HXD1D型電力機車布赫繼電器故障預防及處理措施

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，多次出現布赫繼電器警告、報警等問題，且根據運用段信息反饋：修后機車多次出現布赫繼電器故障。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，甚至會導致機車返修，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排氣問題頻發已成為當務之急。

1 HXD1D型機車冷卻系統原理

為找出由于主變壓器冷卻系統排氣問題而造成布赫繼電器故障頻發的根本原因，本節對冷卻塔系統進行深入分析。

冷卻塔主要由八個部件組成，分別是：①復合散熱器、②副油箱、③主冷風機、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流經彼此隔離的散熱器通道，并被風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機吸入。然后向冷卻塔流動，流經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熱量導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的浮控開關監控。逆變器冷卻回路中包含一個水泵，一個可以調節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，通過浮控開關監控。

變壓器回路中包含一個調節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

結合冷卻系統原理，從布赫繼電器結構參數及作業現場方面進行調查研究。分析原因如下：

布赫繼電器負載最大2 A，電壓110 V，開關為常開觸點。結構見圖2。

布赫繼電器連接在變壓器和副油箱之間的油管中。當發生下列情況之一，它的開關就會觸發：

（1）空氣集結在繼電器中；

（2）在油路出現泄漏；

（3）從變壓器流向副油箱的流量很大時。

根據現場調查發現：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入主變壓器及散熱器中，當油泵轉動或機車行車時，空氣會從油中慢慢浮于主變壓器及散熱器上方，最終導致布赫繼電器警告或報警故障發生。

為減少冷卻系統布赫繼電器警告及報警故障數量，本文提出關于冷卻系統排氣操作的工藝優化并提出機車運行時其出現故障的應急處置預案，以達到故障預防及當故障發生時，能及時準確處理的目的。

3 解決措施

3.1 HXD1D型機車檢修工藝優化

針對主變壓器及散熱器中可能出現空氣而導致布赫繼電器報警的問題，經段技術科討論，驗收室、質檢組審核討論，并由總工程師批準后，決定對相關檢修工藝進行優化，具體優化內容如下：

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行排氣。具體措施如下：

（1）確認所有蝶閥處于完全打開狀態。用專用電纜線連接好三相庫內電源，確認三相線的U、V、W正確。避免電機反轉事故發生（見圖3）。

圖3 蝶閥打開狀態

（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閉（見圖5）。

圖5 布赫繼電器排氣

（5）啟動油泵

連接并確認三相線的U、V、W正確，用庫內電源啟動油泵，并確認油泵運轉正確；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2、3、4步驟對所有部件進行排氣。

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

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

圖6 油泵運轉

試運及正常運行過程中若出現布赫繼電器報警，應及時在在布赫繼電器處排氣。

盡管冷卻系統反復排氣，但總有少量空氣難以排出，在交車后的一個月內運用單位應重點關注布赫繼電器的狀態，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重影響。

4 應急處置預案

當微機顯示屏顯示布赫警告時，即發生布赫繼電器警告，需至布赫繼電器處旋開排氣閥蓋子，然后進行排氣作業。短時間發生兩次警告主斷路器保護性分斷后需要停車降弓進行機車蓄電池復位。

當微機顯示屏顯示布赫報警時，即發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，然后進行排氣作業。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 應急處置預案流程圖

5 實施效果

數據采集自段機車檢修過程質量控制管理系統，數據范圍自2017年1月1日起至2018年12月31日止，共采集84臺HXD1D型機車數據，并對數據進行分析處理，具體見圖8。

圖8 2017年至2018年排氣問題數據統計

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生布赫警告，4臺機車發生布赫報警，機車出現排氣問題極為嚴重。經技術科補充相關工藝，制定滿足現場要求的檢修工藝，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生布赫警告，2臺機車發生布赫報警。2017年與2018年數據對比可知：布赫警告次數下降75%，布赫報警次數下降50%，現場運用效果顯著。

6 總結

本文針對HXD1D型機車布赫繼電器故障頻發的問題，結合冷卻系統原理，分析布赫繼電器結構及現場調研，通過提出檢修工藝優化及應急處置預案，以達到故障預防及當故障發生時，能及時準確處理的目的。經現場實施驗證，運用效果顯著。