HXD3型电力机车通风冷却系统故障处理Word文档格式.doc
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Electriclocomotiveispowerconversionequipment,whichcanbeconvertedintokineticenergy.Withthedevelopmentofelectricpower,thepowerofthepowersystemishigherandhigher.Andthisisdirectlycausedbytheresultsoftheseelectricalappliancessincetheventilationcoolingcapacityispoor,whichisinevitabletoproducealargenumberofheatandtheheatoftheworkshop.Becausetheheatgenerated,suchasnottimelysendoutwillcausetemperaturerise;
temperatureistoohighwillaffecttheequipmentnormalwork,evenwillburnoutequipment,especiallysomelargeelectricalequipment.Suchasthemainengineofthemaintransformer,tractionmotor,themainconverter,flatwavereactor,avarietyofauxiliaryequipment.Theyarerunninginordertoproducealotofheat,simplyrelyonnaturalcooling,farfrommeetingthenaturalneeds,inordertoensurethenormalworkoftheequipment,theequipmentmustbeequippedwithspecialventilationcoolingfacilities,themandatorycoolingofthesedevicestoensurethattheirworkingtemperaturecanbemaintainedwithintheallowableoperatingrange.Thisspecialventilationcoolingsystemiscalledtheventilationcoolingsystemofelectriclocomotive.
Inthispaper,thestructureandfunctionoftheventilationcoolingsystemofelectriclocomotiveareintroduced,andaseriesoffaultcausesandemergencytreatmentmethodsareintroduced.
Keywords:
Ventilationcoolingsystem;
maintransformer;
tractionmotor;
Mainconverter
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目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1课题背景及研究的目的和意义 1
1.2本文研究的主要内容 1
第2章HXD3型电力机车通风冷却系统 2
2.1HXD3型电力机车通风冷却系统的类型 2
2.1.1通风机的类型和特点 2
2.2牵引电动机通风冷却系统 3
2.2.1牵引通风机的构造及特征 4
2.2.2性能及额定值 4
2.2.4检修项目及检查基准 5
2.3复合冷却器 6
2.4复合冷却器通风机组 7
2.4.1复合冷却器通风机组性能及额定值 8
2.4.2检修项目及检查基准 9
2.3辅助设备通风冷却系统及机械间通风冷却系统 9
第3章通风冷却系统故障处理 10
3.1辅助风机的故障处理 10
3.2牵引通风机的故障处理 10
3.2.1牵引通风机故障频发原因分析 10
3.2.2牵引通风机故障频发解决办法 11
3.2.3牵引通风机应急故障处理办法 11
3.3复合冷却器的故障处理 12
3.3.1复合冷却器的常见故障 12
3.3.2复合冷却器的常见故障的解决办法 12
3.3.2复合冷却器风机的应急故障处理方法 13
结论 14
参考文献 15
致谢 16
第1章绪论
1.1课题背景及研究的目的和意义
1.2本文研究的主要内容
电力机车上装有大量的电器设备，如主变压器、主变流器、牵引电动机等，这些器都是功率器件，工作时因铁耗、铜耗及其他损耗，将产生大量的热量，为使这些部件的温升不超过允许值，机车往往采用强迫通风的冷却方式降温，以确保机车可靠工作。
本文对HXD3型交流传动电力机车通风系统的作用、设备布置、结构特点、故障处理等进行介绍。
黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）
第2章HXD3型电力机车通风冷却系统
2.1HXD3型电力机车通风冷却系统的类型
HXD3型电力机车通风冷却系统主要由4部分组成。
第一部分为牵引电动机通风冷却系统，用来对牵引电动机的强迫通风冷却；
第二部分为冷却塔通风系统，用来冷却主变压器油和主变流器水；
第三部分为辅助设备通风冷却系统；
第四部分为机械间走廊通风冷却系统，用来保证机械间工作时温度不过高，并形成正压和保证一些设备的用风。
具体布置如图2-1所示。
图2-1HXD3型电力机车的设备布置
2.1.1通风机的类型和特点
车内通风机有两种，一种是轴流式通风机（风扇），另一种是离心式通风机（鼓风机）。
轴流式通风机（风扇）：
叶轮轴与风道平行，或无风道。
叶轮由电动机驱动高速旋转时，由于叶片有一定的倾斜，形成空气的轴向流动。
叶轮背后形成真空，不断补入外界空气。
如图2-2。
轴流式通风机的特点：
风压较小，风力比较分散；
不适宜远距离送风；
体积较小；
转速较高；
效率较高。
离心式通风机（鼓风机）：
在蜗壳形的体内装设叶轮，叶轮由电动机驱动，在体内高速旋转，叶片间的空气被迫旋转，在离心力作用下，沿叶轮径向甩出进入风道。
如图2-3。
第2章HXD3型电力机车通风冷却系统
离心式通风机的特点：
风压较大，风力比较集中；
可以比较远距离的送风（即风道长）；
体积较大（蜗壳及风道占有较大的空间）；
转速较低（受叶轮形状的影响）；
效率较低。
这两类通风机在电力机车上均有采用：
牵引电机装在车下，一般用离心式风机冷却；
制动电阻位置较局限，一般用轴流式通风机冷却；
司机室电扇属于没有风道的轴流式通风机。
其它设备则两种风机均有采用；
一般情况下，被冷却的设备装在通风机的出风口一侧。
但当一台通风机同时冷却几件设备时，可以采用通风支路的方法；
也可以将被冷却设备分别布置在通风机的进风口一侧和出风口一侧。
图2-2轴流式通风机工作原理
图2-3离心式通风机工作原理图
2.2牵引电动机通风冷却系统
HXD3型电力机车配有6台牵引电动机，牵引电动机通风冷却系统由6台牵引通风机来完成，每一台通风机用来冷却每一台牵引电动机。
其构造为，冷却风从顶盖的通风窗处进入，在送入电动鼓风机中，然后由电动鼓风机通过通风道将
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黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）
冷却风送入电动机中进行冷却，最后排到大气中。
此通风机组由RAF-60/THTF5.3型通风机和TIKK-FCKW8/YFDQ185/FVF160DL1-2/JD160型电机组成。
通风机构造请参照图2-4和图2-5。
图2-4牵引通风机构造图（排风侧）
图2-5牵引通风机构造图（进风侧）
2.2.1牵引通风机的构造及特征
1）构造
电动机为单轴带脚全封闭外冷式三相感应电动机（F种绝缘），安装在鼓风机基座上，叶轮为低噪音离心轴流式，安装在电动机轴端部，为轴承是内置式构造。
电源线连接在风扇罩外侧端子箱内的端子板上。
2）特征
①采用斜流风扇
②惯性分离过滤器对应必要的风量和静压增量
③外框和叶片的间距变大防止冻结
④防止噪音
2.2.2性能及额定值
性能及额定值如表2-1
表2-1性能及额定功率
电动机
鼓风机
方式
笼型
离心轴流式
通风方式
全封闭外冷式
风量
2.35m3/s（141m3/min）
相数
3Ø
极数
2P
额定值
连续
转速
2930r/min
输出功率
18.5kW
记事
额定性能是在20℃、1气压（760mmHg）的值
电压
380V
电压变动范围
-5%～+5%
电流
35.5A
频率数
50Hz
绝缘种类
F种
周围温度
（保管温度）
-25℃～40℃
（-40℃～40℃）
保护方式
IP44
涂色
RAL1208005
总质量
298kg
2.2.4检修项目及检查基准
1通风机的检查项目
1）通风机运转时检查有无异常声响、异常震动。
检查基准要求通风机转动时无异常声响及异常震动。
2）检查各安装螺丝有无松动。
检查基准要求通风机各安装螺丝无松动。
3）检查各个部件有无损坏以及灰尘附着（叶轮、外壳、导风筒等）。
检查基准要求通风机各个部件无损坏及灰尘附着，并清扫各部件。
4）检查通风机叶轮静平衡。
检查基准要求用手轻轻拨动叶轮，叶轮不会停在同一位置。
如果停在同一位置，是叶轮不平衡的表现，因此要确认有无平衡配重，并清扫叶片。
5）检查叶轮和导风板的间隙。
检查基准要求叶轮和导风板的间隙最低2mm（用塞规等工具进行测量）。
6）确认在组装后的振动情况（振幅），在振幅超过限值的情况下，确认动平衡。
将通风机放于操作台上，一额定电压、额定频率运转，基风扇罩安装支架的振幅在上下、左右、轴向三个方向小于30μm；
残留不平衡量的限值在0.35g以下（两面要一起修正）。
2电机的检查项目
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1）电机运转时有无异常声响、异常震动。
检查基准要求电机运转时无异常声响及异常震动。
检查各安装螺丝有无松动。
检查基准要求各安装螺丝无松动。
2）检查定子组装及转自组装。
检查基准要求定子转子无变色、损伤。
3）检查绝缘电阻。
检查基准要求各端子和接地间为500V，用兆欧表测量在10MΩ以上。
4）检查轴承大修时是否更换。
5）检查蝶形弹簧装置。
检查基准要求蝶形弹簧装置无损伤、疲劳等现象另外、全检时需更换。
6）检查轴承套有无磨耗。
检查基准要求如有磨耗，进行修补或更换。
7）确认垫圈类部件的劣化情况。
检查基准要求确认垫圈的劣化情况无裂痕等不良现象，如有裂痕更换。
2.3复合冷却器
HXD3型电力机车每台配有两台复合冷却器，复合冷却器的型号为FL220，复合型全铝合金板翅式高效冷却结构，如图2-6所示，上部为水散热器（冷却介质：
50%纯水+50%乙二醇），用于冷却主变流器，下部为有散热器（冷却介质：
变压器油），用于冷却主变压器。
图2-6复合冷却器
1-水冷2-油冷
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主要技术数据：
冷却方式：
强迫水、油循环风冷方式
总散热量≥220kW，其中水散热器≥100kW，油散热器≥120kW
强迫通风量6.5m3/s；
总风阻不大于1200Pa
水流量16m3/h
油流量45m3/h
进口温度风温42℃，水温66℃，油温85℃
出口温度风温不小于76℃，水温不高于60℃，油温不高于79℃
外形尺寸（1400×
1050×
740）mm（长×
宽×
高）（不包括进出水管）
重量450kg
全铝合金翅板式结构的油冷却器，具有每单位容积的传热面积大、性能优良、体积小、重量轻的优点。
空气冷却复合冷却器，会在冷却器芯子的波纹型散热片上积留灰尘，灰尘过厚将影响散热效果，因此，在每一次中修时，均应清洗冷却芯子。
在堵塞严重时应进行水洗或用水蒸气进行清洗。
2.4复合冷却器通风机组
HXD3型电力机车每台复合冷却器配有一台复合冷却器通风机组，复合冷却器通风机组是为冷却HXD3型电力机车主变压器和主变流器而被安装在机械间室内的。
其构造为，冷却风从顶盖的通风窗进入，在送入电动鼓风机中，然后由电动鼓风机通过通风道送出冷却风对复合冷却器进行冷却，最后排到大气中。
通风机组的构造请参照图2-7所示。
图2-7牵引通风机组和电机
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2.4.1复合冷却器通风机组性能及额定值
表2-2为复合冷却器通风机组性能及定值。
表2-2复合冷却器通风机组性能及额定值
送风机
型号
TIKK-FCKW8
RPF-67B
鼠笼型电动机
轴流式
外罩及通风方式
全闭其他扇形
风量（m3/s）
6.5
2
工作保证温度-25至40℃
保管温度-40至40℃
种类
输出（kW）
20.0
电压（V）
380
电流（A）
38.5
频率（Hz）
50
回转数（min-1）
2930
轴承
负荷侧
6309VVC3
反负荷侧
总重量（kg）
284
9
2.4.2检修项目及检查基准
1复合冷却器通风机的检查项目
1）电机运转时有无异常声响、异常震动。
2）检查各安装螺丝有无松动。
3）检查定子组装及转自组装。
4）检查绝缘电阻。
5）检查轴承大修时是否更换。
6）检查蝶形弹簧装置。
7）检查轴承套有无磨耗。
确认垫圈类部件的劣化情况。
2.3辅助设备通风冷却系统及机械间通风冷却系统
辅助设备通风冷却系统主要包括辅助滤波柜和辅助变流器，用来冷却发热的电器元件。
在机械间顶部布置了两个风扇，分别向机械见吹风，主要作用首先是保证机械见正压；
其次是像空气压缩机提供所需的清洁空气；
第三是赛走机械间电气设备所散发的热量。
第3章通风冷却系统故障处理
3.1辅助风机的故障处理
HXD3型电力机车采用独立通风技术，具有结构简单、进风面积大、风阻小、支路风分配量均匀的特点。
6台牵引通风机组和2台复合冷却风机组分别对应牵引电动机和复合冷却器进行冷却，保障牵引电机、主变压器（油冷）和牵引变流器（水冷）稳定工作。
牵引通风系统中采用了惯性过滤器，具有自动排尘的功能，使得冷却空气净化好，电器部件积尘少，且部分净化空气引入机械间使其保持正压，提高了工作可靠性。
3.2牵引通风机的故障处理
HXD3型电力机车的6台牵引电机由牵引通风机组的6台牵引通风机组进行独立冷却，其安装在机械间内，当冷却风从机顶盖的通风窗口进入后，通过异径风道松日电动鼓风机中，对牵引电机进行冷却，最后排到大气中。
3.2.1牵引通风机故障频发原因分析
目前国内生产的HXD3型电力机车牵引风机驱动电机全部采用免维护轴承。
尽管这种轴承在1～2年的时间内不需要给周呈增加新润滑脂，但是由于机车运行环境苛刻，机车一次运行时间长，造成周呈故障频发。
影响轴承故障主要有以下几个因素。
1.轴承油脂寿命短
以牵引风机JD260电机为例，JD260电机转速3520r/min，轴承平均工作温度70℃，（轴承文均不超过50K），采用6310-2RS1-ZZC3，LHT3耐高温润滑脂，根据《SKF抽成手册》样本可知润滑脂的理论寿命不到1500h，只够机车运行2～3年时间。
实际运行大约1年的风机轴承便处于缺润滑脂的状态，导致风机轴承干磨、发热致使点击烧损。
如图3-1所示，左侧为牵引风机电机轴承因润滑脂磨干，轴承保持架脱落的图片。
从图中可以看出，拆解后的轴承因润滑脂磨干，滚道内的滚珠间的油脂变干、变硬。
图3-1牵引风机电机轴承磨损图
2.环境因素缩短轴承寿命
由于机车运行环境苛刻，空气中灰尘和雾霾中腐蚀性气体会进入电机轴承中，加速轴承的损毁、老化，而且机车一次运行时间长，造成轴承温度高，使机车风机轴承内油脂被磨干，出现风机异音现象。
3.牵引风机电机本身机构问题导致轴承寿命短
风机叶轮和电机轴伸之间存在间隙，下雨天雨水经高速旋转的叶轮后变成水雾，水雾在电机轴伸出凝聚成水珠，因电机是旋转体，轴伸处密封不好是水珠会进入轴承室内部，给周呈造成危害。
因为轴承内的油脂在现有级车运行条件下寿命只有1年左右，1年后又要更换轴承，且轴承更换极为麻烦。
由于轴承装在风机的驱动电机内，更换轴承需要拆卸，对风机特别是电机造成很大的损伤，且增加不必要的检修成本，不但容易拉伤叶轮轮毂和转轴，也极易使端盖轴承室存在超差，同时这些部件一旦损伤还不能对其进行修理，只能更换。
3.2.2牵引通风机故障频发解决办法
根据HXD3型电力机车牵引风机的结构特点，可以与厂方协商合作，对点击安装轴承的端盖和轴承盖进行增加注油孔的改进，使其能通过注油管给轴承加油。
在加油结构的改造的同时提高电机的防护等级，改善点击防水性能，从而使电机轴承寿命和电机整体寿命提高。
使用猪油轴承后每三个月从风机外部注油孔给轴承加一次油，可大幅提高轴承寿命，使风机在三年检修程检修后不再每两年进行一次两年检修程，满足关于三年检修程前风机不能解体的要求，最终达到节约检修成本，提高检修质量的目的，也改善了牵引通风机故障频发的概率。
3.2.3牵引通风机应急故障处理办法
1.处理时断开主断路器，讲主手柄和换向手柄回“0”位。
2.当一组通风机故障时，在牵引/制动画面的故障信息中显示“牵引风机”1或2故障，并伴随有嗡鸣器的响声，断合几个响应的QA11-QA61“通风机”1-6自动开关（上排中间）再试。
同时TCMS会自动将相应的一组CI切除，即主变流
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3.器6组中有一组不工作，即故障风机相对应的牵引电动机无流，机车保持5/6的牵引力，可继续维持运行。
4.若故障无法恢复，TCMS会自动将相对应的一组CI切除，也可人为在微机
5.显示屏上手触方法切除，即主变流器六组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力维持运行。
注：
通风机（牵引电机通风机和复合冷却器通风机）不工作，相应的牵引电动机仍有牵引力输出，但随着使用温度会上升，TCMS系统也会动作，将其功率输出封锁并跳主断，机车将失
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