HXD1型機車牽引通風機的故障分析及解決措施

喬立朝

（大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務(wù)段，山西大同037000）

HXD1型機車牽引通風機的故障分析及解決措施

喬立朝

（大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務(wù)段，山西大同037000）

HXD1型機車；牽引通風機；軸承

HXD1型牽引電機的冷卻是通過外部風冷達到的，每臺牽引電機配備一臺牽引通風機進行風冷。機車頂部的冷空氣經(jīng)進風道引入到風機進口，然后軸向進入葉輪，經(jīng)過葉輪加速后徑向吹出。氣流在主風筒的阻礙下改變方向變成軸向流出，進入風機出風管道。冷空氣經(jīng)風機和風道進入牽引電機，將牽引電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量帶至機車外部。

1 問題的提出

湖東電力機務(wù)段配屬HXD1型電力機車220臺，擔當大秦線的牽引任務(wù)，由于大秦線線路最大坡度達到12‰，運行的2萬t列車牽引總重達到兩萬多噸，這就要求機車在運行中能夠充分發(fā)揮自身的牽引特性。運行中牽引通風機故障將導致其冷卻的牽引電機因熱量無法散出，機車產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩受限，切除該臺電機，機車的牽引力降低致使司機操縱難度加大，機車可能發(fā)生途停，影響大秦線的正常運行秩序。因此保證牽引通風機的質(zhì)量穩(wěn)定是確保大秦線運能正常的基礎(chǔ)。

HXD1型電力機車自2007年入機務(wù)段至2013年2月，機車牽引風機的質(zhì)量一直較為平穩(wěn)，圖1為牽引風機14個月的故障情況。自2013年3月起，牽引通風機質(zhì)量狀況出現(xiàn)明顯下滑，且故障類型大多為接地或者風機燒損。

圖1 牽引通風機故障統(tǒng)計

2 原因分析

HXD1型機車牽引通風機型號為THTF4.5A，屬于立式軸向離心式通風機，防護等級為IP55。通風機電機結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 通風機結(jié)構(gòu)

通過近幾年的運用維護經(jīng)驗及對牽引通風機構(gòu)造分析，發(fā)現(xiàn)牽引通風機發(fā)生故障的幾個主要原因為：

（1）軸承進水

牽引通風機前端軸承銹蝕嚴重，后端軸承基本良好。

由于牽引通風機為軸向離心式通風機，風機進風口為車體側(cè)墻上部斜面處，在雨雪天氣時，雨雪順著風道能直接落到牽引通風機上，牽引通風機的防護等級為IP55，防護等級不足導致雨雪經(jīng)通風機葉輪的加速通過電機前端蓋軸伸孔滲入到軸承室內(nèi)。軸承受水浸泡后，油脂發(fā)生乳化變質(zhì)使其潤滑效果降低、油膜保護失效，軸承發(fā)生銹蝕，進而致使通風機異聲或者固死。

（2）軸承滾珠、滾道剝離

電機通風機前端軸承良好，后端軸承出現(xiàn)軸承滾珠、滾道剝離。

牽引通風機為立式風機，軸承選用的是SKF310－2RS1/C3軸承，該軸承設(shè)計的受力方向主要是徑向，而牽引風機因結(jié)構(gòu)原因使后端軸承受到的主要是軸向力，因此后端軸承易因軸向受力過大使軸承滾珠、滾道出現(xiàn)剝離造成風機異聲及固死。

（3）接線柱接線燒損

牽引通風機在運行過程中受到機車整體振動或由于在風機安裝過程中螺母緊固時扭矩不足，可能造成電機引出線與外接線的固定螺母發(fā)生松動，造成接觸電阻過大，發(fā)熱燒損接線或因接觸不良造成風機缺相運行燒損。

（4）電機電纜絕緣破壞

牽引通風機用電機定子在機車運行過程中會受到機車整體振動、電磁力、環(huán)境溫度的急劇變化等因素的影響，且在雨雪天氣時受到雨水浸泡致使電纜外皮的韌性、耐潮濕會逐步降低，當電纜達到壽命時，就會出現(xiàn)電纜外皮皴裂、甚至剝落，造成電機接地或者燒損。

對2013年3月及以后出現(xiàn)的故障風機解體觀察，發(fā)現(xiàn)風機的電纜外皮破損為牽引風機故障的主要原因。

3 解決措施及建議

（1）針對通風機的電纜外皮破損的情況，如下車全部進行大修處理，首先牽引通風機的備品數(shù)量不足，其次如大修則需花費大量資金，經(jīng)研究決定采取以下措施解決該問題。

①風機下車解體后，將定子后端的滌綸帶剪開，將滌綸帶剝離后露出引出線釬焊焊接處，然后將引接線釬焊處滌綸帶剪去使引接線和繞組線連接露出，如圖3所示。

圖3 通風機引接線和繞組線示意圖

②利用電工鉗將螺旋狀的繞組線和外皮破損的引接線分離，如圖4。

③制作與原電纜線一樣長度的引接線（WDZDCYJ－125 750V 6 mm2），并壓好接頭；用電工鉗將電磁線與引接線（線尾剪裸出約80 mm長）纏繞細致并接（并頭處長（30±3）mm），再用工業(yè)酒精嚴格清洗，清洗完畢后風干，然后利用焊錫連接引接線一相一相焊接好，接好后用電工膠帶將接頭處包好。

圖4 電工鉗分離示意圖

④焊接程序完畢后用0.1×25滌綸帶將端部包扎牢固且無松動，并使3根引出線從定子根部到接線頭長度為560 mm。

⑤按工藝要求重新組裝風機，進行例行試驗。

制定了上述措施后，全機務(wù)段220臺機車進行了一次平推檢查，發(fā)現(xiàn)電纜外包皮絕緣破裂的及時更換通風機，更換的風機按整治方案進行整治。通過這次整治，使風機質(zhì)量得到了明顯改善，同時避免了對牽引風機進行大修，節(jié)約了成本。

（2）建議改進通風機的進風通道，改進為能防止雨雪進入的通道，防止雨雪直接進入到風機內(nèi)部，影響軸承及風機引出電纜的壽命。

（3）建議改進風機后端軸承，由于現(xiàn)用軸承承受軸向力能力不足，易造成后端軸承出現(xiàn)滾珠、滾道出現(xiàn)剝離，希望將后端軸承改為向心角接觸軸承，使軸承承受軸向力能力得到加強。

4 結(jié)束語

通過對牽引通風機的故障原因進行分析，找到了牽引通風機突然出現(xiàn)大面積故障的原因并制定了整改方案，通過實踐證明，該方案有效且節(jié)約成本。同時依據(jù)故障原因分析對通風機提出了改造建議，希望通過進一步的改造使通風機的故障得到徹底解決。

［1］ 張曙光.HXD1型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］ 許實章主編.電機學（第三版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1995.

U266.1

B

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.04.30

1008－7842（2014）04－0126－02

4—）男，助理工程師（

2014－01－20）