張能孝

(中國鐵路太原局集團有限公司機務(wù)部 山西 太原 030013)

0 引言

中國鐵路太原局集團有限公司太原機務(wù)段20臺國產(chǎn)化HXD1型電力機車在“太中銀”線運行以來，因牽引變壓器油流繼電器失效，造成機車牽引封鎖問題時有發(fā)生，直接影響“太中銀”線路的運輸生產(chǎn)，為了徹底解決此項故障，減少對運輸?shù)挠绊?，通過對機車控制原理進行分析，制定了應(yīng)急處置措施、改進方案，同時提出了優(yōu)化策略。

1 故障案例

2019年5月13日，太原機務(wù)段HXD1型1427號機車運行在“太中銀”線靖邊站時，B節(jié)車多次發(fā)生“油流故障”，機車B節(jié)牽引力切除，處置無效后請求加補。機車回段后試驗B節(jié)車報出“油流故障、牽引無流”。檢查B節(jié)車的油流繼電器時，指針正常擺動、油流正常，測量引出接線柱反饋信號，發(fā)現(xiàn)油流繼電器在油泵正常工作、油循環(huán)油流正常，油流繼電器微動開關(guān)觸點時好時壞。

2 工作原理

HXD1型電力機車主變壓器采取臥式結(jié)構(gòu)車下安裝的方案，變壓器箱體內(nèi)部件由主變器繞組、濾波電抗器組成[1]。變壓器采取油冷卻的方式，變壓器油將變壓器器身、電抗器浸泡，作為變壓器的冷卻、絕緣介質(zhì)。變壓器油泵工作時，變壓器油經(jīng)變壓器油管將熱的變壓器油循環(huán)至冷卻塔散熱器冷卻。變壓器油循環(huán)是否正常，直接關(guān)系到變壓器的運行安全。油流繼電器安裝在油泵和冷卻塔之間的油管中，用來監(jiān)測變壓器油循環(huán)狀態(tài)，若變壓器油循環(huán)異?；蛴土骼^電器失效，會引起機車牽引封鎖后主斷路器跳開。HXD1型電力機車油流繼電器原理圖如圖1所示。

圖1 變壓器工作原理示意圖

3 故障原因分析

油流繼電器葉片動作如圖2所示。當油泵工作時在油管中形成油流，油流促使油流繼電器葉片動作。當油流壓力達到某一值時，油流繼電器葉片壓迫微動開關(guān)閉合；當油流量下降到某一值時，葉片帶動微動開關(guān)斷開。油流繼電器微動開關(guān)動作，電信號會傳送給CCU，CCU根據(jù)當時工況，判斷并在DDU顯示屏顯示油流故障。當油流繼電器微動開關(guān)故障、油循環(huán)不正常、變壓器油變稠循環(huán)不良時，油流繼電器會出現(xiàn)失效問題，引發(fā)牽引封鎖。

圖2 油流繼電器工況示意圖

3.1 油流繼電器微動開關(guān)失效

因油流繼電器選型不合理和配件材質(zhì)等方面的因素，運行中油流繼電器微動開關(guān)卡滯、接觸不良或者油流繼電器葉片動作不靈活、葉片不能使微動開關(guān)可靠動作，均能使油流繼電器失效。

3.2 油循環(huán)不正常

當油泵接觸器釋放、油泵電機故障、變壓器油管路蝶閥開通不到位時，會出現(xiàn)變壓器油循環(huán)故障，導致變壓器油流繼電器不能正常工作。

3.3 低溫天氣油循環(huán)不良

受溫度影響，溫度越低，變壓器油流動性越差，油管內(nèi)油流量、壓力越低。在油泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，溫度越低越容易出現(xiàn)油流壓力不足問題，導致油流繼電器不能正常動作。

4 應(yīng)急處置及改進方案

4.1 對油流繼電器微動開關(guān)進行檢測

一是結(jié)合修程拆開油流繼電器接線，使用微電阻測量儀測量油流繼電器微動開關(guān)接觸電阻，當電阻大于500 mΩ時，對油流繼電器進行更換處置；二是在日常整備運行中，機車DDU顯示屏報油流繼電器故障時，有針對性地檢查油泵、油管路蝶閥正常后，更換油流繼電器。

4.2 增加油流繼電器故障隔離開關(guān)

基本思路是在油流繼電器微動開關(guān)兩端并聯(lián)一組故障隔離開關(guān)，當機車報油流繼電器故障時，在保證油泵正常工作且循環(huán)正常的情況下，閉合故障隔離開關(guān)，維持運行，可大幅減少故障影響。實施方案是在低壓柜安裝油流繼電器故障隔離開關(guān)，開關(guān)兩側(cè)分別接92-X143.27(線號410531.07)、92-X143.57(線號240521.99)。當運行中報油流繼電器故障時，停車確認油泵、油循環(huán)工作正常后，將油流繼電器故障隔離開關(guān)閉合，維持運行。此方案簡單、實施容易、成本低，實施前需要對乘務(wù)員進行應(yīng)急處置培訓，防止油循環(huán)異常時閉合油流繼電器故障開關(guān)。

4.3 改進油流繼電器

保留原機車油流繼電器方案不變，選用可靠性更高的油流繼電器，使其工作可靠、低溫特性更好。此方案周期長、費用高。

4.4 加裝電流繼電器

采用電流繼電器替代油流繼電器，通過監(jiān)測油泵電機電流狀態(tài)間接監(jiān)測變壓器油循環(huán)狀態(tài)。方案是對油泵電機三相電源增加電流繼電器，電流繼電器反饋信號與原油流繼電器并聯(lián)。通過檢測油泵電機電流狀態(tài)，間接反映監(jiān)測變壓器油循環(huán)狀態(tài)。但此方案電流繼電器參數(shù)設(shè)定至關(guān)重要，并且測量結(jié)果是間接監(jiān)測油流狀態(tài)，無法真實反映油循環(huán)狀態(tài)，還需要加裝電流繼電器，工作量大，費用高。

4.5 優(yōu)化機車軟件控制

優(yōu)化油流繼電器故障控制策略，當油流繼電器故障時，確認油泵、油循環(huán)正常后，通過司機室DDU控制界面人為轉(zhuǎn)入油流繼電器故障模式運行。

5 結(jié)束語

油流繼電器不參與機車控制溫度設(shè)定值理論上是可行的，但因目前試驗范圍不夠廣泛，試驗環(huán)境和試驗機車工況存在諸多差異，從溫度參數(shù)的設(shè)定到控制邏輯還需要不斷試驗、完善。

目前，太原局湖東電力機務(wù)段HXD1型電力機車采取電油流繼電器的方案成功解決了HXD1型機車油流繼電器失效問題。但國產(chǎn)化HXD1型電力機車構(gòu)造、設(shè)計與原進口HXD1型電力機車機車存在差異，改造方案若沒有廠家人員的技術(shù)支持，無法通過軟件優(yōu)化、增加電油流繼電器的方式。就目前機務(wù)段技術(shù)能力要短時間解決、減少油流繼電器失效影響靠自身能力只能采取增加故障隔離開關(guān)的方案，2019年底對1臺機車進行了試改，經(jīng)過3個月運用效果良好。

因此，針對油流繼電器控制方案的改進，需要根據(jù)機車運行環(huán)境、工況等試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合從經(jīng)濟性、適用性、可維修性等方面選擇合理的改進方案。從油流繼電器故障原理可以看出，機車運用環(huán)境對機車設(shè)計選用零部件和控制策略非常重要，機車設(shè)計、改進時要考慮機車的運行環(huán)境、控制方式，還要針對改進，同步對故障應(yīng)急處置方案進行優(yōu)化，從而減少機車故障影響。