HXD3D型電力機車空壓機啟停壓力開關故障分析及對策

杜健

摘要：為解決HXD3D型電力機車空壓機啟停風壓值不準確故障，對故障原因進行分析，提出解決措施和優化建議。

關鍵詞：HXD3D；壓力開關；原因分析；改進方案

1背景介紹

自2013年批量投產以來，HXD3D型電力機車在我國大部分鐵路局得到了廣泛應用，進一步提高了我國鐵路運輸能力。HXD3D型電力機車機車具有起動（持續）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數高等特點。

HXD3D型電力機車空氣系統分為風源系統、制動系統、輔助管路系統。其中風源系統負責為全列車氣動系統提供高品質的清潔干燥穩定的壓縮空氣。HXD3D型電力機車采用國際上先進的CCBⅡ微機網絡控制空氣制動系統，此系統具有良好的狀況自檢測和故障自診斷功能。

2 問題提出

在機車運行、檢修、入庫檢查等過程中，發現部分HXD3D機車不能按照指定壓力值實現空氣壓縮機的啟動和停止，造成機車故障。例如：配屬南昌鐵路局集團有限公司南昌機務段的HXD3D-0616機車，當空氣壓縮機泵風至940Kpa時，動作值為950±20Kpa的高壓安全閥會噴風，空壓機不停止工作；當總風降至800Kpa時，壓縮機又開始重新泵風，泵風動作頻繁。

3 工作原理

3.1 HXD3D型電力機車空氣壓縮機啟停工作原理

HXD3D型電力機車空氣壓縮機的啟停工作由調壓器模塊B01P50控制，如圖1 所示。該模塊位于機車空氣制動柜上，由P50.72、P50.74、P50.75三個壓力開關組成。壓縮空氣充入總風缸Ⅰ，經過截斷塞門A10，上述三個壓力開關同時檢測風管內的總風壓力值。

如圖2所示，總風壓力值與空壓機啟停之間的邏輯控制關系為：①當機車總風壓力低于750±20Kpa時，P50.72壓力開關動作，110V電源經由843線進入機車控制監視系統，控制單臺壓縮機組投入工作，總風壓力達到900±20Kpa時壓力開關動作，843線失電，機車控制監視系統控制壓縮機組停止工作；②當總風壓力低于680±20Kpa時，P50.75壓力開關動作，110V電源經由842線進入機車控制監視系統，控制雙臺壓縮機組投入工作，總風壓力達到900±20Kpa時停止工作；③當總風壓力低于500±20Kpa時，P50.74壓力開關動作，110V電源經由844線進入機車控制監視系統，機車牽引封鎖，保留的總風壓力值滿足了機車的制動和穩定停車，確保了列車安全。

3.2 壓力開關工作原理

HXD3D型電力機車的空氣管路及制動系統均采用機械式壓力開關來檢測各管路部件的氣壓值，主要包括：壓縮機組啟停壓力開關、輔助風缸壓力開關、受電弓壓力開關、停放制動壓力開關等。

壓縮機組啟停壓力開關內部裝有氣壓感應膜片、壓力彈簧、連桿、微動開關、壓力彈簧調節螺釘等部件。當機車管路系統內部的壓力值低于設定的壓力開關整定值時，壓力開關內部的感應膜片發生瞬間輕微變形，通過連桿推動微動開關的觸發，控制電路實現導通。當內部壓力值達到預先設定的最大整定值時，在壓力彈簧的作用下，感應膜片的自由端產生位移，帶動連桿斷開微動開關，從而實現了通過感應空氣壓力變化控制電路通斷的目的。

4 故障分析及解決措施

（1）根據空氣壓縮機工作原理和壓力開關工作原理，正常工作情況下壓縮機停止停止泵風的總風壓力值為900Kpa±20Kpa，上述故障現象中，壓縮機泵風至940Kpa時仍未停止泵風，可以判定安全閥A07（950±20Kpa）按照正常工作壓力啟動，對管路系統起到了保護作用。

（2）單組空氣壓縮機泵風啟動的壓力值為750±20Kpa，說明控制單組空氣壓縮機泵風的壓力開關P50.72在風壓降至800Kpa時提前動作，其內部設定的整定值存在輕微偏移。壓力開關整定值出現偏移的原因一般有：①壓力開關膜片或彈簧受到超過其彈性變形范圍的壓力，無法恢復到初始狀態。②壓力開關內有雜質，造成連桿、微動開關出現卡滯現象。③壓力開關外殼存在密封不良現象，總風管風壓產生的壓力無法全部施加到感應膜片上。

（3）針對（2）中判定的故障原因，當機車出現空壓機啟停風壓值不正確的故障，并且可以判定為P50.72壓力開關整定值偏移時，可以采取相應的處理方法：①打開壓力開關P50.72外殼，在安全閥A07起爆后，逆時針輕微旋轉壓力開關主調整螺釘，當空壓機停止泵風時不再調節。②斷開壓縮機開關，打開總風缸排水塞門A12，當總風壓力值下降至750Kpa時關閉A12。輕微調節壓力開關副調整螺釘，當 TCMS顯示屏上的843線信號變亮（高電平）時，停止調節。③如果調節方式無效，則需要更換為狀態正常的壓力開關，對故障壓力開關要拆解檢測。此處理方法適用于其他壓力開關發生故障的情況。

5 改進方案和建議

（1）提高壓力開關內部部件的可靠性，采用更為優良的彈性元件，優化內部機械結構，產品生產試驗時進行嚴格的測試。

（2）加強日常機車庫內整備、檢修工作等對壓力開關的檢測和維護保養，確保其內部部件狀態良好，整定值沒有偏移。對于工作狀態不良的部件及時進行維護和更換。

（3）由于機械壓力開關存在精度低、易卡滯的特性，結合HXD3D型電力機車工作原理，對機車壓縮機啟停控制方式進行改進優化。具體方案為：利用電子壓力傳感器精高、誤差小、可監測等特點，采用電子壓力傳感器采集總風壓力值，傳入制動系統微機（IPM），再由TCMS主機對壓力值進行運算處理和邏輯判斷，發出精確的控制電信號。

結語：

本文著重介紹了壓力開關的工作原理，結合HXD3D機車壓縮機啟停工作原理，對壓力開關故障原因進行了分析，提出了故障查找方法和解決措施，使機車空壓機工作更為精準、可靠，減少了機車故障率。

參考文獻

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[3]徐志強.電力機車TJY型壓力開關故障分析及控制措施[J].鐵道技術監督，2016，44（9）：27-29.

（作者單位：中國中車集團大連機車車輛有限公司）