HXD3D型电力机车牵引电机非齿端轴承温升报警的原因分析及对策研究

HXD3D型电力机车牵引电机非齿端轴承温升报警的原因分析及对策研究西安局集团公司机务部孙伟摘要：中国铁路西安局集团有限公司在使用HXD3D型电力机车牵引客运机车时，冬季陆续发生非齿侧牵引电机轴承（5位）温升报警导致停车事例。其中不仅存在单一轴电机轴承报警，也存在多轴位电机轴承报警事例。本文通过对6A系统轴温报警数据进行统计，结合机车运用环境，综合分析了轴温温升报警的原因，研究提出了解决措施，保证了机车运用安全质量。关键词：HXD3D机车；牵引电机轴承；温升报警0引言2018年1月，配属西安机务段的HXD3D型客运机车在运行中陆续发生2件非齿侧牵引电机轴承（5位）温升报警事例（温升超过55K,绝对温度在55至60紀左右）。2件报警故障中，单一轴电机轴承报警1件，多轴位电机轴承报警1件，且这2台机车均为C5修m后机车。在入C5修之前并未在西安机务段出现过同类温升报警。因牵引电机轴承为机车走行部关键部件，因此，有必要对轴温报警数据进行分析，查明原因并提出解决措施，确保机车走行部运用安全。1温升报警概况1.1HXD3D0023机车6轴5位非齿侧电机轴承温升报警2018年1月27日18：45:21秒至18：46：15运行阶段，HXD3DOO23机车6轴5位6A系统轴温监测温升达55K,达到温度报警条件（具体数值见表1）,报警时温升参考环境温度较低（参考温度1为4七，参考温度2为0七，参考温度1用于计算1、2、3轴的所有测点温升的环境温度，参考温度2用于计算4、5、6轴的所有测点温升的环境温度），报警时刻该轴承绝对温度仅为55七；对应期间机车表12018-01-27HXD3D0023机车温升报警前后温度变化示意表程里m)测(k一创R「豔轴位15轴位25轴位35轴位45轴位55轴位653912OH834136353914L3742373514OILF4383549134O384383545834O4439553379414O40443955383434O40394439549033039443954843OK叵3954运行转速约385~373r/min。由表1可知，6轴5位温升达到报警门限值时间段，该位绝对温度相比其他轴同位置的偏高，最大差15°,最小差9°。1.2HXD3D0045机车3轴5、4轴5、6轴5位非齿侧电机轴承温升报警2018年1月28日01:49:43开|2/2019❼西铁科技HXD3D型电力机车牵引电机非齿端轴承温升报警的原因分析及对策研究始，HXD3D0045机车4轴5位温升报警，计算温升的参考温度较低（参考温度1、2均为0七），报警时刻轴承绝对温度仅为55兀，机车电机运行转速为209r/min（持续点以下）。该机车6台电机均为SEA-110型。从4轴5位温升报警前后其他轴位绝对温度变化情况来看，其温度变化趋势是一致的（见表2）,4轴5位先达到55七,3轴5位、6轴5位也已达52紀，其余在45七到50*之间。表22018-01-28HXD3D0045机车4、5位温升报警前后温度变化示意表R咽2一翟轴位15轴位25轴位35轴位45轴位55轴位6516245___1-54L5025-162OO一550n51一454745025190OO581-5025920O548502556ILO4850d5162OO45485255025159OO4548555052表32018-01-28HXD3D0045机车35.65位温升报警前后温度变化示意表^2一蜜轴位15轴位25轴位35轴位45轴位55轴位65397OO48491725542-OO48497_2545160OO50&172554190OO17355492OO4850一5573555165OO1-1-5517355562O1-5073555159O4973555同日该机车后续运行至02:52：05时刻，3轴5位也发生温升报警，至02:53:28时刻,6轴5位也发生温升报警，报警时轴承绝对温度均为55乜，计算温升的参考温度较低（or）,机车运行转速为390r/min。从报警前后各其他轴位绝对温度变化情况来看，除了4轴5位外，其他轴位轴承温度变化趋势是一致的（见表3）0从表3可以看出，4轴5位测点在02:52时刻（距其温升报警1个小时之后）其绝对温度仅为17七左右，分析为4轴5位报警之后乘务员将第4轴切除后机车再运行。3原因分析3.1HXD3D0023机车6轴5位温升报警原因分析3.1.16轴5位温升与其他轴5位的差异产生原因分析经调查发现，该机车6轴5位电机为SEA-110的电机（编号6170415）,为C5修过程中周转换装至HXD3D0023机车上，其余5台电机为永济公司生产的型号为YJ217A型电机，机车存在同混装不同厂家电机的情况。现场对YJ217A型与SEA-110型电机排风风速进行测量,SEA-110型排风风速实测为14m/s左右.YJ217A型排风风速则为22m/s左右，排风口温度SEA-110型电机（约80乜）比YJ217A型（72.6T）高约7.4乜左右。以上数据虽全部符合机车技术条件规定，但SEA-110型与YJ217A型两种电机通风结构不同，导致两种电机压损出现差异，其散热性能对比也有一定的差异，故HXD3D0023机车6轴5位测点绝对温度普遍比其他轴5位测点绝对温度高是必然的。通过HXD3D机车长期运用对比情况来看，整车装SEA-110型电机的5位测点检测的绝对温度普遍比整车装YJ217A型电机同位置测点的绝对温度高约8七左右。3.1.26轴5位温升达到预警门限的原因分析该机车报警前牵引电机运行转速约380r/min左右，正好在电机功率的持续点附近，电机发热量较大，此种工况下轴承温升达到预警门限，但轴承的绝对温度仅为55T西铁科枝❽|2/2019|HXD3D型电力机车牵引电机非齿端轴承温升报警的原因分析及对策研究左右，与轴承最高许用绝对温度120七有较大的差距，且与6A系统设定绝对温度预警门限90七也存在一定的差距。分析原因为检测电机环境温度的传感器安装在侧架上，检测出的环境温度较低，而轴承处在电机通风口附近，轴承周围的环境温度较高，造成环温传感器检测出的电机环境温度并未真正反映轴承环境温度。3.2HXD3D0045机车3轴5、4轴5、6轴5位温升报警原因分析3.2.1机车报警时，运行速度在电机功率持续点附近及持续点以下运用较长时间，导致电机发热量较大,5位轴承受负荷以及牵引通风温度的影响，绝对温度较高。3.2.2监测点设置限制,6A系统轴温实际检测的环境参考温度较低，不能准确反映轴承周围的环境温度。3.3综合分析综上分析,HXD3D型机车牵引电机非齿侧电机轴承（5位）温升报警发生在整车装用C5修后SEA-110型电机、SEA-110型和YJ217A电机混装的机车上，因此分析造成报警的因素如下：（1）发生的季节均为冬季实际环境温度较低时，其他季节暂未收到故障反馈。（2）发生温升报警的事例中，电机均运行在功率持续点附近或功率持续点以下，运用电机轴承绝对温度均低于设计使用限值。（3）非齿侧轴承（5位）温度测点在电机出风口附近，而6A系统测取环境参照温度的传感器设置在侧架上，轴承的实际工作周围环境温度与6A系统检测的环境温度存在较大偏差。（4）因SEA-110型与YJ217A型电机存在通风结构上的差异，虽散热性能均满足设计要求，但SEA-110型电机非齿侧轴承（5位）比YJ217A型电机温度稍高。（5）机车在由环境温度高的区域驶入环境温度低的区域时，相对易发生电机非齿侧轴承温升报警。4解决对策因相关事例中牵引电机轴承绝对温度最高仅达到62七左右，距离6A系统绝对温度报警门限值90七还存在距离。根据电机设计制造厂家的选型标准，该类轴承最高许用温度为120兀，而且报警时其他各轴第5位轴承的温度变化保持一致，故电机设计制造厂家认为电机轴承没有运用质量问题，建议可以继续观察运用。经组织西安机务段进行分析，采取了如下临时解决措施：4.1避免不同厂家的电机同机车混装机车制造厂家及维修单位在后续合作开展和谐型机车各级修程中，严格控制类似的混装事例再发生。4.2将电机第5位测点计算温升的环境温度参考值进行临时优化修订在非齿侧电机轴承测点温度低于90七时（即未达到绝对温度报警条件下），当6A系统环境参考温度5-10七时，监测系统温升计算时对实际测取的环境参考温度加权10T；当6A系统环境参考温度低于5T时，监测系统温升计算时参考温度加权15七；当6A系统环境参考温度高于10七时，按实际测取的环境参考温度计算温升。5结论通过对C5修后存在牵引电机混装的情况进行纠正，同时2018年12月对西安局集团公司配属的发生温升报警的5台HXD3D机车的环境温度临时进行修订，截止目前机车运用状态良好。机车6A系统车载走行部监测装置是监测牵引电机轴承等走行部关键部件的重要设备，通过及时梳理HXD3D型电力机车轴承温升报警事例，深入分析轴温报警数据，查明了报警原因并提岀解决措施，有效解决了温升报警而影响机车运用的问题，保证机车走行部关键部件质量和行车安全。参考文献：（1]中国铁路总公司.HXD3D型电力机车检修技术规程（C5修）V1.0[M]Jt京：中国铁道出版社,2017年.99-100.[2]中华人民共和国铁道部.运装机检[2010J175号，机车走行部车载监测装置检修规范（暂行）[S].北京：铁道部运输局，2010年.附件2.|2/2019~|@西铁科技