HXD3C型電力機車夏季電機齒側軸承溫度報警故障分析

張巖 陳天龍

摘 要：介紹了經過C5修程的部分HXD3C型機車，夏季高溫季節、特殊山區線路偶發牽引電機齒側軸承溫升或者溫度報警故障，區間特點連續長大坡道并有隧道，且機車普遍速度在110km/h左右，環境溫度較高。經過調研分析，發現如下2點問題：（1）牽引電動機通風道的折疊、堆積程度;（2）牽引電機通風機棕纖維濾網的風阻較大。其中，牽引電機通風道在牽引電機進風口處折疊、堆積，減小了牽引電機的通風量，降低了冷卻效果。另一方面，個別機車使用了風阻較大粽纖維濾網，也會造成牽引電機通風不良。

關鍵詞：軸溫報警裝置;軸承;通風道;濾網

1 問題描述

HXD3C型機車在HXD3型機車的基礎上進行設計，HXD3與HXD3C型機車是“和諧型”交流電傳動電力機車系列中產量最大，目前已經總計突破3000臺。近期，經過C5修程的部分機車，夏季高溫季節、特殊山區線路偶發牽引電機齒側軸承溫升或者溫度報警故障，造成停車，影響運輸秩序。故障均發生在夏季高溫時節，山區長度坡道線路區間，其他線路從未發生類似問題，與此同時，同樣季節走同樣線路機車并非都發生該問題。

2 問題調研

2.1 牽引電機通風系統設

HXD3C型機車牽引電機通風系統由兩臺通風機來完成，每一臺通風機分別用來冷卻三臺牽引電動機，室外的空氣經過過濾器，進氣間，通風機，風機底座，在風機底座分成三個通風道，分別通過軟管和牽引電動機的入口相連接，牽引電動機通風系統示意圖見圖1。

通過對機車通風系統結構分解分析，結合機車的運用情況，并非大部分機車存在該問題，主要集中在幾個機務段的檢修機車上，新造機車并未發生類似問題。我們重點考慮通風系統通風量不足，冷卻效率低，造成電機溫升過快，調研中我們發現如下兩個問題。

（1）牽引電動機通風道

部分機車使用了過長的通風道，比正常的風道要長出100mm，在牽引電動機散熱風源入口處，存在折疊堆積在電機進風口法蘭處及破損問題，存在折疊、堆積、破損問題，這會影響到牽引電機的通風量，造成通風量不足，進而造成2位電機軸承溫度升高。

選取經常發生故障的機車，使用風速測量儀測量電機出口風速差別很大，其中3-2位風速最低，為此我們將3-2位電機連接軟管進行扶正，將折疊、堆積的風道拉開，重新擺放回正，保證風道通暢，重新檢測結果風速為28-30m/s，成倍增長，風速增大通風量也就會增大，能夠為電機提供更好的冷卻效果。

（2）棕纖維過濾器濾網風阻過大

選取另一臺故障機車發現棕纖維濾網有兩種型式，以上兩種濾網的區別，白色包邊的濾網比較厚實、內部綜纖維布置的比較密集，風阻會很大。另外一種型式綠色包邊的濾網與之相反，風阻較小。電機出口風速差別很大，其中1、2、3電機的出口風速較大，4、5、6電機的出口風速較小，為此我們將第一頂蓋與第三頂蓋的濾網進行了倒換，第4、5、6電機出風口的風速進行檢測，結果風速為20-23m/s，風速大幅度增大通風量也就會增大，能夠為電機提供更好的冷卻效果。

3 原因分析

3.1 牽引電機通風道縮短試驗

對溫度報警機車的通風道扶正前后的電機出風口風速進行了測量，通風道扶正后牽引電機出風口的風速有明顯對比差異，例如通風道扶正前電機出風口風速為12.5 m/s，扶正后電機出風口風速達到31 m/s以上。考慮原來風道設計余量較大，長度由600mm縮短至500mm，讓能夠保證機車工作行程要求，使通風道拉伸，減少折疊、堆積，縮短后牽引電機出風口的最低風速為27m/s。軸溫曲線基本重合，溫度變化趨于一致，基本達到理想的效果。

3.2 軸溫報警原因分析

在夏季高溫環境下，機車系統部件散熱工況相對惡劣，通風道的折疊、堆積以及濾網風阻大都可以降低了牽引電機的通風量，個別牽引電機的通風量的降低對冷卻效果的影響更為突出。特別是機車持續牽引或持續電制動、持續相對的大電流的工況下，比較容易出現機車個別電機通風量不足以滿足電動機冷卻的需求，冷卻效率不足，造成電機溫升過快，發生溫升、超溫報警。與此同時，每個驅動的電機齒側軸承（2位測點）位于電機出風口處，散熱條件相對其他位置也最為惡劣，極易導致牽引電機齒側軸承溫度報警。 因此只有牽引電機齒側2位溫度上升明顯，達到報警值，其他位置未發生問題。

4 結論

建議使用改短后的牽引電機通風道，避免長時期在電機進風口同側堆積，轉變為難以恢復的變形;使用標準棕纖維過濾網。將發生該問題的機車更換短風道和標準濾網，對牽引電機出風口風速進行了測量，段方反饋風速均在23m/s左右，試運特殊山區線路，運行速度100km/h左右，環境溫度在37℃左右，運行正常，沒有再發生類似問題。

綜上所述，牽引電動機通風道的折疊、堆積程度、棕纖維濾網的風阻對牽引電動機的出口風速都有影響。在不同的狀態下，二者的影響程度不同。由于牽引電機通風道在牽引電機進風口處折疊、堆積，或者風道濾網阻力過大，減小了牽引電機的通風量，降低了冷卻效果。

參考文獻

[1]杜禮明等.機車牽引電機通風道性能的計算分析和優化[J].內燃機車，2013年6期.

[2]王峰等.如何預防機車冷卻通風系統季節性故障[J];軌道交通裝備與技術;2014年02期