孫偉軍

摘要：鐵路運(yùn)輸是當(dāng)前我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)中最重要的運(yùn)輸方式之一，其發(fā)展水平與人民群眾的利益息息相關(guān)。所以保證鐵路運(yùn)輸行業(yè)穩(wěn)健持續(xù)發(fā)展，不但可以充分滿足人們的出行需要，還可以為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到較大促進(jìn)作用。DF4型內(nèi)燃機(jī)車是我國(guó)客運(yùn)、貨運(yùn)主型機(jī)車之一，其整流裝置如果出現(xiàn)故障勢(shì)必會(huì)對(duì)機(jī)車的正常運(yùn)行產(chǎn)生極大不利的影響。因此，本文主要針對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，并提出了科學(xué)合理的預(yù)防措施，以供參考。

Abstract： Railway transportation is one of the most important modes of transportation in the Chinese transportation industry， and its development level is closely related to the interests of the people. Therefore， ensuring the steady and sustainable development of the railway transportation industry can not only fully meet people 's travel needs， but also play a great role in promoting the rapid development of China' s society and economy. Type DF4 internal combustion locomotive is one of the main passenger and freight locomotives in China. Its rectifier device will inevitably have a great adverse impact on the normal operation of the locomotive. Therefore， this paper mainly analyzes the causes of rectification device of DF4 internal combustion locomotive and proposes scientific and reasonable preventive measures for reference.

關(guān)鍵詞：DF4型內(nèi)燃機(jī)車;整流裝置;故障原因;預(yù)防措施

Key words：? DF4-type internal combustion locomotive;rectifier device;cause of fault;preventive measures

中圖分類號(hào)：U262? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）15-0146-02

0? 引言

DF4型內(nèi)燃機(jī)車是交-直流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，其通過柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)牽引發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電經(jīng)過主整流柜進(jìn)行整流之后，向6臺(tái)并聯(lián)直流牽引電動(dòng)機(jī)供電，從而傳遞機(jī)車功率。主整流柜是機(jī)車電傳動(dòng)體系中不可或缺的部件，如果出現(xiàn)故障問題，那么機(jī)車很可能會(huì)發(fā)生機(jī)破故障。前幾年，DF4-2645機(jī)車在運(yùn)行過程中發(fā)生了主整流柜燒損事故，最終導(dǎo)致鐵路一般D類事故，在同一年內(nèi)，DF4B-7427、DF8-0116等機(jī)車中種類相同的主整流柜也出現(xiàn)了故障。因此，對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析十分必要。

1? DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置故障原因分析

在內(nèi)燃機(jī)車正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)致其主整流柜出現(xiàn)故障的原因有很多，可能是該裝置自身的問題，或者是因機(jī)車上零部件出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的整流裝置出現(xiàn)問題。通過多次研究發(fā)現(xiàn)，主要是因?yàn)橐韵聨c(diǎn)，分別是：

1.1 整流元件參數(shù)變化

DF4型內(nèi)燃機(jī)車GTF-4800/770型整流柜中電路屬于三相橋式全波整流，在其留個(gè)整流橋上分別并聯(lián)設(shè)置了六只整流元件，一旦某個(gè)元件出現(xiàn)短路等問題，那么將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)橋臂都出現(xiàn)短路，從而致使正負(fù)極短接，出現(xiàn)接地、過流等問題。由于主整流柜各整流橋臂都包括六只整流元件，且它們之間的關(guān)系是并聯(lián)的，因此每一個(gè)整流元件的伏安特性都要相互匹配[1]。在對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車主整流柜進(jìn)行大幅度修理時(shí)得知，整流元件在運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間之后，其正向伏安特性就會(huì)出現(xiàn)一定改變，那么同一橋臂中6個(gè)整流元件正向峰值電壓也會(huì)存在較大差異。在對(duì)其進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的維修之后，其正向峰值電壓最大值與最小值相比差值不得超出0.1V，且在對(duì)其進(jìn)行大型維修之后該差值會(huì)有所提高，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。若是相同橋臂中6個(gè)整流元件均流系數(shù)在0.85以上，就會(huì)導(dǎo)致整流元件出現(xiàn)擊穿、過載等問題。

1.2 整流元件絕緣套管的絕緣性能變?nèi)?/p>

整流元件的絕緣套管主要材質(zhì)為具備較強(qiáng)絕緣能力的環(huán)氧管，其環(huán)繞于裝配螺栓外圍，阻隔整流元件散熱片與螺栓并聯(lián)。倘若絕緣套管受到損害，那么就會(huì)造成整流元件散熱片和螺栓短接，并且整流元件中的正負(fù)極散熱片是由螺栓連接的，這勢(shì)必會(huì)令整流元件的散熱片正負(fù)兩極發(fā)生短接，最終造成機(jī)車形成過流、接地等問題。

1.3 異物緊貼整流元件

DF4型內(nèi)燃機(jī)車的整流柜包含4個(gè)面，一半是鋼板全密封，另一半是網(wǎng)狀鐵絲門防護(hù)。整流柜頂端核心處與最下邊風(fēng)道都有鋼板保護(hù)，其中最上端設(shè)置了一定防護(hù)措施，然而頂部?jī)蓚?cè)卻有25%左右的區(qū)域是沒有設(shè)置防護(hù)設(shè)施的，有較大間隙。

整流柜是強(qiáng)迫性通風(fēng)，管道位于其下半部分，風(fēng)向則是從上向下吸風(fēng)從而散發(fā)整流柜的熱度，在機(jī)車日常運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)垃圾、雜質(zhì)被吸入柜內(nèi)。若是雜質(zhì)與整流元件密切接觸，則很有可能導(dǎo)致整流元件的正負(fù)兩極發(fā)生短路，并且當(dāng)電流經(jīng)過散熱片的時(shí)候，其就會(huì)被燒損。

1.4 牽引電動(dòng)機(jī)繞組環(huán)火、短路，出現(xiàn)高電流，整流元件被擊穿

由于牽引電動(dòng)機(jī)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且眾零件經(jīng)常存在老齡化、受損等問題，所以其發(fā)生不對(duì)稱的兩相直接短路現(xiàn)象非常常見。該環(huán)節(jié)的電壓幾乎是額定電壓的3倍還多，由此出現(xiàn)大量電流，最后整流元件被擊穿、燒毀[2]。倘若直流牽引電動(dòng)機(jī)是因自己因素而出現(xiàn)環(huán)火或者更嚴(yán)重的故障，那么就會(huì)導(dǎo)致同步主發(fā)電機(jī)三相直接短路，當(dāng)電流到達(dá)整流柜的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。在該階段，同步主發(fā)電機(jī)中每一個(gè)繞組都會(huì)產(chǎn)生大量沖擊性電流，比額定電流要高13倍左右。而整流裝置各元件在遇到如此高強(qiáng)電流的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生其元件被燒損的問題。

1.5 事故整流柜故障原因分析

通過對(duì)多例真實(shí)整流柜故障因素予以研究探討，發(fā)現(xiàn)故障整流元件某一側(cè)散熱片、絕緣套管出現(xiàn)高度燒損，但是對(duì)柜內(nèi)部進(jìn)行觀察檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其十分整潔，并無垃圾雜物存在，且表面也無任何異常情況，因此可斷定是整流元件自身的原因才造成的短路。通過對(duì)散熱片、螺栓等部件進(jìn)行全面檢測(cè)，認(rèn)為是絕緣套管自身問題的可能性偏大。之后在將整流元件予以拆卸分解之后，觀察到管芯未曾被擊穿，這又一次加大了絕緣套管出現(xiàn)故障的可能性。

在拆卸完成之后，得知故障是因絕緣套管在整流元件壓裝階段受到了破壞，灰塵累積較多，且因環(huán)境問題也有些潮濕，一旦散熱片或者緊壓螺栓通電，那么整流元件正負(fù)極散熱片勢(shì)必會(huì)發(fā)生短路問題，最后出現(xiàn)燒損。

再展開深層次調(diào)查之后，發(fā)現(xiàn)該整流元件的管芯和散熱器并非同一個(gè)生產(chǎn)商，之前的管芯和新管芯外部輪廓有很大區(qū)別。對(duì)此，檢修廠家特意對(duì)散熱器進(jìn)行了加工改造，以便令嶄新管芯和之前散熱器予以組拼安裝。通過故障現(xiàn)場(chǎng)可得知，絕緣套管受損和散熱片被改造過有一定關(guān)系。

如果正負(fù)散熱器和管芯接觸的兩個(gè)平面的平行度存在很大差異時(shí)，那么在具體壓裝條件下可借鑒管芯平面基本情況，從而針對(duì)正負(fù)散熱器進(jìn)行大力維修調(diào)整，裝配螺栓位置錯(cuò)誤，與標(biāo)準(zhǔn)不符，直接令絕緣套管、散熱器遭到擠壓與摩擦。當(dāng)整流元件壓裝壓力是16kN時(shí)，散熱片就會(huì)不斷壓迫絕緣套管，最終導(dǎo)致其被破壞、出現(xiàn)裂紋，同時(shí)出現(xiàn)短路。

2? DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置故障預(yù)防措施

2.1 注重整流元件和整流柜均流試驗(yàn)

整流元件本身發(fā)熱水平與其正向電流、壓降息息相關(guān)，而正向電流和負(fù)載電流又有著密切關(guān)系。基于此，在負(fù)載不變的情況下，整流元件的正向壓降直接影響其發(fā)熱量。如果整流元件的正向壓降超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，就會(huì)導(dǎo)致整流元件由于結(jié)溫偏高從而在短時(shí)間內(nèi)受損。所以，不僅要在每一個(gè)修理階段對(duì)其整流元件的正向壓降進(jìn)行嚴(yán)格仔細(xì)檢驗(yàn)，同時(shí)也不要忘記在機(jī)務(wù)環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)車進(jìn)行輔小修時(shí)，檢測(cè)其整流元件的正向壓降[3]。

在具體檢修過程中，一定要對(duì)反向峰值漏電流予以全面檢測(cè)。反向峰值漏電流的強(qiáng)弱直接決定了整流元件單向?qū)щ娝降母叩?，兩者之間的關(guān)系為反比例，也就是說，該數(shù)值越大，它的單向?qū)щ娔芰驮饺?，如果溫度增高，則反方向擊穿電壓就會(huì)得到驟然下降。這直接造成整流元件順利運(yùn)行受阻。所以，必須要把整流元件反向峰值漏電流檢驗(yàn)放在DF4型內(nèi)燃機(jī)車輔小修任務(wù)中。此外，在對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行中修、輕大修、大修的時(shí)候，一定要完全遵守相關(guān)規(guī)章制度和標(biāo)準(zhǔn)流程，對(duì)主整流柜各方面的功能進(jìn)行精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木髟囼?yàn)，從而令整流裝置內(nèi)各個(gè)橋臂中的所有整流元件均流系數(shù)都與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定完全相符。

不僅如此，通過對(duì)多年的檢修故障進(jìn)行整合統(tǒng)籌發(fā)現(xiàn)，對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行兩次大修之后，其整流元件就會(huì)更容易發(fā)生峰值電壓差的問題。為了確保整流柜運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)將其放進(jìn)壽命管理中。并在實(shí)際大修環(huán)節(jié)，將已經(jīng)有8年左右使用年齡的DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流元件進(jìn)行替換，確保其自身性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 提升整流元件絕緣套管檢測(cè)水平

通過調(diào)查之前DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置出現(xiàn)的故障可知，主要原因?yàn)檎髟慕^緣套管，對(duì)此，首先要保證管芯與散熱器兩個(gè)零件都是出自一個(gè)生產(chǎn)商家，不可單獨(dú)購(gòu)買，更不能私自對(duì)散熱片予以改造加工。當(dāng)對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行大修的過程中，整流元件的絕緣套管一定要進(jìn)行徹底更換，待壓裝完畢整流元件之后，即可開始安裝整流柜，但是需要格外注意的是，在正式安裝之前，相關(guān)工作人員需要用手將絕緣套管輕輕擰動(dòng)，確保其能夠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，和散熱片并沒有接觸摩擦的現(xiàn)象。

并且，為了有效確保絕緣套管產(chǎn)品的品質(zhì)，檢修企業(yè)一定要每間隔一段時(shí)間就抽查樣品送至質(zhì)量檢測(cè)單位予以檢驗(yàn)，保證每個(gè)批次的絕緣套管都能夠充分滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，相關(guān)部門也要極大巡查檢測(cè)的力度，一旦察覺套管發(fā)生變色問題，就要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行替換。

2.3 加強(qiáng)機(jī)車運(yùn)行之前的檢查工作

在DF4型內(nèi)燃機(jī)車正式運(yùn)行之前，務(wù)必要對(duì)其整流柜、電氣室中的每個(gè)部品進(jìn)行全面檢測(cè)，保證其都與標(biāo)準(zhǔn)一致。比如整流柜頂端和四周沒有垃圾雜物，電氣室中每個(gè)部件的安裝狀態(tài)都十分穩(wěn)固安全，沒有松脫問題，防止垃圾雜物被風(fēng)卷入整流柜中，并粘貼在整流元件表面[4]。同時(shí)，也要確保整流元件表面整潔干燥，對(duì)DF4型內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行定期輔修時(shí)都要對(duì)其表層存在的灰塵和油污予以清理，確保整流元件優(yōu)良的散熱性。

2.4 嚴(yán)格落實(shí)牽引電動(dòng)機(jī)檢修技術(shù)，注重維護(hù)和清潔

注重牽引電機(jī)的日常維護(hù)清理以及保護(hù)工作。在檢修牽引電機(jī)的過程中，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范條例，保證每個(gè)絕緣部件都不會(huì)出現(xiàn)老化、燒損等問題，各個(gè)繞組、電刷以及換向器等零件都要合格。

3? 結(jié)束語

綜上所述，導(dǎo)致DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置出現(xiàn)故障的原因有很多種，所以一定要加強(qiáng)檢修，遵守相關(guān)制度，做好牽引電動(dòng)機(jī)的清潔工作，做好機(jī)車運(yùn)行之前的檢查工作，加強(qiáng)整流元件和整流柜均流試驗(yàn)等，降低DF4型內(nèi)燃機(jī)車整流裝置出現(xiàn)故障的幾率。

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