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淺析電力機(jī)車(chē)在車(chē)檢測(cè)的現(xiàn)狀和改進(jìn)建議
論文關(guān)鍵詞：機(jī)車(chē) 在車(chē)測(cè)試 測(cè)試原理 測(cè)試設(shè)備 改進(jìn)
論文摘要：對(duì)電力機(jī)車(chē)不解體檢測(cè)的部件、測(cè)試原理、測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了綜述，分析目前在車(chē)檢測(cè)中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。
電力機(jī)車(chē)是鐵路動(dòng)力中效率高、污染小的主要牽引動(dòng)力。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，機(jī)車(chē)的部件測(cè)試由原來(lái)的定期檢修下車(chē)才能測(cè)試發(fā)展到一些部件日常不用下車(chē)在車(chē)就能測(cè)試。在車(chē)測(cè)試幾乎包含了電力機(jī)車(chē)所有重要部件，這些部件通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備儀器，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試并能預(yù)報(bào)部件的狀態(tài)。在車(chē)測(cè)試不僅能提早發(fā)現(xiàn)機(jī)車(chē)故障，保證行車(chē)安全，而且可以針對(duì)性的對(duì)部件進(jìn)行檢修，在降低檢修作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省檢修方面有很重要的作用。在機(jī)構(gòu)設(shè)置上一些局段設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。本文主要對(duì)電力機(jī)車(chē)在車(chē)檢測(cè)項(xiàng)目現(xiàn)狀進(jìn)行綜述并提出幾點(diǎn)建議。
1電器部件檢測(cè)
1．1受電弓性能檢測(cè)
受電弓是受流部件，其性能對(duì)受電弓與接觸網(wǎng)狀態(tài)的影響有兩方面，其一是受流質(zhì)量，其二是網(wǎng)和弓的磨損。其檢測(cè)的參數(shù)包括上升下降壓力、同一高度壓力差和升降弓時(shí)間。
檢測(cè)場(chǎng)地為整備線(xiàn)或檢修庫(kù)內(nèi)。
檢測(cè)手段現(xiàn)有兩種：一種方法是用便攜式儀器人工檢測(cè)；另一種方法為自動(dòng)檢測(cè)。便攜式儀器一般由兩部分組成，平臺(tái)部分和主機(jī)部分。平臺(tái)部分用于測(cè)試，檢測(cè)時(shí)置于受電弓弓頭下方，帶有掛鉤的鋼絲繩掛在受電弓上框架橫桿上。受電弓開(kāi)關(guān)合上后，鋼絲繩隨受電弓動(dòng)作設(shè)置在平臺(tái)內(nèi)的壓力傳感器和計(jì)數(shù)器開(kāi)始檢測(cè)。主機(jī)部分用于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示和打印。平臺(tái)和主機(jī)之間用電纜相連接。因生產(chǎn)廠家不同，便攜式受電弓檢測(cè)儀有自備電源和采用機(jī)車(chē)電源兩種。自動(dòng)檢測(cè)裝置置于入庫(kù)軌道上的檢測(cè)棚內(nèi)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)安裝在檢測(cè)棚內(nèi)支架上。機(jī)車(chē)通過(guò)時(shí)．系統(tǒng)利用對(duì)攝人圖像進(jìn)行處理、拼接、遠(yuǎn)程傳輸、控制和多屏幕視頻回放等實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)頂及受電弓狀態(tài)進(jìn)行不停車(chē)綜合檢測(cè)。目前大多數(shù)機(jī)務(wù)段采用便攜式儀器檢測(cè)，其特點(diǎn)為靈活，但效率受各種因素影響較大，如整備時(shí)間、各工種交叉作業(yè)人數(shù)、機(jī)車(chē)是否斷電等。自動(dòng)檢測(cè)投入高，效率也高。
受電弓的檢測(cè)周期各局各段根據(jù)自己情況制定。有臺(tái)臺(tái)檢測(cè)，也有90天一個(gè)周期的。檢測(cè)主要性能指標(biāo)也反映了受電弓的狀態(tài)，如關(guān)節(jié)缺油、調(diào)節(jié)閥發(fā)生變化等。
1．2主斷路器性能檢測(cè)
對(duì)于主斷路器性能檢測(cè)空氣斷路器和真空斷路器有所區(qū)別：對(duì)空氣斷路器主要測(cè)試合閘時(shí)間、分閘時(shí)間和分閘延時(shí)時(shí)間等；對(duì)真空斷路器主要測(cè)試合閘、分閘時(shí)間。
檢測(cè)場(chǎng)地為整備線(xiàn)或檢修庫(kù)內(nèi)。
檢測(cè)時(shí)依靠主斷路器觸頭開(kāi)閉動(dòng)作信號(hào)給計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)。目前有采用嵌入式微機(jī)系統(tǒng)作為中央控制單元，采用觸摸屏和全漢化人機(jī)操作界面進(jìn)行操作的儀器；也有采用單片機(jī)的儀器，用按鈕進(jìn)行操作。根據(jù)要求現(xiàn)在生產(chǎn)的設(shè)備均有聯(lián)網(wǎng)功能。同樣便攜式設(shè)備分自帶電源和采用機(jī)車(chē)電源兩種。
從近幾年的檢測(cè)情況看，空氣主斷路器運(yùn)行中存在分閘延遲時(shí)間變長(zhǎng)等情況，通過(guò)更換延時(shí)閥可以解決；真空斷路器測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，主要是國(guó)產(chǎn)真空泡問(wèn)題引起的。
1．3電力機(jī)車(chē)變壓器油氣相色譜分析檢測(cè)
氣相色譜分析是判斷變壓器潛伏故障的有效手段之一。正常情況下，充油電器設(shè)備內(nèi)的絕緣油及有機(jī)絕緣，在熱和電的作用下會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子烴類(lèi)及CO，CO等氣體，這些氣體大部分溶解在油中。當(dāng)存在潛伏性過(guò)熱和放電故障時(shí)，就會(huì)加快這些氣體的產(chǎn)氣速度，隨著故障的發(fā)展，分解出的氣體形成的氣泡在油中經(jīng)分流、擴(kuò)散，不問(wèn)斷溶解在油中。當(dāng)油中溶解的氣體含量超過(guò)注意值時(shí)，就能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障。CH，C：H是變壓器氣的主要特征氣體這些特征氣體用氣相色譜儀檢測(cè)。色譜儀由氣流系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。檢測(cè)時(shí)間一般一年一次，也有根據(jù)實(shí)際情況臨時(shí)檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)人工取一定量的變壓器油，在室內(nèi)完成色譜分析。某就成功預(yù)報(bào)了國(guó)產(chǎn)電力機(jī)車(chē)一臺(tái)主變壓器潛伏性故障
該段在做第一次檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)主變壓器油中溶解氣體含量異常，其中氫含量超過(guò)注意值150的11倍、乙炔含量超過(guò)注意值5的107倍，總烴含量超過(guò)注意值150的13倍。運(yùn)行2天后再次測(cè)試氫、乙炔含量繼續(xù)增加且相對(duì)產(chǎn)氣速率均超過(guò)10％。經(jīng)濾油后l4天第三次測(cè)試，數(shù)據(jù)與第一次相同。吊芯檢查發(fā)現(xiàn)平波電抗器繞組銅排接頭斷了3根。
[1]
1．4電氣線(xiàn)路檢測(cè)
電氣線(xiàn)路檢測(cè)指對(duì)機(jī)車(chē)主回路、輔助回路和控制回路中的導(dǎo)線(xiàn)電阻、接線(xiàn)端子及電器觸點(diǎn)電阻進(jìn)行檢測(cè)。目前使用的儀器是采用四端子法測(cè)量電阻的接觸電阻檢測(cè)儀(通稱(chēng)TZ)。檢測(cè)方法一種情況是測(cè)試整個(gè)支路，在阻值比較大時(shí)進(jìn)一步測(cè)試支路阻值；另一種是把大支路以元件為單位分解為若干個(gè)的小支路，并且根據(jù)支路的重要性確定測(cè)試周期，分為1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月。
1．5電路絕緣檢測(cè)
電力機(jī)車(chē)電路對(duì)地絕緣符合要求是機(jī)車(chē)正常工作的重要條件之一。在各級(jí)修程中對(duì)此有不同的要求。近年來(lái)為減少電路接地，增加了周期性檢測(cè)。周期性檢測(cè)的周期依據(jù)機(jī)務(wù)段實(shí)際情況制定。對(duì)地絕緣采用了絕緣檢測(cè)儀。絕緣檢測(cè)儀是采用直流高壓對(duì)電路絕緣狀態(tài)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，在測(cè)試時(shí)根據(jù)電路情況加上不同的直流電壓，當(dāng)電壓穩(wěn)定到某個(gè)特定電壓時(shí)，測(cè)試對(duì)地漏電流。在實(shí)際過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題。
1．6輔助機(jī)組軸承檢測(cè)
輔助機(jī)組的軸承檢測(cè)主要是檢測(cè)軸承是否存在疲勞剝離、磨損、拉傷、燒傷、銹蝕等故障。通常采用軸承檢測(cè)儀，對(duì)峭度系數(shù)(KV)及振動(dòng)加速度有效值(RMS)進(jìn)行測(cè)試，先簡(jiǎn)易診斷，后精密診斷，判斷故障部位。當(dāng)機(jī)車(chē)入庫(kù)后，檢測(cè)人員把軸承檢測(cè)儀的傳感器置于輔助機(jī)組上，對(duì)輔助機(jī)組電機(jī)軸承振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果采用跟蹤或?qū)嵤┙怏w。
2走行部檢測(cè)
機(jī)車(chē)走行部是機(jī)車(chē)運(yùn)行安全的重要部件，為滿(mǎn)足鐵路提速的需求，近年來(lái)一些公司和研究單位開(kāi)發(fā)了針對(duì)機(jī)車(chē)走行部旋轉(zhuǎn)部件，如輪對(duì)、軸承、齒輪、抱軸承等的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。
2．1機(jī)車(chē)踏面擦傷在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)車(chē)車(chē)輪局部擦傷或踏面損傷程度。在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中完成動(dòng)態(tài)測(cè)量，并預(yù)報(bào)超差車(chē)輪的擦傷大小及位置。系統(tǒng)主要由車(chē)輪傳感器和振動(dòng)傳感器、控制、信號(hào)采集電路和信號(hào)預(yù)處理箱組成。系統(tǒng)自動(dòng)判別機(jī)車(chē)的車(chē)輪故障，分等級(jí)進(jìn)行預(yù)報(bào)。檢測(cè)時(shí)機(jī)車(chē)車(chē)速為7—30km／h，檢測(cè)誤差深度不超過(guò)O．5mm。運(yùn)行情況表明，機(jī)車(chē)踏面擦傷在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)精度較高，報(bào)警準(zhǔn)確，擦傷的報(bào)警率達(dá)到98％以上，消除了人為因素的誤差，大大減少了工人的勞動(dòng)量，也為機(jī)車(chē)車(chē)輪檢測(cè)的科學(xué)化開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)良好的開(kāi)端。
2．2輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置
這是一種非接觸式輪對(duì)動(dòng)態(tài)自動(dòng)檢測(cè)裝置。該裝置采用了電磁超聲探傷和光截圖像測(cè)量?jī)身?xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)車(chē)輪通過(guò)探傷單元時(shí)，電磁超聲探頭激發(fā)超聲表面波實(shí)現(xiàn)踏面動(dòng)態(tài)探傷。車(chē)輪通過(guò)外形檢測(cè)單元時(shí)，軌道外側(cè)激光線(xiàn)光源在踏面上形成車(chē)輪外形光截曲線(xiàn)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集、處理光截圖像獲得外形尺寸。輪對(duì)的主要參數(shù)，如輪緣高度、輪緣厚度、輪緣磨耗、踏面磨耗、車(chē)輪直徑及輪對(duì)內(nèi)距精度可達(dá)0．3mm，最大誤差為0．5mm。探傷深度為車(chē)輪表面至近表面1mm深度范圍內(nèi)的連續(xù)殼層。探傷精度為車(chē)輪表面長(zhǎng)2mm，寬0．5mnl，深1mm的當(dāng)量裂紋。探傷靈敏度余量大于60dB。該裝置能自動(dòng)繪制車(chē)輪外形檢測(cè)曲線(xiàn)，并具有結(jié)果查詢(xún)、、超限報(bào)警等功能。該系統(tǒng)采用在線(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)方式，不與機(jī)車(chē)車(chē)輛接觸，不占用機(jī)車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，高速高效，安全可靠。目前已在某些局投入使用，且運(yùn)用情況良好，具有顯著的和效益，滿(mǎn)足了當(dāng)前鐵路跨越式發(fā)展對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行快速、可靠的安全檢測(cè)的需求。
2．3機(jī)車(chē)走行部車(chē)載監(jiān)測(cè)裝置
該裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車(chē)走行部軸箱軸承、電機(jī)軸承、抱軸軸承、輪對(duì)踏面和傳動(dòng)齒輪等部件的溫度和振動(dòng)在線(xiàn)檢測(cè)，并對(duì)上述部件的故障實(shí)行早期預(yù)警和實(shí)時(shí)報(bào)警。其核心技術(shù)是共振解調(diào)的設(shè)備故障診斷技術(shù)。系統(tǒng)主要由主機(jī)、副機(jī)和復(fù)合傳感器組成，根據(jù)不同的機(jī)車(chē)型號(hào)區(qū)別安裝。地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括軟件包、終端計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)接口。軟件以Windows為操作平臺(tái)。當(dāng)車(chē)速低于設(shè)定值20km／h或者沒(méi)有車(chē)速信號(hào)時(shí)，只檢測(cè)溫度，循環(huán)檢測(cè)周期不大于2s；當(dāng)車(chē)速高于20km／h時(shí)進(jìn)行沖擊故障和溫度檢測(cè)，溫度測(cè)量范圍為一55—125℃，故障沖擊診斷檢測(cè)范圍位為100—10000SV。報(bào)警分軸承溫度報(bào)警和軸承、輪對(duì)踏面和傳動(dòng)齒輪的沖擊報(bào)警。后者分三級(jí)：0，I，Ⅱ，運(yùn)用人員可根據(jù)報(bào)警級(jí)別采取適當(dāng)措施。機(jī)務(wù)段定期對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，用地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，反饋給技術(shù)部門(mén)，根據(jù)報(bào)警級(jí)別進(jìn)行進(jìn)一步的處理，譬如軸承甚至用頂輪檢測(cè)進(jìn)一步判斷部件的狀態(tài)。該系統(tǒng)自使用以來(lái)到2004年底，已發(fā)現(xiàn)故障200多起。
[2]
2．4走行部軸承頂輪檢測(cè)
頂輪檢測(cè)是開(kāi)展比較早的走行部旋轉(zhuǎn)部件檢測(cè)裝置之一。在機(jī)車(chē)走行部不解體情況下實(shí)現(xiàn)軸箱和牽引電機(jī)軸承、齒輪、抱軸軸承等旋轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)情況檢測(cè)。該裝置硬件部分由液壓移動(dòng)小車(chē)和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)組成。軟件采用VB編寫(xiě)，以Windows98或XP為運(yùn)行平臺(tái)。診斷方法因部件不一，對(duì)牽引電機(jī)軸承和軸箱軸承，采用簡(jiǎn)易診斷和精密診斷相結(jié)合，先簡(jiǎn)易診斷均方根值和峭度系數(shù)，任一個(gè)參數(shù)超限，需進(jìn)行精密診斷。抱軸承的診斷增加了新的診斷參數(shù)頻譜重心。牽引齒輪的故障診斷采用頻譜分析與解調(diào)譜相結(jié)合的方法。
在檢測(cè)時(shí)，機(jī)車(chē)被牽引至頂輪區(qū)由移動(dòng)液壓自動(dòng)頂輪裝置頂起輪對(duì)，放置傳感器。加電旋轉(zhuǎn)，到規(guī)定的速度。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的便攜式電腦對(duì)來(lái)自多通道數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，通過(guò)專(zhuān)用軟件進(jìn)行采集、分析、顯示檢測(cè)結(jié)果等。鐵路軸承專(zhuān)家經(jīng)過(guò)分析提供了各類(lèi)軸承的參考值，實(shí)時(shí)測(cè)量值與參考值比較。結(jié)果分為跟蹤和解體。鐵道部規(guī)定在中修期間進(jìn)行不少于一次頂輪檢測(cè)，也有根據(jù)需要臨時(shí)檢測(cè)。頂輪檢測(cè)十分有效。某段的一臺(tái)SS4型機(jī)車(chē)2次小修時(shí)頂輪，測(cè)得B節(jié)3軸右側(cè)軸箱均方根值為4．74，峭度系數(shù)為9．72，因峭度系數(shù)超限，判為不合格，解體后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈電蝕嚴(yán)重。
3在車(chē)檢測(cè)存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議
傳感器技術(shù)、技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，使電力機(jī)車(chē)在車(chē)檢測(cè)有了長(zhǎng)足進(jìn)展，從車(chē)頂電器到走行部部件實(shí)現(xiàn)了比較全面的檢測(cè)，在安全中發(fā)揮了作用，但是仍然存在一些問(wèn)題需要完善。
3．1加強(qiáng)檢測(cè)數(shù)據(jù)交流、研究與分析
自開(kāi)展機(jī)車(chē)檢測(cè)以來(lái)，各機(jī)務(wù)段發(fā)現(xiàn)了許多影響機(jī)車(chē)質(zhì)量的活件。大多數(shù)情況下認(rèn)為檢測(cè)的作用已經(jīng)發(fā)揮，對(duì)一些沒(méi)問(wèn)題的數(shù)據(jù)做記錄后束之高閣，數(shù)據(jù)的僅僅停留在任務(wù)量上，對(duì)數(shù)據(jù)的分析研究比較缺乏。實(shí)際上數(shù)據(jù)分析的重要作用就是預(yù)測(cè)判斷部件的發(fā)展趨勢(shì)。影響預(yù)測(cè)的因素一是模型的選用，二是專(zhuān)業(yè)知識(shí)的缺乏，三是沒(méi)有系統(tǒng)研究問(wèn)題的技能，四是交流不夠。交流不夠一是橫向交流不夠，二是縱向交流不夠。改變這種局面的辦法就是加強(qiáng)檢測(cè)數(shù)據(jù)交流、研究與分析，形成可機(jī)車(chē)檢修的文件。
3．2檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化
檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)從檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)場(chǎng)地和檢測(cè)數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)始。目前檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)單位很多，生產(chǎn)的設(shè)備功能不同，操作規(guī)程不同，現(xiàn)場(chǎng)使用非常不便。如某機(jī)務(wù)段應(yīng)用主斷路器檢測(cè)的便攜式儀器就有4種。檢測(cè)場(chǎng)地沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如受電弓測(cè)試沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)等。
3．3制造環(huán)節(jié)應(yīng)為檢測(cè)預(yù)留位置
檢測(cè)越來(lái)越受到重視，但影響檢測(cè)效率的因素之一就是沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備儀器的插孔或者接口，在檢測(cè)時(shí)接線(xiàn)成為一項(xiàng)麻煩工作。因此建議在設(shè)計(jì)機(jī)車(chē)時(shí)預(yù)留測(cè)試接口或插孔，新造機(jī)車(chē)考慮檢測(cè)傳感器所放位置等。
3．4加強(qiáng)新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)力度
電力機(jī)車(chē)的在車(chē)檢測(cè)項(xiàng)目雖然迅速發(fā)展但是還有一些項(xiàng)目未能開(kāi)展，如測(cè)量變壓器、輔助電機(jī)的內(nèi)部和非工作狀態(tài)下不易檢測(cè)的部件，如導(dǎo)電桿支持瓷瓶及氧化鋅避雷器等。另外可以借助其他行業(yè)成熟的技術(shù)如紅外線(xiàn)成像系統(tǒng)用于機(jī)車(chē)檢測(cè)。
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