HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法论文

HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法机车车间试运班张如意中国北车集团大连机车车辆有限公司DalianLocomotive&RollingStockCO.,LTD.CNRGROUPHXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第1页共6页HXD3C型电力机车受电弓分析调试操作法【摘要】本文介绍了HXD3C型电力机车受电弓的结构，以及进行受电弓调试的方法，并总结了一套系统排查受电弓故障的操作法。【关键词】HXD3C型机车；受电弓调试；故障分析。引言在机车调试的过程中，受电弓调试是其中一个重要的组成部分。依据GB/T21561.1-2008《轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第1部分：干线机车车辆受电弓》（IEC60494-1:2002,IDT）对受电弓进行弓网压力，升/降弓时间以及紧急降弓（ADD）功能进行测试，以满足机车正常运行要求。本文介绍了HXD3C电力机车受电弓结构原理与分析调试操作法。根据试运班组的调试经验，总结概括了可能导致受电弓无法正常升起的原因，并给出故障解决措施，为HXD3C机车受电弓调试提供参考。1受电弓介绍受电弓是电力机车从接触网获得电能的重要电气部件，通过支持绝缘子安装于机车车顶上。受电弓弓头升起后，碳滑板与接触网导线接触，通过车顶母线及高压电缆将工频25kV电压传送至牵引变压器，经过变压器降压后送至车内车内供机车变流装置使用。受电弓能否正常工作直接关系整列机车的运行，正是如此，在机车的调试中，受电弓应作为重点，严格按照指标参数调试。HXD3C型电力机车采用DSA200型单臂受电弓，在机车I、II端车顶盖上各安装一台。在实际运营中，自动状态下，升起非操作端顶部受电弓，也可根据需要手动选择受电弓。DSA200型受电弓采用气囊驱动方式升弓，主要用于干线电力机车，配备有阻尼器和ADD自动降弓装置。1.1DSA200型受电弓主要技术参数环境温度-40℃～+70℃额定速度200km/h额定电压25kV静态接触压力70N±10N动态接触压力通过弓头翼片调节（用户依需要选装）升弓时间≤5.4s降弓时间≤4s紧急降弓时间（下降200mm的时间）＜2s工作空气压力400～1000kPa正常工作压力约340～380kPa精密调压阀耗气量输入压力＜1MPa时，≤11.5L/min降弓保持力≥120NHXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第2页共6页弓头垂向移动量60mm弓头总长度1950±10mm弓头宽度580±2mm滑板工作长度1250mm支持绝缘子高度400mm重量（不含支持绝缘子）约130kg1.2DSA200型受电弓的结构受电弓主要由底架、铰链机构、弓头部分、升弓装置及气路组装等几大部分构成。受电弓结构如图1-1所示。图1-1DSA200型受电弓总成1-底架；2-阻尼器；3-升弓装置；4-下臂；5-弓装配；6-下导杆；7-上臂；8-上导杆；9-弓头；10-滑板。图1-2气源控制阀组1-空气过滤器；2-升弓节流阀；3-升弓压力表；4-调压阀；5-降弓节流阀；6-安全阀。HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第3页共6页受电弓通过刚性底架固定在车顶，安装阻尼器保证机车速度变化大时弓网压力不会过大。气动的升弓装置为受电弓升起提供动力，带动铰链机构运动，使得弓头部分接触电网并传输电流。车内的气源控制阀组，为受电弓供风的同时，还起到调节升降弓时间与静态接触压力等参数，实物图见图1-2。1.3受电弓工作原理1.3.1电路信号电钥匙闭合后，信号501或601得电，拨动升弓开关，升弓输入信号（SB41/SB42）515或615得电。如果接地开关在正常位和主断在断开位，425信号得电和431信号失电状态，TCMS检测到这两个信号正常，并有升弓信号515或615输入时，TCMS微机会发出451或452升弓信号。通过对应闭合的高压隔离开关传送信号至升弓电磁阀（图1-3），导通气路。1.3.2升弓风路HXD3C机车升弓时，如果总风缸或辅助风缸风压低于480kPa时，辅助压缩机泵风，风压达到735kPa，辅助风泵自动打风停止。此外，升弓必须保证受电弓供风塞门U98和U99在开启位；升弓控制塞门置于管路平行位置。在满足上述条件下，在升弓电磁阀工作导通气路后，压力空气经由图1-2中的气源控制阀组从右侧输送至车顶受电弓。气囊充气，推动导盘前移，通过钢索带动下臂绕轴顺时针旋转，此时上臂在推杆的作用下逆时针转动，使受电弓弓头升起。1.4受电弓的使用条件1.4.1控制阀控制阀有下列功能：——运行中为受电弓提供压力恒定的压缩空气，并保持以下压力值：静态：±0.0015MPa动态：±0.0035MPa（弓头垂直运动为±0.1m/s）；——调节静态接触压力；——限制受电弓运动速度（升高/降低）；1.4.2环境和安装条件环境温度：-40℃/+70℃；应当预防阀板上的各阀遭受雨、雪等的侵袭；1.4.3压缩空气压力值为了达到绝缘的效果，必须使用干燥的空气，输入空气压力为0～1Mpa。经调压阀调压后，升起受电弓至少需要0.32Mpa气压；最大为0.4Mpa，正常值约0.34～0.36Mpa（接触压力为70N时）；输出压力0.01Mpa的变化可以导致滑板上10N的接触压力变化；要求气囊容积：最大为5.9L。1.4.4接触压力在正常工作高度，接触压力可在机车顶部上用弹簧秤测量，如果需要可以通过单向节流阀调节。更换受电弓时，应检测新受电弓的接触压力的设置是否合适，调压阀必须易于操作，图1-3升弓电磁阀HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第4页共6页调节的具体方法见装配说明部分。注：如运行中由于碳滑条磨损使滑板重量减少，导致接触压力少量升高时，无需调整调压阀。2受电弓调试2.1安全事项必须由接受过指导且合格的人员调整和维护受电弓。在任何情况下，必须采取必要的安全和防护措施。上岗前穿戴好劳保护具，携带机车调试所需工具并佩戴电力机车调试登车证登车调试。应在无接触网区或没有接触网的车间进行维护和修理。在进行车顶作业前，接触网必须切断电源并接地，必须防止未经授权接通接触网！受电弓落弓位维修时，可用约0.9米长的木棒支撑在底架和上臂上交叉管。受电弓升弓时，应确保压缩空气供应无意外故障发生。一旦压缩空气发生故障，受电弓就会下降，可能造成人身伤害。当调节受电弓的接触压力时，为防止受电弓意外下降（如自动降弓装置出现故障时），应使自动降弓装置关闭阀处于关闭状态。发生过自动降弓的受电弓须经完整调修，才能重新使用。2.2工具准备受电弓调试需用到的工具如下：a）70N力矩扳手；b）绝缘胶布；c）数字万用表；d）秒表；e）拉力计；f）10mm扳手；2.3参数调整升弓开关打至“升”位，使电控阀得电。调整精密调压阀使受电弓慢慢上升，在高出车顶1.6米处用弹簧秤均匀阻止受电弓的上升。弹簧秤显示为70N时,停止调节精密调压阀，旋紧调压阀固定所调压力。受电弓升降弓时间的调节，需要通过调节图1-2中的升、降弓节流阀，以满足升降弓在参数要求范围内。调整过程需要反复进行，互相兼顾。3故障分析方法3.1合升弓开关后、辅助风泵不打风机车在进行网下调试之前，需要对辅助压缩机的工作情况进行测试，以保证到了高压网下通过辅助压缩机打风能够升起受电弓。正常来说，闭合机车升弓扳键开关，当风压低于480kpa时，辅助压缩机开始打风。HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第5页共6页图3-1辅助风泵原理图上图为扳动受电弓扳键开关后，辅助风泵自动打风的控制原理，可知在上述条件满足时，TCMS输出829信号，继电器KMC1得电，开关闭合，辅助风泵打风。压缩机无法自动打风的情况下，可按照下列条件来判断其故障原因：1）检查升弓开关输入信号（SB41/SB42）515或615应得电；2）检查TCMS输出信号829应得电（829=1）；3）辅助压缩机继电器KMC1故障不吸合；4）辅助压缩机(833.400K)无电源；5）辅助压力开关（KP57）811和812应得电（811=1、812=1）；3.2受电弓无法升起如前文所述,受电弓作为机车运行的核心部件,如果发生受电弓无法升起的情况,必须做到故障排查准确且迅速，因为机车营运分秒必争。在阅读了大量同行业参考文献与相关书籍之后，发现目前对受电弓故障排查并未有系统的方法，多是就事论事。鉴于此，我根据多年HXD3C机车调试经验，总结并提出一套排查故障的步骤方法。按照此方法调试，可按部就班查出故障，大大提高了机车故障排查和调试速度与效率。为了方便记忆，还根据受电弓升起的电路与风路原理，总结出一套受电弓调试顺口溜：塞门开关打到位，再看信号对不对，能得电、不漏风，轻松升起受电弓。3.2.1查看开关、塞门和阀门的位置是否正确a）受电弓隔离转换开关SA96位置应在“0”位；b）检查高压接地开关QS10应在“运行”位；c）升弓钥匙阀(U99)应打开；d）升弓控制塞门置于管路平行位置；e）确认总风缸塞门A24在开启位；HXD3C电力机车受电弓分析调试操作法第6页共6页f）检查受电弓快速降弓阀应在关闭位。3.2.2查看升弓相关信号是否正确a）检查电钥匙(SA49/50)输入信号501或601应得电；b）检查升弓输入信号（SB41/SB42）515或615应得电；c）检查隔离开关信号421、422应得电；d）检查高压接地开关425信号应得电；e）检查升弓钥匙阀824信号应得电，在显示屏点击空制状态，升弓钥匙应为绿色。f）检查微机输出信号451.452到升弓电磁阀YV41.YV42443.444应得电。3.2.3看风表，找漏风a）听受电弓电磁阀（YV41/YV42）应得电动作。同时确认升弓阀板压力风表有无压力显示。实际调试中，可能由于电磁阀内部有杂质污垢导致不能正常工作；当听到阀正常工作时，也可能管路漏风或者升弓压力调节不当造成升弓压力表显示压力过低。HXD3C设置了升弓延时，当受电弓在25秒内未升起时，TCMS判断受电弓故障，会切断电磁阀电源。b）升弓管路严重漏风会造成受电弓压力开关KP63/KP64动作，可通过微机显示屏信号信息画面查看压力开关448或者449信号，若风压建立起来，448或者449信号应为失电状态；若风压未建立起来，压力开关信号449或449信号应为得电状态。3.3小结只要熟知“塞门开关打到位，再看信号对不对，能得电、不漏风，轻松升起受电弓”这套顺口溜，面对受电弓故障，每一个调试者都可以有明确的解决思路。即使是刚刚入厂的员工，也会很快掌握受电弓的调试技术。这将为工厂新进人员的培训提供很大的帮助，为其早日上岗提供基础。这也变相为工厂节约了时间成本，提高了生产效益。4结语我公司已累计生产HXD3C系列交流传动电力机车已经1000多台，装用受电弓2000多架。以上受电弓调试方法是在日常调试工作中总结出来的，该方案能有效的完成受电弓调试，并能高效解决受电弓调试过程中出现的故障。按这些方法操作就能大大缩短故障排查时间，提高准确率，为机车调试顺利完成节约了时间，提高了生产效率。