机车车体 .............................................................. 8 2.2司机室 ................................................................ 8 2.3受电弓 ................................................................ 8 2.4司机室设备布置 ........................................................ 9 2.5机械间设备布置 ....................................................... 10 第3章 机车布线和电气接口布置 .............................................. 11 3.1机车线路 ............................................................. 11 3.2 电气接口布置 ........................................................ 11 第4章 机车的电气线路的电气原理分析 ........................................ 16 4.1主电路网侧原边部分 ................................................... 16 4.2主电路图 ............................................................. 16 4.3牵引电路 ............................................................. 16 4.4 网侧电路 ............................................................ 17 4.5主变压器 ............................................................. 19 牵引变流器 .......................................................... 21 4.6 4.7辅助电路的简介 ....................................................... 22 第5章 HXD1C型电力机车常见故障的分析、判断和处理 ........................ 24 5.1机车运行途中常见故障处理 ............................................. 245.2机车牵引变流器 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 分析 ............................................... 28 5.3辅助变流器故障 案例分析 安全事故典型案例分析生活中谈判案例分析管理沟通的案例分析股改案例分析刑法学案例分析 ............................................... 29 5.4电源柜故障案例分析 ................................................... 30 第6章 HXD1C型电力机车受电弓控制环节的原理分析和故障处理 ................ 32 6.1HXD1C型电力机车受电弓的结构及工作原理 ................................ 32 6.2HXD1C型电力机车受电弓故障原因分析 .................................... 33 第7章 心得体会 ........................................................... 38 参考文献 .................................................................. 39 6 第1章 绪 论 2004年，中华人民共和国国务院常务会议通过了《中长期铁路网规划》，并对研究通过的铁路机车车辆装备现代化实施方案明确指出，“加快我国铁路运输装备现代化，要按照引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌的总体要求”。根据国务院确立的上述方针，国家发改委与中华人民共和国原原铁道部(现铁路总公司，下文简称原原铁道部)于2004年7月联合下达了《大功率交流传动电力机车技术引进与国产化实施方案》，正式开始了新型交流传动电力机车的采购过程。2004年12月，南车株洲电力机车有限公司和德国西门子交通集团获得了180台HXD1型双节八轴9600千瓦大功率交流传动电力机车的订单。2007年8月，南车株洲电力机车公司和西门子公司再次合作，获得了500台HXD1B型单节六轴9600千瓦交流传动货运电力机车的订单。 南车株洲电力机车公司通过HXD1、HXD1B型电力机车的技术引进，掌握了大功率交流传动机车的系统集成技术和车体、转向架、轮轴驱动、电机、变压器等九大关键技术及相关配套技术，形成了一套适应中国铁路运输需要的技术体系，同时搭建了具有国际先进水平的制造和产品技术平台，为自主研制的HXD1C型六轴7200千瓦交流传动货运电力机车奠定了基础 2008年10月，中国原铁道部正式向南车株洲电力机车公司下达了六轴7200千瓦交流传动货运电力机车的研制任务，新机车被定型为HXD1C型，其中“HX”是“和谐”的汉语拼音首字母缩写、“D”代表电力机车、“1”代表株洲电力机车公司的生产厂商代号，通称为“和谐”1C型电力机车。HXD1C型电力机车是在HXD1、HXD1B型电力机车设计制造技术平台的基础上，为满足中国铁路重载货运需要而研发的大功率交流传动干线货运用六轴电力机车，牵引系统采用交—直—交流电传动、水冷IGBT牵引逆变器、变频异步牵引电动机、分布式网络控制系统，单轴功率1200千瓦，额定总功率为7200千瓦，能够在线路坡度不超过12‰的平原地区单机牵引5000,5500吨货物列车，最高运行速度为120公里/小时。HXD1C型电力机车采用了中国自主研制的国产牵引变流系统，其中牵引变流器、辅助变流器及网络控制系统均由株洲南车时代电气股份有限公司、南车株洲电力机车研究所开发研制，机车国产化率超过90%。 7 第2章 HXD1型电力机车总体与设备布置 2.1机车车体 图2—1 机车车体 机车车体采用整体全钢焊接结构，包括:底架、侧墙、司机室、隔墙等。车体顶部装有4个可拆卸的顶盖。车体侧墙上部结构设有带过滤器的通风风道。车钩及缓冲器安装在底架的两端。车体侧梁每侧设有4个检修作业用的吊车销孔。车体侧构底部设有4个架车支承座和供检修用的4个支承点，在车体支承座架起距轨面高度不超过2500mm的条件下，转向架和主变压器可从车体下推出。在机车检修库内，天车吊钩距轨面高度达到9,000 mm的条件下，能把机车车体内各屏柜和部件单独吊入和吊出。 2.2司机室 司机操纵台(4)的设计符合人体工程学原理，布置为左手边控制，由司机侧和副司机侧组成。 在操纵台前设有两把高度可调节的座椅(2)，也可向前和向后调节座椅。 在司机室司机侧后墙柜和副司机侧后墙上固定有另外两把可折叠的座椅。 在机车前部装有前窗刮雨器。 2个受电弓及绝缘子2个高压隔离开关1个高压电压互感器1个真空主断路器1个接地开关1个避雷器一个登顶门1个高压电缆组成母线及支撑绝缘天线。 2.3受电弓 8 通常，每台机车只升一个受电弓如图3—2所示。双弓模式运用是一个例外。 整台机车升起的受电弓的选择由CCU完成。选择取决于受电弓选择开关的位置和高压回路可能出现的故障。 只有当HVB断开和受电弓降下了，改变受电弓模式才是有效的。如果HVB是合上的或者受电弓是升起的，改变受电弓模式是无效的，HMI应显示相应信息。在HVB断开和受电弓降下后，新的模式将是有效的。 在机车重联模式，可利用每台机车上的受电弓选择开关选择升弓模式。 受电弓通过压缩空气升起。升起/降下受电弓的命令由操纵台上的扳键开关给出。 如果机车的两个受电弓中的一个出现故障，故障受电弓可以通过车顶隔离开关隔离。机车可以用另外一个受电弓继续牵引。 受电弓配备有接触滑板监视，控制设备安装在受电弓下面的机械间内。CCU的内部信号指示工作压力回路的状态、已升起的受电弓及检测到的网侧电压 图2—2 受电弓 2.4司机室设备布置 司机室及操纵台的设计考虑了人机工程学，既保证机车乘务人员有舒适的工作环境，又能清楚地瞭望信号和观察仪表、显示屏，且方便操作。司机室的设计适应单司机操作的要求。在司机室内布置有两个司机座椅供乘务人员使用，座椅具有前后调节、体重调节、角度旋转等功能。司机室的设备布置基本可以分为7个部分:操纵台、前墙设备布置、左侧墙设备布置、右侧墙设备布置、司机侧后墙柜、副司机侧后墙柜、顶棚设备布置。 9 2.5机械间设备布置 图2—3 机械间布置 在1号冷却塔油冷却回路中集成了一个副油箱(5)和复合散热器(3)，副油箱用于平衡油热量引起的膨胀。 在副油箱(5)上的液位指示器(6)处可以检查油位。一个空气减湿器吸收从空气流进入副油箱中的湿气。 冷却塔通过法兰直接连接到变流器水的入口和出口，它包含用于牵引逆变器的冷却管路以及用于主变压器的冷却管路。冷却塔拥有冷却水泵(2)和用于牵引变流器冷却的膨胀箱(1)。 10 第3章 机车布线和电气接口布置 3.1机车线路 机车布线主要包括机车主电路布线、辅电路布线及控制电路布线。 3.1.1主电路布线 主电路布线是指车顶高压设备、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、主库用插座及轴端接地装置之间的布线。 车顶高压设备采用导电杆及软编织线连接，车顶穿墙套管与牵引变压器的连接采用T型头电缆单独布置，牵引变压器与牵引变流器的连接采用软铜母排或电力电缆等，牵引变流器与牵引电机、牵引变压器与轴端接地装置之间均采用软铜母排或电力电缆进行连接。母排和电缆均有固定夹对其进行固定。 3.1.2 辅助电路布线 机车辅电路布线主要是对辅助回路的电气设备进行连接，包括牵引变流器、辅助滤波柜、电器柜、辅助机组、空调及采暖设备、蓄电池充电机、库用插座之间的连接布线。 3.1.3控制电路布线 控制电路布线主要指蓄电池充电机、司机操纵台、电器柜、变流器、制动柜、通讯信号柜、电台柜及所有电器的控制设备及通讯网络间的连接 机车控制电路布线采用预布线工艺，这样大大减少了机车上的作业强度，提高了产品的质量。 3.2 电气接口布置 3.2.1 CAB I/O电源及CCU电源接口 110V直流电,电源线为320461，经过电器柜面板上的各自的自动开关后至电器柜的线排，CAB经过电器柜的插头输出到两个司机室副台下面下面的线排，的线排,在操纵台而CCU而直接由下而上进入。负线则均为320462。 1端司机室输入输出接口 11 数字量输入输出模块DXM11 320461 ? =24-F103 ? 240121 ? X151-05-20 ? X151-15-A3 ? X111-01-41? + 数字量输入输出模块DIM12 接上面的X111-01-41 ? X111-01-42 ? + 模拟量输入输出模块AXM13 320461 ? =24-F103 ? 240121 ? X151-15-20 ? X151-15-A4 ? X111-01-43 ? + 2端司机室输入输出接口 数字量输入输出模块DXM21 320461 ? =24-F105 ? 240221 ? X151-05-21 ? X151-16-A3 ? X211-01-41 ? + 数字量输入模块DIM22 接上面的X211-01-41 ? X211-42 ? + 模拟量输入输出模块AXM23 320461 ? =24-F105 ? X151-05-21 ? X151-16-A4 ? X211-01-43 ? + 3.2.2 CCU各模块电源 数字量输入输出模块DXM31 320461 ? =24-F107 ? X151-05-23 ? + 数字量输入输出模块DXM32 接上面的X151-05-23 ? X151-05-24 ? + 数字量输入输出模块DXM33 接上面的X151-05-24 ? X151-05-25 ? + 数字量输入输出模块DXM34 接上面的X151-05-25 ? X151-05-26 ? + 12 数字量输入输出模块DXM35 接上面的X151-05-26 ? X151-05-27 ? + 数字量输入输出模块DXM36;数字量输入输出模块DXM37 接上面的X151-05-27 ? X151-05-28 ? + 3.2.3 输入电路 主要包括:熔断器FU1;充电接触器K2;主接触器K1;充电电阻R1，R2;输入电压传感器SV1;电流传感器等，机车主变压器的交流470VAC从动力线输入端子进入辅助变流器柜体，作为辅助变流器的输入电压。输入电路具有以下作用: 1)、当辅助变流器输入端发生某种短路故障，或者输入端过流而接触器故障时，FU1快速熔断，保护列车主变压器不会损坏，以保障牵引系统在此时仍可正常运行。 2)、输入隔离，当变流器不工作时，接触器断开，切断输入电压。 3)、限流充电，在变流器工作前，对辅助变流器中间直流电容限流充电，避免对电容的冲击。通过输入电压传感器SV1，实现对输入电压的监视。 3.2.4 端辅变流柜各接口电路及含义 T0插头:MVB总线 T1插头:控制信号接口 XT2接线排:动力线接线端子 T3WAGO:端子接口 端辅变流柜各接口电路及含义 T0插头:MVB总线 T1插头:控制信号接口 XT2接线排:动力线排 T3,WAGO:线排 3.2.5辅助交流柜 输入电路主要包括:熔断器FU1;充电接触器K2;主接触器K1;充电电阻R1， 13 R2;输入电压传感器SV1;电流传感器等，机车主变压器的交流470VAC从动力线输入端子进入辅助变流器柜体，作为辅助变流器的输入电压。输入电路具有以下作用: 1)、当辅助变流器输入端发生某种短路故障，或者输入端过流而接触器故障时，FU1快速熔断，保护列车主变压器不会损坏，以保障牵引系统在此时仍可正常运行。 2)、输入隔离，当变流器不工作时，接触器断开，切断输入电压。 3)、限流充电，在变流器工作前，对辅助变流器中间直流电容限流充电，避免对电容的冲击。通过输入电压传感器SV1，实现对输入电压的监视。 整流电路主要包括储能电感L和四象限变流器模块UR1。模块UR1采用两电平单相桥式电压型变流电路，功率开关器件为IGBT。其作用是:电网电压在一个范围内波动时，使中间回路的直流电压保持恒定，确保电机侧逆变器的正常工作，同时在电网侧要获得一个近似正弦波的电流，减少对周围环境的电磁干扰，在牵引工况和再生制动工况下，使供电接触网或牵引变压器一次侧的功率因子可接近于1。 中间直流环节主要由大容量电容组装C1、C2构成，通过母排连接到整流器及逆变器模块上，其作用是保持恒定的直流电压，为电压型逆变器电路工作提供基本条件;同时电容上并联均压电阻R5,R10,使每组电容上的电压基本相等. 逆变电路主要是逆变器模块UA1，它采用两电平三相桥式电压型逆变电路，功率开关器件为IGBT。其作用是将恒定的直流电压转换为三相交流电压，其波形为PWM波。 滤波电路主要包括输出滤波电感(FLT1)和输出滤波电容组装C3，其作用是将PWM波三相交流电压滤成机车负载所需的三相正弦波形电压，以保证输出电压的谐波含量满足技术要求。 变流器柜对外接口包括动力线接线端子XT2，WAGO端子接口T3，控制信号接口T1，MVB通信接口 柜内各元件标识: 设备代号 名称 产品图号/型号 TB1 同步变压器 TBK1D RC1 电源滤波组件 ZS457-064-000 ACU 辅变控制箱 TE274-040000 K1 主接触器 >500A C3 滤波电容组件 ES28203 UA1 逆变模块 TE075-030000 14 UR1 整流模块 TE075-020000 FAN 风机 R4D-560-AW03-05 QA1 风机自动开关 SC1 输入电流传感器 LT1005-T 1(XT7) 接线端子 2(SV2) 中间电压传感器 AV100-1000 3(SV3) 接地检测电压传感器 AV100-1000 4(SV7) 中间电压传感器 AV100-1000 5(SV8) 中间电压传感器 AV100-1000 6(K2) 充电接触器 3TF4522-1XF4 7(KM1) 中间接触器 3TF4522-1XF4 8(R2) 充电电阻单元 RXG300D/300W-27Ω?2% 9(SV1) 输入检测电压传感器 AV100-1000 10(R1) 充电电阻单元 RXG300D/300W-27Ω?2% 11(FU1) 快熔 RS12-A4MK-800V/1300A 12(T3) 电源端子排 13 风机电源端子排 14(SV4) 输出电压传感器 AV100 15(SV5) 输出电压传感器 AV100 16(SV6) 输出电压传感器 AV100 17 电器板 18 风机盖 19 风机观察孔 20 排污管 29 滤网 30(R5-R10) 均压电阻单元 RXG600D-400W/4.5kΩ?5% 30(R3、R4) 接地保护电阻 RXQ-300W-15k?5% 31(SC1) 输入电流传感器 LT1005-T C2 中间支撑电容 TE075-050000 C1 中间支撑电容 TE075-050000 L 输入电抗器 RSF28196-474-99 FLT1 滤波电感 RTF28203-325-99 15 第4章 机车的电气线路的电气原理分析 4.1主电路网侧原边部分 接触网 ? 受电弓 ?受电弓隔离开关 ? 主断路器 ? 主变压器原边绕组 ? 经车轮接地线接地 4.2主电路图 M3 M3 M3 M3 M3 M3 图4—1 主电路原理图 牵引变压器的厡边通过受电弓、主断路器得电。牵引变压器次边6个独立的牵引绕阻分别向2太牵引变流器的6个四象限整流器供电，每台牵引变流器的3个四象限整流器通过隔离开关并联后向3个电压型PWM逆变器供电。每个牵引逆变器由DCU单独控制，向3台异步牵引电动机供电，从而实现单轴独立控制，再生制动过程相反。 主电路主要由网侧电路、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机和库内动车电路电路组成。 4.3牵引电路 每条支路单独供电,次边绕组分别为: a1x1:110181-110182; a2x2:110183-110184; a3x3:110185-110186; 16 a4x4:110187-110188; a5x5:110189-110190; a6x6:110191-110192。 具体输出可参照牵引变流柜内容。 4.3.1主断插头定义 端子 含义 端子 含义 1 主断控制线圈负端 2 主断控制线圈正端 3 空端子 4 空端子 5-6 常闭联锁，210231-211032，用于TCU1控制 7-8 常开联锁，210231-211031，用于TCU1控制 9-10 常闭联锁，210231-211071，用于TCU2控制 11-12 常开联锁，210231-210971，输入至DXM32 13，14 空端子 15 空端子 16-17 常开联锁，280972-280961，输入至制动机CCB控制 18-19 常开联锁，线号210231-211061，用于TCU2控制 20 空端子 21-22 常闭联锁，210231-210972，输入至DXM32 23，24 空端子，常闭 25，26 空端子，常闭 27-28 常闭触头，431521-431341，输入给监控系统 29，30 空端子 31 空端子 32，33 常开联锁，210231-211371，接通主断状态中继电源 A-B 25KV高压回路，主触头 4.3.2主要技术特点概要 主传动系统采用先进的水冷IGBT变流器; 辅机电源为3AC 440V供电，部分辅机具有变频功能，节能性好; 机车控制电源为DC 110V，照明供电为DC 24V; 控制系统采用微机控制，符合IEC 61375 标准的TCN网络; 机车具有先进的智能化诊断功能，能对主传动系统、辅助电气系统、控制系统 以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向; 机车电磁兼容满足EN 50121-1，EN 50121-2，EN 50121-3-1的标准要求。 4.4 网侧电路 17 图4—2网侧电路 网侧电路由受电弓、车顶高压隔离开关、主断路器(带接地装置)、避雷器、高压电压互感器、原边电流互感器、回流电流互感器、接地装置和能耗表组成。从功能上可以分为网侧受流、网侧检测和网侧保护等。 网侧受流过程 网侧电路的主要功能是从网侧获取电能，对变压器的厡边供电，主要部件有受电弓，车顶高压隔离开关，主断路器和接地装置。为提高机车原边受流的可靠性，设置了两台相同的受电弓，分别安装在机车两端的顶盖上，为了能在受电弓故障时对其隔离，设了两个高压隔离开关。车顶高压隔离开关没有灭弧功能，只能在没电时操作。主断路器有灭弧功能，用来接通和分短网侧电流。为避免网侧出现电弧，主断路器要在升弓后闭合，并在降弓之前断开。接地装置用于主变压器原边的回流，主变压器原边电流经接地装置和钢轨流回牵引变电所。 网侧检测 网侧电路中设置了高压电压互感器、原边电流互感器和回流电流互感器等检测元件，用于向机车的控制系统CCU、牵引控制单元DCU和能耗表等提供网测电压和 18 电流信号。能耗表用于显示机车电网取得的电能和机车再生制动向电网回馈的电能，同时还可以显示网压。 网侧保护 前面已经讲述主断路器用于对主变压器厡边进行分合闸操作，主断路器的分闸操作也用于为机车提供保护。当机车出现异常或部件故障时，需要切断网侧电源是，可通过主断路器分闸指令来实现，就网侧电路而言，测量器件将测量值提供给CCU或DCU，由TCMS或DCU进行判断并在必要时给出分断住断指令，此类保护主要有: 1)网侧短路保护:当流经回流电流互感器的电流超过整定值是，主断路器将进行分断保护。 2)网压监测保护:通过高压电压互感器的监测，在网压大于17kV小于32kV时，主断路器将进行分断保护，保护电路中的相关部件。 3)网侧过流保护:通过原边电流互感器的监测，在电流超过整定值是，主断路器将进行分断保护 4)原边接地保护:检测原边电流和回流电流的差值，当大于整定值时，判定为原边接地，主断路器将分断保护。 除网侧保护外，主电路的其他部分，控制电路以及辅助电路出现故障，需要保护时，也通过分断主断路器来实现。如遇主断路器故障无法分断时，则采用强行降弓来分断网侧电源。 避雷器和接地装置也是网侧电路中的保护器件 ，避雷器用于抑制主电路操作时的过电压和运行时的雷击电压。接地装置用于在登车顶或接近其他高压区域时使网侧电路接地，以保证人员的安全。 4.5主变压器 主变压器安装在机车车底转向架之间和两个风缸之间。高压电缆通过高压连接器缚在穿墙套管的内部。原边电压通过高压电缆从此处接入到主变压器侧边高压套管。带电部件位于一个焊接好的钢槽中。主变压器是通过油进行冷却的。 19 图4—3 主变压器 主变压器安装了一个压力释放阀，当主变压器中的压力超过设定的限值时，压力释放阀动作，并且在HMI上给出故障信息。 4.5.1 牵引变压器 牵引变压器次边设有6个牵引绕阻和2个辅助绕阻，并有一个绕阻带220V电压抽头。6个牵引绕阻用于给两台变流器中的6个四象限整流器供电;2个辅助绕阻用于给2个辅助变流器供电;220V抽头用于给机车上的单相220V负载供电。 牵引变压器中还安装了2个谐振电抗器，分别与2台主变流器中的二次谐振电容器一起构成二次谐振电路。 牵引变压器中还安装了二个PT100用于油温检测，安装了二个油流继电器，用于油流检测，安装了压力释放阀用于压力保护。 牵引变压器的主要参数: 原边绕组额定容量 8900 kVA 牵引绕组额定容量 6×1383kVA 辅助绕组额定容量 2×300kVA 额定效率 ?97 % 谐振电抗器 包含在主变压器内 20 电感值 2×0.27 mH 冷却方式 强迫油循环冷却 4.6 牵引变流器 每台机车包含2台牵引变流器，牵引变流器输入端与主变压器的次边牵引绕阻相连，并通过接触器分合，主要由三重四象限PWM整流器，中间直流回路和3个VVVF逆变器等组成。牵引变流器控制着牵引变压器和牵引电机之间的能量传输，进而控制牵引电动机以获得期望的转矩和转速。 变流器逆变电路: 图4—4牵引变流器 4.6.1 四象限整流电路 四象限整流器在牵引工况下进行交——直变换，为中间直流电路提供电能，在再生制动工况时，通过中间直流电路进行直——交变换，将电能回馈给电网。 没台牵引变流器中有3台四象限整流器，每台四象限整流器通过1个预充电电阻和2个交流接触器与主变压器的一个牵引绕阻相连，3个四象限整流器将交流电变换成直流电，并联向中间回路供电。四象限整流电路使得中间直流环节电压保持稳定，并使变压器的功率因数接近于1. 当牵引变流器投入运行时，首先通过预充电电阻对中间直流电容进行充电，然后再闭合线路接触器，以避免大的电流冲击。 21 4.6.2 二次滤波电路 二次滤波电路是一个谐振电路，由谐振电容器和置于主变压器中的谐振电抗器组成，用来过滤中间回路中两倍于输入电压频率的能量产生的文波。它作为一个串联的谐振电路工作，其谐振频率为两倍基波的频率。为了保证其谐振频率，谐振电容器分为固定电容器和可测电容器两部分。 4.6.3 接地检测电路 接地故障检测由分压电路和比较电路组成。分压电阻器中心的轴头接地，监控分压器上的电压，当发生接地故障时，被测电压发生变化，由此，对应的牵引控制单元DCU就能识别一个接地故障，DCU检测到接地故障后，将分断主断路器进行保护。 4.7辅助电路的简介 HXD1C型机车辅助电路主要为机车主电路提供冷却，为空气制动系统提供风源，调节司乘人员的坏境。辅助电路的正常工作与否直接影响到主电路的工作状况，是机车稳定、安全运行的关键。 HXD1C型机车配备了相应的辅助机组和辅助设施，构成了辅助电气系统。机车通过网侧回路的受电弓、主断路器等使转变压器原边得电，主变压器次边两组独立的辅助绕阻分别向辅助变流器1和2供电，2个辅助变流器通过冗余的方式分别向牵引风机、冷却塔风机、变流器风机、空调等负载供电，给辅助变流器1供电的绕阻同时通过辅助抽头给隔离变压器供电，经过好隔离变压器和滤波后给微波炉、加热装置等负载供电，隔离变压器输出的电压还给蓄电池充电机供电，经充风机的AC/DC变换、DC/DC变换和滤波后，给控制系统及照明装置等提供电源。 HXD1C型机车辅助电路主要为机车的辅助设备(如牵引风机、冷却塔风机等)和生活服务设备(如卫生间、冷藏箱等)提供电源。按每个辅助机组或设施的使用要求，辅助系统分成4个负载组: 1)辅助逆变器变频变压供电支路，负载包括6个牵引通风机组和2个冷却塔通风机组; 2)辅助逆变器恒频恒压供电支路，负载有压缩机、水泵、油泵、空调等; 3)主变压器辅助绕阻供电220V/50Hz支路，负载包括蓄电池充电机、电炉、前窗玻璃加热、撒沙加热器等; 22 4)蓄电池充电机直流负载供电支路，负载包括照明灯、辅助压缩机、冷藏箱 等。 23 第5章 HXD1C型电力机车常见故障的分析、判断和 处理 在各种复杂的运输条件下，电力机车经过一段时间的运行后，不可避免的出现一些损失，即各种零部件会发生不同程度的自然磨损、变性，电气装置还会出线断线、接地及绝缘老化，从而造成各种机故，影响列车运行，为了尽可能迅速的排除故障，维持机车运行，下面介绍几种常见故障的应急操作及处理方法，由于故障往往不是由单个因素造成的，这里所列的故障原因并不一定是唯一的，处理办法也可能有很多种。 5.1机车运行途中常见故障处理 5.1.1车顶接地 故障现象:车顶有异音，接触网停电。 注意事项:遵循弓网故障处理有关规定;确认受电弓或接触网无电才能进行相关操作。 处理 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 :断开主断器、降弓、停车;将高压隔离开关置“分”位;将低压电器柜“受电弓模式”开关置“弓2位”;关闭K47塞门;按规定申请断电后，上车顶对故障部位进行必要的安全处理。 5.1.2TCU主回路接地 故障现象:主断路器断开，微机显示屏现存(当前)故障界面提示“TCU 1(2)”主回路接地。 注意事项:若隔离故障部件后，牵引/制动力能满足运行要求则维持运行。 处理步骤:调速手柄回“0”位;按压“微机复位”;根据提示断开对应的TCU自动开关，按压“微机复位”按钮;仍无法运行时进行蓄电池复位。 5.1.3司控器调速手柄无法设定速度 故障现象:调速手柄无法设定速度，机车牵引力无法正常发挥。 注意事项:进入紧急运行模式后，机车无恒速控制功能，故要密切注意机车运行速度，适时调整调速手柄位置，谨防机车超速;进入紧急运行模式后，电制动仍可以使用，其使用方法同牵引运行。 处理步骤:紧急运行开关置“紧急”位;将调速手柄置于满级位(最大位)， 24 机车牵引力将持续增加;当牵引力达到所需要求时，将调速手柄移到2/3位处可保持牵引力;需减少牵引力输出时，将调速手柄向后退至小零位，机车牵引力逐步减小。 5.1.4过分相后，主断路器无法闭合 故障现象:调速手柄无法设定速度，机车牵引力无法正常发挥。过分相后，主断路器无法闭合，微机显示屏主断状态标识为黄色。 注意事项:在处理过程中如果主断状态标识变绿色，即可闭合主断路器。 处理步骤:调速手柄回“0”、主断路器扳键开关置“分”位再回“0”位;按压“微机复位”按钮一次(时间大于1秒);进入“主断状态”界面，根据白色提示信息进行处理;故障仍无法消除时，按压3次“微机复位”按钮(每次间隔2秒);进入微机显示屏“现存(当前)故障”界面，根据其提示断开对应的低压电器柜上自动开关后再闭合(断电时间大于10秒)，按压“微机复位”按钮1次;处理无效则进行网络复位;处理无效则进行蓄电池复位。 5.1.5运行中某台牵引电机隔离 故障现象:运行中某台牵引电机无扭矩输出。 注意事项:出现电机隔离后，需及时查看微机显示屏故障信息及“温度”界面的牵引电机温度，对异常情况进行针对性检查。 处理步骤:调速手柄回“0”位，按压“微机复位”按钮1次;若故障未消除，确认牵引变流器无异常后按压微机显示屏“隔离解锁”按钮进行解锁;检查、确认对应的牵引风机自动开关在闭合位;蓄电池复位。 5.1.6某架牵引封锁 故障现象:微机显示屏“牵引数据”界面显示1(2)架无牵引/制动力输出。 注意事项:出现某家牵引封锁后，需及时查看微机显示屏“温度”界面的牵引变流器水压、水温、柜体温度及牵引电机温度，对异常情况进行针对性检查。 处理步骤:冷却塔风机1、2，水泵1、2，TCU 1、2自动开关在“闭合”位;该架牵引变流器冷却水压，调整水阀是临时应急处理措施;蓄电池复位。 5.1.7辅接地故障 故障现象:主断路器断开，微机显示屏“现存(当前)故障”界面提示为“ACU 1(2)接地故障”。 25 注意事项:某一辅助电器附近出现焦糊气味时，优先断开该辅助电器自动开关进行排查。使用空调或卫生间时出现接地，可优先断开空调或卫生间加热三相自动开关进行排查。 处理步骤:“微机复位”按钮;分别断开“ACU 1(2)电源”自动开关确认故障辅变流器，隔离故障辅变流器，采用单辅变流器工作;如果辅变流器1、2单独工作都报接地，进行VCM网络复位，分批投入辅助电器的自动开关，查找出故障点;在确认辅助回路仅有一点接地时，可打开辅助变流器观察窗，将ACU 1、ACU 2的模拟入出插件面板上的开关S2均置于“试验”位维持运行。 5.1.8辅助变流器1(2)故障 故障现象:微机显示屏故障信息显示区提示“ACU 1(2)隔离”。 2)接地，则按辅接地注意事项:若“现存(当前)故障”界面提示ACU 1( 故障处理。 处理步骤:进行微机复位，重新闭合主断路器，若至少有一台辅变流器投入工作时，则维持运行;断开故障对应的低压电器柜ACU电源自动开关，维持运行。 5.1.9蓄电池充电机故障 故障现象:微机显示屏故障信息显示区提示“110 V”，充电机监视模块“告警”红灯亮。 注意事项:蓄电池充电机故障后在IDU故障信息显示区提示“110 V”，同时确认控制回路电压表电压显示。 处理步骤:若其告警红灯亮，两组以上模块工作正常(绿灯亮)，则维持运行;三组以上充电模块故障(绿灯灭)，则同时按压充电装置监视仪“+”“-”键，并保持10秒，若故障消除，即可维持运行;蓄电池复位。 5.1.10惩罚制动 故障现象:机车产生惩罚制动，列车管减压。 注意事项:只有惩罚制动源消除后，自动制动手柄“抑制”位1秒后回“运转”位才能消除惩罚制动。 操作步骤:自动制动手柄置“抑制”位1秒后回“运转”后;通过微机显示屏确认低压电器柜、控制电源柜相关自动开关在正常状态;蓄电池复位。 5.1.11压缩机长时间泵风，空气干燥器排风不止 26 故障现象:压缩机工作时，机车下有排风声。 注意事项:未经过干燥过滤的压缩空气会对制动机系统产生影响。 处理步骤:将故障空气干燥器电控器总电源开关置“关”位;将故障空气干燥器下部排污塞门关闭。 5.1.12紧急制动再缓解时列车管不充风 故障现象:紧急制动后，自动制动手柄置“运转”位，列车管不充风。 注意事项:注意确认非操纵端自动制动手柄、紧急制动按钮、车长阀在正确位置。 处理步骤:将自动制动手柄置“紧急”位60秒后再置“运转”位;检查、确认“紧急制动”按钮在正常位，确认车长阀关闭;蓄电池复位;在列车管制动状态下，关闭机车后列车折角塞门进行试验，若机车列车管充风正常，则为车辆故障。 5.1.13警惕装置动作 注意事项:按规定时间按压无人警惕按钮或教材无人警惕开关。 处理步骤:调速手柄回“0”位;自动制动手柄置“抑制”位;停车后确认无人警惕按钮、无人警惕开关作用是否良好;若确认无人警惕按钮、无人警惕开关作用不良，将警惕装置隔离开关置“隔离”位维持运行。 5.1.14受电弓无法升起: 故障现象:受电弓无法正常升起。 处理方案:按一次“微机复位”按钮，继续升弓;如果仍无法，则根据显示器主界面信息提示栏的提示进行处理;如果处理无效则进行打复位处理。 5.1.15其他注意事项 微机复位:主断在断开状态，按司机操纵台上的“微机复位”按钮进行的复位。(可在运行中进行) 网络复位:断开低压电器柜上的VCM 1和VCM 2脱扣开关5秒以上在确认其他设备合上电源后，再同时闭合VCM 1和 VCM 2脱扣开关。(网络复位可以在运行中进行，此时列车会产生惩罚制动，当列车管减压时，请快速将大闸置于“抑制”位2秒，再置于“运转”位，以免造成停车) 大复位:断开钥匙开关，断充电机上的“控制电源输出”脱扣开关5秒后再闭 27 合。(此时需在停车、降弓、断主断情况下;也可以断低压柜上的VCM、TCU、ACU的电源自动开关来实现大复位) 如果电机实际力在卸载(下降)，雨天或空转情况请人工补砂。如果非空转原因，请关注网压情况，高网压或低网压时机车降弓属正常保护。 请注意过分相前提前回手柄，不要带电流分主断。 5.2机车牵引变流器案例分析 5.2.1 HXD1C机车给流时，第二位电机无流。故障显示栏显示“主变流器1” 原因:按故障查询键，显示TCU 1、 2轴充电接触器KM 5卡分。 处理:手动KM 5，有别劲。最终更换KM 5。 5.2.2 HXD1C机车惯性报TCU 2主回路接地故障。 原因:回流电流互感器信号正线接线处烧损，造成对地放电。 处理:更换回流电流互感器。 分析:由于回流电流互感器信号正线接线处烧损。机车在运行途中由于震动， 15 V和- 15 V电源的的会导致回流信号电源对地放电，在采样通道中，设有对+ 二极管嵌位电路，由于互感器正线接地，通过箝位电路对+ 15 V和- 15 V电源造成严重干扰。由于电压传感器由+ 15 V和- 15 V电源供电，从而使传感器的输出存在瞬间失真，造成TCU检测到的中间电压存在挖坑现象，在挖坑剧烈，达到主接地保护设定值时会报出接地故障。 5.2.3 HXD1C机车在过分相后，显示TCU 1通信故障。合不上主断。 原因:库内试过分相后，TCU1电源板有时会中断。 处理:更换电源板。 5.2.4 HXD1C机车途中TCU 1原边接地。 原因:TCU 1的模拟输入A板故障。 处理:更换TCU 1的模拟输入A板。 分析:库内试车良好，甩TCU 2，单独用TCU 1在库内试车也良好。但故障下载数据却显示有21次TCU 1原边接地。按下列步骤检查: 首先，检查TCU 1和TCU 2的电流检测板JCB，因为电流检测板坏，会交替报 28 TCU 1和TCU 2原边接地或主回路接地。检查正常。 其次，检查原边电流互感器，正常。 再次，检查TCU 1和TCU 2的模拟输入A板和网侧信号板，外观正常。 最后，检查牵引变流器的接地电阻和VH1,VH2都正常。 在检查都正常后，将TCU 1与TCU 2的模拟输入A板和网侧信号板互换后放行。结果在途中报TCU 2原边接地-----故障随着两块板的互换而转移。证明就是原来TCU 1的,现在TCU 2的模拟输入A板或网侧信号板有故障。换掉故障的模拟输入A板后，就全部正常了。 5.2.5 HXD1C机车报主变流器2冷却水压力为8.85 bar。 原因:TCU 2的进水管的冷却水压力传感器故障。 处理:更换TCU 2的进水管的冷却水压力传感器。 分析:牵引变流器的冷却水压力异常，一般来说是冷却水压力传感器本身故障或用于采样冷却水压力信号的模拟输入B板故障。测模拟输入B板的38 B点，其电压不是正常的2.1 V左右，证明是TCU2的进水管的冷却水压力传感器故障。 5.3辅助变流器故障案例分析 5.3.1 HXD1C机车在合蓄电池开关后显示“辅助变流器2 STOP”。 原因:按压故障查询键，显示ACU 2无风机自动开关反馈。 处理:打开辅助变流器2的大盖板，将其风机自动开关合上。 5.3.2 HXD1C机车升弓，合主断后，显示“ACU 2”。 原因:ACU 2辅助风机空气开关上的辅助触指线接错。 处理:参照ACU 1辅助风机空气开关上的辅助触指接线接好ACU 2辅助风机空气开关上的辅助触指接线。 5.3.3 HXD1C机车库内做高压时，辅助变流器1的电压在室外温度为5摄氏度的环 境下始终为435 V。 原因:ACU 1的模拟入出板AIO板的S1拨钮放置在试验位。 处理:将ACU 1的模拟入出板AIO板的S1拨钮放置在运行位。 分析:ACU模拟入出板AIO板的S1拨钮的试验位，用于网络隔离，将变频变 29 压切除，变成定频定压。 5.3.4 HXD1C0报途中辅助变流器1风机故障。 原因:辅助变流器1的风机有一项接地。 处理:更换该风机。 分析:在库内试验正常，但故障下载数据显示，的确在运行中报过辅助变流器1风机故障。由于HXD1C机车都将辅助变流器风机通过绝缘套管与车体绝缘，所以不存在报辅助变流器风机接地。但辅助变流器如果确实有接地(可通过测量风机三相绕组的六根引出线对风机机壳的绝缘来判断)，则会引起风机过热，使风机内的过热继电器动作，断开风机电源，让风机不工作。等风机温度冷却下来，过热继电器又接通风机电源，使风机又投入工作。所以有了在途中报辅助变流器1故障，但到了库内实验又正常的现象。按照这种思路测量风机三相绕组的六根引出线对风机机壳的绝缘，发现有一相的两根线对风机机壳绝缘到零，找出了故障点。 5.3.5 HXD1C机车有时报ACU 1均压电阻故障。 原因:均压电阻R10电阻故障。 处理:更换均压电阻R10。 分析:均压电阻故障是由1/3中间电压传感器SV7和SV8检测到的电压值相差100 V报出来的，正常情况SV7和SV8检测到的电压值应相等。1/3中间电压就是由6个均压电阻R5?R10分压而来，详见辅助变流器电路图。均压电阻故障可能是由于均压电阻本身故障，也有可能是SV7或SV8故障所致。因为均压电阻在K1接触器安装板后面，看不到也不能直接测单个的电阻，且拆出均压电阻工作量很大，所以，先测安装在外面的SV7和SV8。将ACU2切除，升弓，合主断，让ACU1单独投入工作。测量SV7正面输入电压的两接线柱电压为265 V，而SV8正面输入电压的两接线柱电压为330 V，证明从均压电阻分压来的电压不同。再测SV7和SV8侧面插线鼻的1脚和3脚的电压传感器的工作电压，都是30 V，证明SV7，SV8的问题不大。由于SV7正面输入电压的两接线柱电压为265 V，而SV8正面输入电压的两接线柱电压为330 V，均压电阻本身故障可能性很大。拆出电阻安装总成，测量R10为37 KΩ，其余均压电阻为4.5 KΩ。为R10故障，更换R10。 5.4电源柜故障案例分析 5.4.1 HXD1C机车微机显示屏显示110 V，按压故障查询键，显示蓄电池充电模块 故障，充电机MCB打开。 30 原因:到电源柜查阅电源柜监控单元的显示窗口，显示AC,3故障。再看AC/DC的第三个110 V充电模块的控制电源灯亮，但输出正常灯不亮。再检查充电机门内部，发现第三个110V充电模块的单级断路器=32—F13跳开，为第三个110 V充电模块短路。 处理:更换第三个110 V模块，重新合上=32—F13. 5.4.2 HXD1C机车报蓄电池欠压，受电弓自动降弓。 原因::电源柜内的=92—X150.01接线排24脚的320671.01线被接线卡卡住绝缘皮，而不是卡住线芯，导致虚接。 处理:重接电源柜内的=92—X150.01接线排24脚的320671.01线。 分析:上车检查，机车蓄电池电压96 V，正常。应该是电源柜监控模块的导致降弓的77 V监控线路出现问题了。按=32/6电气原理图查找线路，发现监控模块引出的320671.01线在电源柜内的=92—X150.01接线排24脚接线虚接，是因为接线头剥线太短，接线卡子卡住了该接线头的绝缘皮，而不是卡住线芯导致虚接。 5.4.3 HXD1C机车断电后，24 V模块的输入一，输出一，输入二，输出二及4个 110 V充电模块的控制电源灯都一直亮。 原因:控制电源输出=32—F02双极断路器的正极粘连。 处理:更换控制电源输出=32—F02双极断路器。 分析:从=32/3电气原理图可知，要使4个110 V充电模块的控制电源绿灯亮，4个110 V充电模块的11脚就必须的有电。按照11脚的电路走向，查到是=32/4中的=32—F02双极断路器的正极粘连。 同理，24 V模块的输入一，输出一，输入二，输出二灯都亮，说明=32/5中的24 V模块的“输入110V+”也有电。顺图纸查找，也查到是=32/4中的=32—F02双极断路器的正极粘连。 31 第6章 HXD1C型电力机车受电弓控制环 节的原理分析和故障处理 HXD1C型大功率交流电力机车以其快速、重载的特点很好地解决了目前运力紧张的问题，这与其受电弓的弓网跟随性、集电稳定性、弓网及操作人员的安全保护性能高的特点密切相关。从目前的使用情况来看HXD1C型电力机车的TSG15型受电弓比其他机车的受电弓具有明显的优势。车顶接地 6.1HXD1C型电力机车受电弓的结构及工作原理 TSG15型受电弓是一种铰接式机械构件，是由框架(底架、下臂杆、上框架、拉杆、平衡杆)、升弓装置、弓头、气路控制阀等几部分组成的空间结构(见图6—1)。它从接触网上集电受流，并将其传送到机车内供电机使用，为电力机车的运行提供动力源。 图6-1:TSG15型受电弓结构 工作原理: TSG15型受电弓的升、降动作主要通过空气回路进行控制。当司机在司机室中按下“升弓”按钮时，电磁阀得电，压缩空气通过受电弓气阀板进入气囊升弓装置后，使气囊膨胀抬升，并带动作用于下臂杆的钢丝绳，钢丝绳拉拽下臂杆使得弓头 32 升起并与接触网接触。当受电弓弓头与接触网接触时，通过弓头上滑板从网线上集取电流，并经由受电弓框架将电流传到底架，最后(由底架上的接线端将电流引入车顶装置并传输到机车变压器。 当按下“降弓”按钮时，电磁阀失电，切断供风，气囊升弓装置中的气体开始被排出，受电弓靠自重下降，最后弓头保持在受电弓底架的两个橡胶止挡上，切断了接触网与机车之间的电力源供应。 型受电弓工作当受电弓滑板磨耗到限或由于刮弓折断时，滑板内气腔漏气，ADD装置将动作，迅速降弓，实现自动保护功能。TSG15型受电弓气路工作原理见图6-2。 图6-2:TSG15型受电弓气路工作原理图 机车压缩空气通过电控阀控制，经受电弓气阀板上的过滤器进入升弓节流阀，再经精密调压阀整流后(整流后气压380,400 kPa)进入安全阀、降弓节流阀然后进入受电弓气囊，使受电弓升弓。 6.2HXD1C型电力机车受电弓故障原因分析 HXD1C型大功率交流传动电力机车在实际运用过程中，出现了一些自动降弓、升弓不保持的故障现象，主要反映在受电弓快排阀和压力开关上。下面我们将通过分析受电弓快排阀和压力开关的工作原理来寻找受电弓故障的原因。 6.2.1 受电弓快排阀的故障原因分析 受电弓快排阀的工作原理: 如图1所示，当机车风源气体通过气路分配座分配后由快排阀进气口进入到快排阀下腔，之后压缩气体会迅速地由快排阀膜片上的快排阀阻尼孔进入到快排阀上腔、受电弓ADD气路和压力开关气路等三个支路，这样快排阀上下腔气压逐渐达到一致。由于快排阀膜片上腔的压力接触面积比下腔的压力接触面积大，快排阀上腔 33 给膜片的压力会比下腔大，这样快排阀膜片就可以封住快排阀下腔通往大气的通路，很好地保证下腔的气密性，从而保证受电弓快排阀的正常工作。当受电弓碳滑板受损出现泄漏时，受电弓的ADD气路的压力下降，快排阀下腔的压力将大于快排阀上腔的压力，快排阀膜片将打开快排阀下腔通往大气的通路，受电弓的工作压力将快速下降，导致受电弓快速降弓;与此同时压力开关由于气压下降而动作给出信号，由机车系统配置发出分断主断路器的指令，以保证在受电弓降弓开始之前，机车能够先行切断机车电源，避免受电弓带电拉弧。 图6-3:受电弓快排阀气路示意图 快排阀非正常排气的原因分析: 在HXD1C型电力机车运用过程中，曾经发生受电弓升弓过程中快排阀排风不止的故障现象，重新拆解组装好快排阀后，受电弓气路又可以正常升降弓。为了分析其根本原因，我们首先要了解受电弓的充风过程(受电弓气路工作原理见6-4):司机室给出升弓指令后，升弓电磁阀得电，机车压缩空气会通过气阀板上的空气过滤阀、升弓时间调节阀、精密调压阀(受电弓工作气压整定值为3(8,4(0 bar)、安全阀、降弓时间调节阀，之后到达受电弓上的气路分配座。气路分配座将压缩气体分为两条气路:一路给受电弓的两个升弓气囊供气;另一路给快排阀供气。当压缩气体到达快排阀后，快排阀又会将压缩气体分为两路:一路给受电弓ADD，一路给压力开关。 34 图6-4:受电弓气路工作原理图 从图9-4可以看出，如果快排阀之前的受电弓气路出现任何问题，快排阀都不会出现排风的现象;只有当快排阀后面的ADD气路和压力开关气路出现泄漏或由于杂质堵塞快排阀阻尼孔的情况下才能导致快排阀上腔气压小于下腔，受电弓快排阀才会排气。当快排阀出现排风现象时，就会将受电弓升弓气囊中的压缩气体一起排向大气，这样受电弓就会迅速降弓。 因此，我们从受电弓气路工作原理可以得出结论，造成快排阀异常排气有以下两种原因: ADD气路及压力开关气路泄漏。当ADD气路或压力开关气路的泄漏量大于膜片上阻尼孔的补充量时，快排阀上腔的气压就会小于下腔气压，这样快排阀膜片将向上推动，导致快排阀膜片无法保证与下腔的气密性，受电弓气囊中的压缩空气就会通过快排阀下腔排向大气，从而导致受电弓的自动降弓。出现这种情况时，只要检查受电弓ADD气路或压力开关气路的泄漏情况，这种快排阀排风的故障也会比较容易排查。 气路中的杂质堵塞快排阀膜片上的阻尼孔。受电弓快排阀阻尼孔是一个直径0(8 mm的小孑L，当压缩空气中出现杂质时，dqL就容易堵塞。当受电弓快排阀阻尼孔被堵后，快排阀下腔中的压缩空气就无法通过阻尼孔进入到快排阀上腔到达ADD气路和压力开关气路，这样快排阀下腔中的气压将大于上腔气压，快排阀膜片无法保证与下腔的气密性，快排阀就会迅速排气造成受电弓的自动降弓。当出现杂质堵塞阻尼孔的时候，拆解快排阀并检查快排阀下腔的清洁状况可能会发现有杂质残留;但快排阀排风也有可能会将下腔中的杂质排出大气，这样拆解快排阀可能无法检查到快排阀下腔的杂质。 如何解决快排阀的非正常排气: 通过分析机车运用反馈的记录来看，出现的受电弓快排阀非正常排气现象，排除受电弓ADD气路、碳滑板泄漏及压力开关气路泄漏所造成的原因，其主要原因就是由于陕排阀阻尼孑L被杂质堵塞。因此，保证受电弓供风气路的清洁度是保证受电弓快排阀稳定工作的关键。建议对受电弓供风气路进行清洁排查工作，同时采取在快排阀进气口增加过滤网的方式对进入快排阀的气体进行清洁，保证直径大于0(8 mm的杂质颗粒不进入快排阀，这样可以确保受电弓快排阀的正常工作。 6.2.2受电弓压力开关故障原因分析 在HXD1C型电力机车运用过程中，也发生过由于受电弓升弓后不能保持出现降 35 弓的现象，机车选择故障模式升起另一架受电弓，通过调整压力开关后重新升弓又可以正常升弓。 受电弓压力开关的工作原理: 图6-5:压力开关原理示意图 压力开关是一种将气压信号转化为电信号的装置，其气路工作原理如图6-5所示。 当升弓电磁阀得电后，压缩空气会通过供风气路经气路分配座分别给受电弓升弓气囊及快排阀充气，经过快排阀后，受电弓气路又分为两路:一路给压力开关，另一路给ADD气路。当压缩气体在压力开关气路中的气压值达到压力开关的初始值时，压力开关的辅助联锁就会给出机车控制所需要的电信号。根据机车控制程序的控制参数设置，如果从升弓电磁阀得电15 s后，机车系统未检测到压力开关给出的电信号，将会切除升弓电磁阀的电源，受电弓就会降弓，导致受电弓无法正常工作。 受电弓压力开关故障分析: 实际运用过程中 压缩气体在通过受电弓气阀板给受电弓气囊充气时，受电弓气囊中的气压上升到接近压力开关的初始值时，受电弓开始动作升弓。完成升弓过程大概需要6,10 s左右的时间，在这段时间内压力开关气路的气压值会一直维持在这种压力范围;而当压力开关的设定初始值发生细小偏差时，在受电弓的升弓预备过程中，压力开关就有可能一直不会给出电信号，15 s后机车控制系统将给出受电弓故障的信号，而选择故障模式，同时升起另一架受电弓。如果这时我们调整一下压力开关，就有可能给出电信号，这就是为什么有时检修人员调一下压力开关，受电弓又可以正常工作的原因。 如何解决压力开关的故障: 36 通过以上分析可以看出，压力开关故障的根本原因是机车控制系统设定的自动封锁时间为l5 s过短，而压力开关的设定值又刚好处于受电弓升弓准备过程中的气压临界值上，这样就会造成受电弓工作不稳定的故障现象。鉴于这种状况，我们建议采取以下两种措施来解决: 1.延长机车系统的自动封锁时间。 受电弓地面试验是在较短的气路中实施，而实际上机车的气路较长，受电弓升弓的准备时间相对较长，为保证压力开关反馈信号的可靠发出，建议延长机车控制系统设定的自动封锁时间，以杜绝在受电弓升弓过程中出现机车封锁而导致受电弓异常降弓的现象。 2.减小压力开关的设定值。 根据实际运用状况和地面试验的实际情况，我们认为压力开关的整定值偏高，因此建议将压力开关升弓过程的初始值调低。 37 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 第7章 心得体会 毕业设计心得体会 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学对知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来HXD1机车知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同 学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师--XX对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 大学三年就会在这最后的毕业设计总结划上一个圆满的句号.我曾经以为时间是一个不快不慢的东西,但现在我感到时间过的是多么的飞快,三年了,感觉就在一眨眼之间结束了我的大学生涯.毕业,最重要的一个过程,最能把理论知识运用到实践当中的过程就数毕业设计了.这也是我们从一个学生走向社会的一个转折.另一个生命历程的开始.毕业设计的两个月,我学到了很多,也成熟了很多 38 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 参考文献 ,1,华平.电力机车控制:中国铁道出版社，2012 ,2,张曙光.HXD1型电力机车:中国铁道出版社，2008 ,3,张琳.牵引电器:西南交通大学出版社，2008 ,4,王冰—.电力机车总体:中国铁道出版社，2012 39