陳亞東 陳 猛 中國鐵路上海局集團有限公司合肥機務(wù)段

1 問題的提出

2018年11月，合肥機務(wù)段HXD2B-0014機車多次出現(xiàn)運行途中機械間3通風(fēng)斷路器頻繁跳開故障，而機車在庫內(nèi)進行機械間通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗一切正常。

測量機械間3通風(fēng)風(fēng)速符合要求，機械間3通風(fēng)電機三相工作電流正常；測量機械間3通風(fēng)電機定子三相繞組阻值正常，無斷路或阻值不均勻現(xiàn)象；人為轉(zhuǎn)動機械間3通風(fēng)機正常，無卡滯、異音；檢查機械間3通風(fēng)接觸器、機械間3通風(fēng)斷路器、機械間3通風(fēng)電機電源插頭及其接線均未見異常；更換機械間3通風(fēng)接觸器及機械間3通風(fēng)斷路器后故障依然存在。

最終發(fā)現(xiàn)該問題為牽引電機3通風(fēng)濾棉過臟而堵塞正常進風(fēng)口所致。但為什么庫內(nèi)進行機械間3通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗卻未見異常？怎樣才能在庫內(nèi)有效地進行機械間3通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗?zāi)兀?/p>

2 機械間3通風(fēng)裝置工作原理

（1）機械間3通風(fēng)機由機械間3通風(fēng)電機M-VT-SM3驅(qū)動，該電機為三相交流異步電機，電源為額定電壓400 V的三相交流電，由機械間3通風(fēng)接觸器C-VT-SM3控制，機械間3通風(fēng)斷路器DJ-VT-SM3提供過流等電氣保護，當機械間3通風(fēng)電機出現(xiàn)過流、過載情況時，機械間3通風(fēng)斷路器就會自動跳開，切斷機械間3通風(fēng)電機電源。其供電電路原理如圖1所示。

圖1 機械間3通風(fēng)電機M-VT-SM3供電電路原理圖

（2）如圖2所示，機械間3通風(fēng)機與牽引電機3通風(fēng)機的進風(fēng)口是相互連通的，上面為機械間3通風(fēng)機，下面為牽引電機3通風(fēng)機。

圖2 機械間3通風(fēng)機與牽引電機3通風(fēng)機進風(fēng)口

機車運行途中機械間3通風(fēng)及牽引電機3通風(fēng)正常風(fēng)路如圖3所示（箭頭為空氣流動方向）：機械間3通風(fēng)機正轉(zhuǎn)，使空氣從車外依次經(jīng)牽引電機3通風(fēng)過濾器、牽引電機3通風(fēng)濾棉、機械間3通風(fēng)濾棉進入機械間，再經(jīng)機械間出風(fēng)口排出車外；牽引電機3通風(fēng)機正轉(zhuǎn)，使空氣從車外依次經(jīng)牽引電機3通風(fēng)過濾器、牽引電機3通風(fēng)濾棉進入牽引電機3，再經(jīng)牽引電機3出風(fēng)口排出車外，以達到冷卻牽引電機3的目的。

圖3 機車途中運行時機械間3通風(fēng)及牽引電機3通風(fēng)正常氣流示意圖

（3）機車主斷閉合后變頻輔助負載是按一定順序啟動的，系統(tǒng)每隔5 s控制一個變頻輔助負載啟動，根據(jù)該順序可以很容易算出牽引電機3通風(fēng)機與機械間3通風(fēng)機在啟動時間上相差10 s，即：牽引電機3通風(fēng)機啟動10 s后機械間3通風(fēng)機才開始啟動。

3 原因分析

（1）機車在庫內(nèi)升弓合主斷后，只要機械間溫度達到10℃以上，機械間3通風(fēng)接觸器C-VT-SM3就會閉合，再加上人為切除輔變，機械間3通風(fēng)機便會全速運轉(zhuǎn)，但牽引電機3通風(fēng)機卻并不運轉(zhuǎn)。雖然此時因牽引電機3通風(fēng)濾棉過臟而導(dǎo)致正常進風(fēng)口堵塞，但機械間3通風(fēng)機完全可以從牽引電機3出風(fēng)口將空氣倒抽入機械間（如圖4所示），所以庫內(nèi)試驗時機械間3通風(fēng)電機不會過載，其工作電流正常，機械間3通風(fēng)斷路器不會跳開，測量機械間3通風(fēng)風(fēng)速也正常。

圖4 （正常進風(fēng)口堵塞）機械間3通風(fēng)機單獨運轉(zhuǎn)時氣流示意圖

（2）機車在正常運行途中，牽引電機3通風(fēng)機是要運轉(zhuǎn)的，以對牽引電機3進行強迫通風(fēng)冷卻，而且每次過完分相主斷重新閉合后都是牽引電機3通風(fēng)機先啟動，但此時由于牽引電機3通風(fēng)濾棉過臟而導(dǎo)致正常進風(fēng)口堵塞，以至于牽引電機3通風(fēng)機經(jīng)機械間3通風(fēng)濾棉及機械間3通風(fēng)機葉輪將空氣倒抽入牽引電機3（如圖5所示），又由于牽引電機3通風(fēng)機的功率要遠遠大于機械間3通風(fēng)機，所以牽引電機3通風(fēng)機運轉(zhuǎn)形成的較強氣流會反向推動機械間3通風(fēng)機葉輪，使機械間3通風(fēng)機很快以較高的速度反轉(zhuǎn)。在牽引電機3通風(fēng)機啟動10 s后，機械間3通風(fēng)接觸器閉合，接通機械間3通風(fēng)電機（三相交流異步電機）電源，但該電機轉(zhuǎn)子此刻正處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以此時產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，電機轉(zhuǎn)差率s大于1，電機處于電磁制動狀態(tài)，而且牽引電機3通風(fēng)機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的較強氣流對機械間3風(fēng)機葉輪所施加的反向作用力較大，以致于機械間3通風(fēng)電機啟動時的三相電流極大且持續(xù)時間也較長，從而使機械間3通風(fēng)斷路器起保護而跳開。

（3）試驗證明，在牽引電機3通風(fēng)濾棉過臟而堵塞正常進風(fēng)口的情況下，即使機械間3通風(fēng)機先啟動運轉(zhuǎn)而牽引電機3通風(fēng)機再啟動，機械間3通風(fēng)電機也會因為牽引電機3通風(fēng)機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的較強氣流而過載，嚴重時也會導(dǎo)致機械間3通風(fēng)斷路器跳開。

圖5 （正常進風(fēng)口堵塞）牽引電機3通風(fēng)機單獨運轉(zhuǎn)時氣流示意圖

4 結(jié)論

（1）HXD2B型機車的整個機械間通風(fēng)系統(tǒng)由3個獨立的機械間通風(fēng)裝置構(gòu)成，分別稱為機械間1、機械間2及機械間3通風(fēng)裝置，三個通風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理基本一樣，所以上述對機械間3通風(fēng)裝置的分析同樣適用于其它兩個通風(fēng)裝置。

（2）一般HXD2B型機車庫內(nèi)進行機械間通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗都是在對應(yīng)牽引電機通風(fēng)機沒有運轉(zhuǎn)的情況下進行的，稱之為“靜態(tài)試驗”。“靜態(tài)試驗”與機車正常運行途中機械間風(fēng)機的運轉(zhuǎn)環(huán)境是有很大不同的，尤其是在對應(yīng)牽引電機通風(fēng)濾棉過臟而堵塞正常進風(fēng)口的情況下，這就是機車在運行途中機械間通風(fēng)斷路器頻繁跳開但庫內(nèi)進行機械間通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗卻正常根本原因。

5 對策

綜前所述，若要在庫內(nèi)進行有效的機械間通風(fēng)機運轉(zhuǎn)試驗，必須設(shè)法使對應(yīng)牽引電機通風(fēng)機全速運轉(zhuǎn)起來，此時的試驗可稱之為“動態(tài)試驗”。具體方法為：切除輔變1、4（或2、3），將單閥、自閥手柄均置“全制動”位，然后將牽引/制動手柄緩慢推入牽引區(qū)（主DDU屏顯示牽引輸出百分比不要超過5%）并保持30 s以上，等待各牽引電機通風(fēng)機依次啟動并全速運轉(zhuǎn)，然后便可以觀察各機械間通風(fēng)斷路器是否跳開，測量各機械間通風(fēng)風(fēng)速及機械間通風(fēng)電機三相工作電流了。

“動態(tài)試驗”能夠重現(xiàn)機車運行途中機械間通風(fēng)機的工作狀態(tài)，此時測量的機械間通風(fēng)風(fēng)速才能夠真正反映對應(yīng)牽引電機通風(fēng)濾棉狀況，對相關(guān)故障的判斷極具參考價值，目前已在合肥機務(wù)段推廣，效果良好。