梁 明，李兆軍

(1.廣州地下鐵道總公司，廣東 廣州 510385；2.廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧530004)

DC/AC 轉(zhuǎn)換器的可靠性直接影響到車輛設(shè)備運(yùn)行的可靠性[1~2]。2930 車DC/AC 在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，從而影響2930 車的正常運(yùn)行，因而，根據(jù)其故障特征及時(shí)診斷其故障特征和產(chǎn)生的原因，并有效予以排除，對(duì)確保2930 車安全可靠運(yùn)行顯得十分重要。本文針對(duì)廣州地鐵一號(hào)線2930 車DC/AC 出現(xiàn)的故障，分析了其故障特征，通過運(yùn)用各種測(cè)試手段和方法探究了其故障產(chǎn)生的原因，有效排除了其故障。

1 DC/AC 故障診斷過程

廣州地鐵一號(hào)線2930 車在大修作業(yè)的動(dòng)調(diào)階段上試車線時(shí)，30A 車的DC/AC（輔助逆變器）出現(xiàn)嚴(yán)重故障。當(dāng)用NI 儀器在30B 車測(cè)量該列車的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和波形時(shí)，NI 設(shè)備出現(xiàn)不斷重啟的現(xiàn)象。首先，通過與車下實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析明確了該現(xiàn)象不是由NI主機(jī)故障導(dǎo)致的，查電路圖發(fā)現(xiàn)30B 車的電源插座是通過30A 車來供電的，是30A 車DC/AC 的故障導(dǎo)致了NI 主機(jī)的不斷重新啟動(dòng)，接著對(duì)30A 車的DC/AC 的A307(相位檢測(cè))、A008(微處理器控制板)及A009（狀態(tài)顯示板）進(jìn)行了更換，但該列車在大修庫有電靜態(tài)時(shí)，DC/AC 仍然出現(xiàn)嚴(yán)重故障，于是又用DC/AC 的周轉(zhuǎn)件進(jìn)行替換，利用NI 儀器在30A 車靜態(tài)測(cè)試2 小時(shí)左右，該DC/AC 工作正常，但2930 車在上正線運(yùn)營后DC/AC 又多次出現(xiàn)嚴(yán)重故障。鑒于2930 車已更換過控制板件和整件，因而整件出現(xiàn)故障的機(jī)率較小，而由DC/AC 的負(fù)載或者是診斷系統(tǒng)、外部線路等原因?qū)е鹿收系目赡苄暂^大。于是在營運(yùn)結(jié)束后，對(duì)2930 車的KLIP 模塊4A02 進(jìn)行了更換，將出現(xiàn)中等故障和嚴(yán)重故障的兩條模塊的輸入線30801 和30804 也進(jìn)行了對(duì)調(diào)，如圖1 所示，這時(shí)2930 車上線運(yùn)行時(shí)DC/AC 轉(zhuǎn)為報(bào)中等故障。

圖1 KLIP 模塊輸入電路圖

由于KLIP 模塊得到的故障報(bào)警信號(hào)是低電平有效，以上故障現(xiàn)象表明DC/AC 的輸出11 腳（30804）出現(xiàn)故障時(shí)，確實(shí)存在沒有輸出而掉電的情況，并且由于從DC/AC 內(nèi)部診斷系統(tǒng)讀不到故障記錄，因此，可以判斷線路方面可能有接觸不良的情況，特別是DC/AC 的輸出11 腳（30804）到KLIP 模塊這段線路有可能存在接觸不良而導(dǎo)致瞬間掉電現(xiàn)象，從而導(dǎo)致故障報(bào)警信號(hào)激活而報(bào)DC/AC 嚴(yán)重（中等）故障。通過對(duì)圖2 所示的線路進(jìn)行測(cè)量，包括3F21 到DC/AC 的19 腳，DC/AC 的10、11 腳到KLIP模塊的線路的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果都在1Ω 以內(nèi)，說明線路接觸電阻良好。于是將DC/AC 箱的接線的插頭的10、11、17、18、19、20 插針進(jìn)行了更新，經(jīng)過處理后，在庫內(nèi)將30A 車的DC/AC 的兩臺(tái)空調(diào)負(fù)載都開啟進(jìn)行測(cè)試，DC/AC 工作正常。

圖2 DC/AC 箱內(nèi)局部線路圖

然而第二天2930 車在早高峰上正線運(yùn)營時(shí)，DC/AC 又出現(xiàn)中等故障現(xiàn)象。經(jīng)上車檢查發(fā)現(xiàn)，2930車在庫內(nèi)時(shí)DC/AC 也出現(xiàn)了類似故障，但由于無法從DC/AC 的故障記錄中讀取到該故障的信息，于是打開DC/AC 蓋板觀察故障指示的發(fā)光二級(jí)管，發(fā)現(xiàn)指示動(dòng)態(tài)電流不平衡的黃色發(fā)光二級(jí)管閃了一下，但瞬間恢復(fù)正常。由于前面已經(jīng)排除診斷系統(tǒng)和線路的問題，因而故障DC/AC 有可能是由負(fù)載引起的，也就是說，有可能是由于負(fù)載使動(dòng)態(tài)電流不平衡而導(dǎo)致DC/AC 出現(xiàn)故障的。同時(shí)，通過對(duì)故障記錄的分析發(fā)現(xiàn)，DC/AC故障發(fā)生的時(shí)間非常有規(guī)律，在試車線時(shí)DC/AC 故障大約每隔10 分鐘左右發(fā)生一次，而在正線運(yùn)營時(shí)每次故障間隔的時(shí)間大約是6 分鐘左右，于是聯(lián)想到DC/AC 所帶的有規(guī)律啟動(dòng)的負(fù)載，對(duì)30A 車的DC/AC所帶的負(fù)載進(jìn)行分析，這些負(fù)載包括：30A 車的空氣壓縮機(jī)、30A 車1 位端空調(diào)壓縮機(jī)、30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)、兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組的通風(fēng)機(jī)及冷凝風(fēng)扇和司機(jī)室的通風(fēng)機(jī)等。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在這些負(fù)載中，兩臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)的啟動(dòng)會(huì)對(duì)負(fù)載電流造成較大影響，于是將30B 車二位端空調(diào)機(jī)組的控制電源打下來，即切掉30B 車二位端空調(diào)機(jī)組這個(gè)負(fù)載。通過以上操作，該車的DC/AC 再也沒有出現(xiàn)故障了，由此可以斷定，DC/AC的故障是由DC/AC 所帶的負(fù)載空調(diào)機(jī)組引起的。

同時(shí)，針對(duì)正線運(yùn)營過程中30A 車的空調(diào)機(jī)組存在疑似風(fēng)扇刮邊的響聲，在車輛回庫后開啟空調(diào)機(jī)組，并未發(fā)現(xiàn)任何異響，在斷電后上車頂檢查，也未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的問題。之后，重新對(duì)30A 車供高壓網(wǎng)電，在庫里又對(duì)空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行了測(cè)試。首先，對(duì)單臺(tái)空調(diào)測(cè)試時(shí)，無論是30A 車1 位端空調(diào)壓縮機(jī)還是30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)，DC/AC 都沒有出現(xiàn)故障現(xiàn)象，兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組同時(shí)測(cè)試，DC/AC 也沒有出現(xiàn)故障現(xiàn)象。

空調(diào)壓縮機(jī)故障原因一般都比較復(fù)雜[3~4]，故障點(diǎn)比較隱蔽。為了確定故障點(diǎn)在空調(diào)壓縮機(jī)上的確切位置，有必要對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)的電流變化情況進(jìn)行分析。通過應(yīng)用鉗表對(duì)兩臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)的電流進(jìn)行測(cè)量，得到30A 車1 位端空調(diào)壓縮的三相工作電流的值分別為21.4 A、20.7 A、21.6 A，而30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)的三相工作電流的值分別為21.7 A、22.3 A、23.1 A。顯然，所測(cè)得的30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)三相電流的值相差較大，其電流不平衡現(xiàn)象較突出。同時(shí)，通過對(duì)多種工況測(cè)試的情況進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，如果先啟動(dòng)30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)，再啟動(dòng)30A 車1 位端空調(diào)壓縮機(jī)，使兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組工作正常，此時(shí)DC/AC 不會(huì)出現(xiàn)故障現(xiàn)象；但當(dāng)先啟動(dòng)30A 車1 位端空調(diào)壓縮機(jī)，再啟動(dòng)30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)時(shí)，6K16 接觸器就會(huì)出現(xiàn)不停快速通斷達(dá)十幾次之多，主觸頭打火，其持續(xù)時(shí)間約2 秒，從而使6K16 接觸器斷開后無法再吸合；與此同時(shí)，在6K16 接觸器觸頭打火的瞬間，DC/AC 動(dòng)態(tài)電流不平衡的黃色發(fā)光二級(jí)管閃爍，顯示DC/AC 已出現(xiàn)中等故障。以上分析表明，DC/AC 的故障是由30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)的電機(jī)三相工作電流不平衡所導(dǎo)致的。

2 DC/AC 故障原因分析

從以上DC/AC 故障診斷過程可以看出，由30B車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的相間不平衡而導(dǎo)致的空調(diào)壓縮機(jī)的啟動(dòng)電流過大和相間電流偏差大，是造成DC/AC 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到動(dòng)態(tài)電流不平衡的主要原因。當(dāng)30A 車1 位端空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)啟動(dòng)后，DC/AC 已被占了部分容量，30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的相間不平衡造成啟動(dòng)電流過大，從而使DC/AC 所能提供的容量滿足不了30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)啟動(dòng)的要求，致使6K16 接觸器不停快速通斷和主觸頭打火。而電機(jī)三相工作電流的不平衡導(dǎo)致動(dòng)態(tài)電流檢測(cè)保護(hù)電路動(dòng)作，從而封鎖了DC/AC 至30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的輸出，最終導(dǎo)致30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)無法正常啟動(dòng)，從而確認(rèn)DC/AC 故障是由30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)引起的。為了對(duì)上述判斷結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，又進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)：將原本是由30C 車的DC/AC 供電的30B 車的1 位端空調(diào)和本來由30A 車DC/AC 供電的30B 車的2 位端空調(diào)（懷疑故障的空調(diào)機(jī)組）的主回路及控制回路的接線進(jìn)行了對(duì)調(diào)，即30A 車DC/AC 供30B 車的1 位端空調(diào)而不供電給30B 的2 位端空調(diào)，此時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)空調(diào)并且無論先啟動(dòng)30A 車1 位空調(diào)或是先啟動(dòng)30B車的1 位空調(diào)，兩臺(tái)空調(diào)工作都正常，30A 車DC/AC工作也正常；若將30B 的2 位端空調(diào)變成由30C 車的DC/AC 拖動(dòng)，當(dāng)先啟動(dòng)30C 車的DC/AC 所拖動(dòng)的另一臺(tái)空調(diào)機(jī)組（30 C 車的2 位端空調(diào)），再啟動(dòng)剛剛換過來的30B 車的2 位端空調(diào)機(jī)組（懷疑有問題的空調(diào)機(jī)組），這時(shí)30B 車的2 位端空調(diào)壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的接觸器就會(huì)像之前一樣不?？焖偻〝嗲抑饔|頭打火，最后跳開，無法正常啟動(dòng)。這一試驗(yàn)表明，DC/AC 故障確實(shí)是由30B 車2 位端空調(diào)壓縮機(jī)引起的。圖3 所示為故障空調(diào)機(jī)組對(duì)應(yīng)的接觸器6K16，對(duì)其解體觀察發(fā)現(xiàn)，接觸器6K16 的主觸頭已嚴(yán)重?zé)g。隨后對(duì)30B車的2 位端故障空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了更換，至今運(yùn)行了五個(gè)月，DC/AC尚未有類似故障的發(fā)生。

圖3 接觸器6K16 實(shí)物圖

3 結(jié)束語

引起廣州地鐵一號(hào)線2930 車DC/AC 故障的原因可能是多方面的，本文運(yùn)用各種測(cè)試方法對(duì)可能引起故障的各種原因逐一進(jìn)行排查，最終有效探明故障特征及故障產(chǎn)生的根本原因，從而為2930 車的安全可靠運(yùn)行提供了保障，也為類似故障的診斷提供了一定參考。

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