HXD3機(jī)車PSU電源裝置應(yīng)用和改進(jìn)

王向東,劉三江

(武漢鐵路局 江岸機(jī)務(wù)段,湖北武漢430012)

江岸機(jī)務(wù)段從2007年4月開始使用HXD3機(jī)車已經(jīng)有兩年多時間,因為PSU電源裝置發(fā)生151起故障,已經(jīng)造成了多起機(jī)車臨修和機(jī)破事故(圖1)。如何提高PSU充電裝置的可靠性,減少故障率,進(jìn)一步確保HXD3機(jī)車安全運用,已經(jīng)成為一個需要盡快解決的課題。

1 原因分析

(1)故障統(tǒng)計

圖1 HXD3機(jī)車110 V電源柜運用3年來的故障統(tǒng)計

HXD3機(jī)車電源柜主要是由逆變電源充電裝置和蓄電池組組成,其故障現(xiàn)象也主要表現(xiàn)在充電裝置的故障和蓄電池故障兩方面。圖2所示截止到2009年7月我段HXD3機(jī)車電源柜故障類型的統(tǒng)計。

圖2 江岸機(jī)務(wù)段HXD3機(jī)車110 V電源故障分類統(tǒng)計

從圖2中可以看出,PSU充電裝置故障頻率較高,占110 V電源柜總故障的3/4以上 。

(2)使用不當(dāng)

在HXD3機(jī)車運用初期,由于機(jī)車乘務(wù)員和檢修人員還不能熟練掌握機(jī)車性能,在使用過程中出現(xiàn)了一些不正確的處理方法,例如機(jī)車正常情況下TCMS低溫(直流)防寒控制和沙管直流加熱開關(guān)沒有斷開;機(jī)車在庫內(nèi)長時間停放時沒有斷開蓄電池開關(guān);處理故障時機(jī)車照明時間過長、放電功率過大等,這些不當(dāng)?shù)牟僮髦苯訉?dǎo)致蓄電池過度放電而引發(fā)故障。通過有效地整改措施后,這些不良情況已經(jīng)基本消除。

(3)蓄電池虧電對PSU的影響

在蓄電池正常的情況下,蓄電池端電壓一般處于DC100 V以上。PSU電源裝置開始工作時,蓄電池充電電流在30 A以下。機(jī)車控制系統(tǒng)全負(fù)荷工作時約需30 A的電流,此時電源裝置投入工作時需限流輸出。一旦蓄電池發(fā)生虧電后,電源裝置投入工作時瞬時充電電流往往大于40 A,這樣容易造成PSU的誤保護(hù)動作。所以,如何有效地防止減少蓄電池虧電故障是減少PSU充電裝置故障的一個重要內(nèi)容。

(4)近期質(zhì)量情況

從2009年3、4月份開始,PSU故障件數(shù)明顯上升,由于元件的老化、氣溫的升高、網(wǎng)壓的不穩(wěn)定性和操作方面產(chǎn)生電壓電流突變而引起保護(hù)環(huán)節(jié)的誤判斷,主要表現(xiàn)為PSU顯示故障紅燈。這些故障現(xiàn)象大部分沒有元器件的損傷,可以自動轉(zhuǎn)換到另一組PSU裝置工作,通過斷開蓄電池開關(guān)就可以消除。發(fā)生這種現(xiàn)象后,我們及時向廠家反饋,已經(jīng)對相關(guān)參數(shù)設(shè)置做了修改,收到了明顯的效果,這些工作有待于今后進(jìn)一步掌握這些故障特性后再進(jìn)行改進(jìn)和完善。

2 改進(jìn)措施

(1)對PSU充電裝置的改進(jìn)

對于蓄電池來說,電壓、充放電電流是其工作性能的一個重要指標(biāo)。HXD3機(jī)車上只有電壓顯示,沒有充放電電流顯示,在應(yīng)用過程中無法掌握蓄電池充放電電流狀態(tài)。為了進(jìn)一步完善電源裝置的功能,讓乘務(wù)人員能夠隨時觀察到蓄電池的充放電狀態(tài),及早發(fā)現(xiàn)蓄電池的充放電異常情況,以便排除初期故障隱患,防止故障損失進(jìn)一步擴(kuò)大化,我們特向廠家提出對蓄電池充放電電流進(jìn)行監(jiān)測的技改要求。該項目目前已經(jīng)成功實施,由某公司開發(fā)生產(chǎn)的“PYD-1型蓄電池狀態(tài)監(jiān)測儀”已經(jīng)應(yīng)用到后期生產(chǎn)的HXD3機(jī)車上,對蓄電池充放電情況起到了良好的監(jiān)測作用。

(2)日常維護(hù)保養(yǎng)和使用方面的措施

為了做好HXD3機(jī)車110 V電源裝置的日常維護(hù)保養(yǎng)工作。江岸機(jī)務(wù)段主要從使用過程和定期維保兩個方面入手,來保證電源裝置的良好性能和機(jī)車的安全運用。

①日常維護(hù)保養(yǎng)

每半年對蓄電池組進(jìn)行一次檢查和維護(hù),主要是測量蓄電池電壓、內(nèi)阻大小,檢查蓄電池單節(jié)有無漏液、變形和連線松動等。

②110V電源裝置的使用

機(jī)車整備作業(yè)時,檢修人員必須檢查并記錄機(jī)車蓄電池電壓和PSU充電裝置的充電電壓值,輕載試驗蓄電池的放電狀況,檢查機(jī)車故障信息,通過改變TCMS時間設(shè)置的方式來試驗PSU裝置的雙組工作轉(zhuǎn)換情況。

機(jī)車整備完畢、庫內(nèi)停留或短備期間,必須斷開機(jī)車蓄電池控制總開關(guān);機(jī)車長期停放解備后,必須檢查蓄電池電壓,防止蓄電池虧電。

控制電氣柜上直流加熱開關(guān)施封,嚴(yán)禁閉合該開關(guān)。機(jī)車蓄電池電壓＜100 V時,必須進(jìn)行充電。機(jī)車升弓合閘后,檢查PSU裝置的充電電壓,額定輸出電壓為110 V±1%。允許在105～110 V充電狀態(tài)下運行,最終充電電壓必須達(dá)到110 V,且充電時間不允許超過10 min。

機(jī)車運行時,應(yīng)注意觀察機(jī)車控制電壓值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池電壓始終低于110 V時,表示PSU裝置或蓄電池自身有故障,要關(guān)閉機(jī)車照明和其他輔助設(shè)備電源開關(guān),盡量減小蓄電池的放電電流,以維持列車運行到前方車站再做處理。

按合同規(guī)定,機(jī)車110 V供電裝置電壓范圍最低不小于77 V,但在實際運用過程中出現(xiàn)過88 V時APU不工作現(xiàn)象,沒有750 V電源輸出,所以PSU也不能投入工作,于是進(jìn)一步造成蓄電池虧電事故,這種情況有待于在今后的工作中進(jìn)一步探索和改進(jìn)。

[1] 中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司.HXD3型交流傳動電力機(jī)車培訓(xùn)教材[Z].2006.

[2] 張忠玉,朱建偉,劉彤輝.HXD3機(jī)車110 V電源裝置故障分析及改進(jìn)措施[J].機(jī)車電傳動,2008,(4):75-77.