王浩清 中國鐵路上海局集團有限公司上海機車檢修段

我段自2015年組建以來，逐步具備了HXD1D型機車的自主修能力。在取得一系列成果的同時，也遇到了許多困難。如我段試運過程中，多次出現(xiàn)布赫繼電器警告、報警等問題，且根據(jù)運用段信息反饋：修后機車多次出現(xiàn)布赫繼電器故障。此類故障會引起機車主斷路器斷開，造成機車擊破，影響其他機車運行，甚至?xí)?dǎo)致機車返修，大大增加了人力、物力、財力上不必要的損耗。因此如何減少主變壓器冷卻系統(tǒng)排氣問題頻發(fā)已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 HXD1D型機車?yán)鋮s系統(tǒng)原理

為找出由于主變壓器冷卻系統(tǒng)排氣問題而造成布赫繼電器故障頻發(fā)的根本原因，本節(jié)對冷卻塔系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。

冷卻塔主要由八個部件組成，分別是：①復(fù)合散熱器、②副油箱、③主冷風(fēng)機、④除濕器、⑤水膨脹箱、⑥冷卻水泵、⑦布赫繼電器、⑧金屬管。具體見圖1冷卻塔主要部件。

冷卻塔有兩個分開的冷卻回路，一個用于機車逆變器（冷卻劑回路），另一個用于變壓器回路（油路）。兩個回路的冷卻介質(zhì)流經(jīng)彼此隔離的散熱器通道，并被風(fēng)機吹入的空氣強制冷卻。

冷卻散熱器的空氣是通過機車頂部的開口被冷卻風(fēng)機吸入。然后向冷卻塔流動，流經(jīng)散熱器后最終通過機車地板吹到軌道地基上。提供冷卻液的冷卻水泵和用于自動排泄及適應(yīng)熱量導(dǎo)致的膨脹變化的膨脹箱被整合到回路中。冷卻劑液位可以通過膨脹箱上的液位顯示器讀到或通過膨脹箱內(nèi)的浮控開關(guān)監(jiān)控。逆變器冷卻回路中包含一個水泵，一個可以調(diào)節(jié)因熱量引起的冷卻液體積變化的水膨脹箱，冷卻液液位可以通過玻璃管顯示，通過浮控開關(guān)監(jiān)控。

變壓器回路中包含一個調(diào)節(jié)冷卻液體積變化的副油箱，油位可以通過副油箱上的油位顯示器讀到。還有一個除濕器用于干燥流入副油箱的空氣。

圖1 冷卻塔主要部件

圖2 布赫繼電器

2 布赫繼電器故障原因分析

結(jié)合冷卻系統(tǒng)原理，從布赫繼電器結(jié)構(gòu)參數(shù)及作業(yè)現(xiàn)場方面進(jìn)行調(diào)查研究。分析原因如下：

布赫繼電器負(fù)載最大2 A，電壓110 V，開關(guān)為常開觸點。結(jié)構(gòu)見圖2。

布赫繼電器連接在變壓器和副油箱之間的油管中。當(dāng)發(fā)生下列情況之一，它的開關(guān)就會觸發(fā)：

（1）空氣集結(jié)在繼電器中；

（2）在油路出現(xiàn)泄漏；

（3）從變壓器流向副油箱的流量很大時。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在機車檢修過程中，油泵換油或補油時容易帶入少量空氣進(jìn)入主變壓器及散熱器中，當(dāng)油泵轉(zhuǎn)動或機車行車時，空氣會從油中慢慢浮于主變壓器及散熱器上方，最終導(dǎo)致布赫繼電器警告或報警故障發(fā)生。

為減少冷卻系統(tǒng)布赫繼電器警告及報警故障數(shù)量，本文提出關(guān)于冷卻系統(tǒng)排氣操作的工藝優(yōu)化并提出機車運行時其出現(xiàn)故障的應(yīng)急處置預(yù)案，以達(dá)到故障預(yù)防及當(dāng)故障發(fā)生時，能及時準(zhǔn)確處理的目的。

3 解決措施

3.1 HXD1D型機車檢修工藝優(yōu)化

針對主變壓器及散熱器中可能出現(xiàn)空氣而導(dǎo)致布赫繼電器報警的問題，經(jīng)段技術(shù)科討論，驗收室、質(zhì)檢組審核討論，并由總工程師批準(zhǔn)后，決定對相關(guān)檢修工藝進(jìn)行優(yōu)化，具體優(yōu)化內(nèi)容如下：

在檢修過程中，分別對兩個油泵、兩個散熱器及布赫繼電器處進(jìn)行排氣。具體措施如下：

（1）確認(rèn)所有蝶閥處于完全打開狀態(tài)。用專用電纜線連接好三相庫內(nèi)電源，確認(rèn)三相線的U、V、W正確。避免電機反轉(zhuǎn)事故發(fā)生（見圖3）。

圖3 蝶閥打開狀態(tài)

（2）分別在兩個油泵處排氣

用扳手松開排氣螺釘，待純凈變壓器油從排氣孔流出后擰緊螺釘。確保排凈現(xiàn)有變壓器油路上方空氣（見圖4）。

圖4 排氣螺釘

（3）分別在兩個散熱器排氣

用透明的工藝連接管連接散熱器頂部的快速接頭，待變壓器油流入工藝連管并無氣泡排出后拔開該連接。需要注意的是工藝連接管通大氣端在連接時始終需高于油標(biāo)位置。

（4）布赫繼電器排氣

對布赫繼電器排氣，打開氣體塞門，直到純凈變壓器油流出塞門后將塞門關(guān)閉（見圖5）。

圖5 布赫繼電器排氣

（5）啟動油泵

連接并確認(rèn)三相線的U、V、W正確，用庫內(nèi)電源啟動油泵，并確認(rèn)油泵運轉(zhuǎn)正確；同時啟動2臺油泵，運行0.5 h后，油泵停機0.5 h，用于等待空氣浮出油面。重復(fù)2、3、4步驟對所有部件進(jìn)行排氣。

啟動油泵（2臺），運行1 h后，油泵停機1 h。重復(fù)2、3、4步驟對所有部件進(jìn)行排氣。

啟動油泵（2臺），運行2 h后，油泵停機，保持變壓器靜態(tài)停放時間不少于48 h。重復(fù)2、3、4步驟對所有部件進(jìn)行排氣（見圖 6）。

圖6 油泵運轉(zhuǎn)

試運及正常運行過程中若出現(xiàn)布赫繼電器報警，應(yīng)及時在在布赫繼電器處排氣。

盡管冷卻系統(tǒng)反復(fù)排氣，但總有少量空氣難以排出，在交車后的一個月內(nèi)運用單位應(yīng)重點關(guān)注布赫繼電器的狀態(tài)，時刻查看人機交互界面（IDU）布赫繼電器故障信息，避免其故障對機車運行造成嚴(yán)重影響。

4 應(yīng)急處置預(yù)案

當(dāng)微機顯示屏顯示布赫警告時，即發(fā)生布赫繼電器警告，需至布赫繼電器處旋開排氣閥蓋子，然后進(jìn)行排氣作業(yè)。短時間發(fā)生兩次警告主斷路器保護性分?jǐn)嗪笮枰＼嚱倒M(jìn)行機車蓄電池復(fù)位。

當(dāng)微機顯示屏顯示布赫報警時，即發(fā)生布赫繼電器報警時，停車降弓，至布赫繼電器處旋開排氣閥蓋子，然后進(jìn)行排氣作業(yè)。然后重新升弓閉合主斷路器維持運行。具體流程見圖7。

圖7 應(yīng)急處置預(yù)案流程圖

5 實施效果

數(shù)據(jù)采集自段機車檢修過程質(zhì)量控制管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)范圍自2017年1月1日起至2018年12月31日止，共采集84臺HXD1D型機車數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，具體見圖8。

圖8 2017年至2018年排氣問題數(shù)據(jù)統(tǒng)計

從圖8可知：2017年檢修HXD1D機車43臺，其中32臺機車試運過程中發(fā)生布赫警告，4臺機車發(fā)生布赫報警，機車出現(xiàn)排氣問題極為嚴(yán)重。經(jīng)技術(shù)科補充相關(guān)工藝，制定滿足現(xiàn)場要求的檢修工藝，并于2018年1月1日起開始實行，2018年檢修機車41臺，8臺機車試運過程中發(fā)生布赫警告，2臺機車發(fā)生布赫報警。2017年與2018年數(shù)據(jù)對比可知：布赫警告次數(shù)下降75%，布赫報警次數(shù)下降50%，現(xiàn)場運用效果顯著。

6 總結(jié)

本文針對HXD1D型機車布赫繼電器故障頻發(fā)的問題，結(jié)合冷卻系統(tǒng)原理，分析布赫繼電器結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場調(diào)研，通過提出檢修工藝優(yōu)化及應(yīng)急處置預(yù)案，以達(dá)到故障預(yù)防及當(dāng)故障發(fā)生時，能及時準(zhǔn)確處理的目的。經(jīng)現(xiàn)場實施驗證，運用效果顯著。