淺析電力機車在車檢測的現(xiàn)狀和改進建議

　　論文關(guān)鍵詞：機車　在車測試　測試原理　測試設(shè)備　改進

　　論文摘要：對電力機車不解體檢測的部件、測試原理、測試方法和測試設(shè)備進行了綜述，分析目前在車檢測中存在的問題，并提出了相應(yīng)的改進建議。

　　電力機車是鐵路動力中效率高、污染小的主要牽引動力。經(jīng)過多年發(fā)展，機車的部件測試由原來的定期檢修下車才能測試發(fā)展到一些部件日常不用下車在車就能測試。在車測試幾乎包含了電力機車所有重要部件，這些部件通過專用設(shè)備儀器，實現(xiàn)了測試并能預(yù)報部件的狀態(tài)。在車測試不僅能提早發(fā)現(xiàn)機車故障，保證行車安全，而且可以針對性的對部件進行檢修，在降低檢修作業(yè)勞動強度，節(jié)省檢修方面有很重要的作用。在機構(gòu)設(shè)置上一些局段設(shè)置了專門的檢測機構(gòu)。本文主要對電力機車在車檢測項目現(xiàn)狀進行綜述并提出幾點建議。

　　1電器部件檢測

　　1．1受電弓性能檢測

　　受電弓是受流部件，其性能對受電弓與接觸網(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。其檢測的參數(shù)包括上升下降壓力、同一高度壓力差和升降弓時間。

　　檢測場地為整備線或檢修庫內(nèi)。

　　檢測手段現(xiàn)有兩種：一種方法是用便攜式儀器人工檢測；另一種方法為自動檢測。便攜式儀器一般由兩部分組成，平臺部分和主機部分。平臺部分用于測試，檢測時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。受電弓開關(guān)合上后，鋼絲繩隨受電弓動作設(shè)置在平臺內(nèi)的壓力傳感器和計數(shù)器開始檢測。主機部分用于對實時數(shù)據(jù)進行計算、存儲、顯示和打印。平臺和主機之間用電纜相連接。因生產(chǎn)廠家不同，便攜式受電弓檢測儀有自備電源和采用機車電源兩種。自動檢測裝置置于入庫軌道上的檢測棚內(nèi)，檢測機構(gòu)安裝在檢測棚內(nèi)支架上。機車通過時．系統(tǒng)利用對攝人圖像進行處理、拼接、遠程傳輸、控制和多屏幕視頻回放等實現(xiàn)對車頂及受電弓狀態(tài)進行不停車綜合檢測。目前大多數(shù)機務(wù)段采用便攜式儀器檢測，其特點為靈活，但效率受各種因素影響較大，如整備時間、各工種交叉作業(yè)人數(shù)、機車是否斷電等。自動檢測投入高，效率也高。

　　受電弓的檢測周期各局各段根據(jù)自己情況制定。有臺臺檢測，也有90天一個周期的。檢測主要性能指標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

　　對于主斷路器性能檢測空氣斷路器和真空斷路器有所區(qū)別：對空氣斷路器主要測試合閘時間、分閘時間和分閘延時時間等；對真空斷路器主要測試合閘、分閘時間。

　　檢測場地為整備線或檢修庫內(nèi)。

　　檢測時依靠主斷路器觸頭開閉動作信號給計時機構(gòu)發(fā)出觸發(fā)信號進行計時。目前有采用嵌入式微機系統(tǒng)作為中央控制單元，采用觸摸屏和全漢化人機操作界面進行操作的儀器；也有采用單片機的儀器，用按鈕進行操作。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車電源兩種。

　　從近幾年的檢測情況看，空氣主斷路器運行中存在分閘延遲時間變長等情況，通過更換延時閥可以解決；真空斷路器測試時發(fā)現(xiàn)的問題，主要是國產(chǎn)真空泡問題引起的。

　　1．3電力機車變壓器油氣相色譜分析檢測

　　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)的絕緣油及有機絕緣，在熱和電的作用下會逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子烴類及CO，CO等氣體，這些氣體大部分溶解在油中。當(dāng)存在潛伏性過熱和放電故障時，就會加快這些氣體的產(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、擴散，不問斷溶解在油中。當(dāng)油中溶解的氣體含量超過注意值時，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。色譜儀由氣流系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。檢測時間一般一年一次，也有根據(jù)實際情況臨時檢測。檢測時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)報了國產(chǎn)電力機車一臺主變壓器潛伏性故障

　　該段在做第一次檢測時發(fā)現(xiàn)主變壓器油中溶解氣體含量異常，其中氫含量超過注意值150的11倍、乙炔含量超過注意值5的107倍，總烴含量超過注意值150的13倍。運行2天后再次測試氫、乙炔含量繼續(xù)增加且相對產(chǎn)氣速率均超過10％。經(jīng)濾油后l4天第三次測試，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。

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　　1．4電氣線路檢測

　　電氣線路檢測指對機車主回路、輔助回路和控制回路中的導(dǎo)線電阻、接線端子及電器觸點電阻進行檢測。目前使用的儀器是采用四端子法測量電阻的接觸電阻檢測儀(通稱TZ)。檢測方法一種情況是測試整個支路，在阻值比較大時進一步測試支路阻值；另一種是把大支路以元件為單位分解為若干個的小支路，并且根據(jù)支路的重要性確定測試周期，分為1個月、2個月、3個月。

　　1．5電路絕緣檢測

　　電力機車電路對地絕緣符合要求是機車正常工作的重要條件之一。在各級修程中對此有不同的要求。近年來為減少電路接地，增加了周期性檢測。周期性檢測的周期依據(jù)機務(wù)段實際情況制定。對地絕緣采用了絕緣檢測儀。絕緣檢測儀是采用直流高壓對電路絕緣狀態(tài)進行無損檢測，在測試時根據(jù)電路情況加上不同的直流電壓，當(dāng)電壓穩(wěn)定到某個特定電壓時，測試對地漏電流。在實際過程中發(fā)現(xiàn)了不少問題。

　　1．6輔助機組軸承檢測

　　輔助機組的軸承檢測主要是檢測軸承是否存在疲勞剝離、磨損、拉傷、燒傷、銹蝕等故障。通常采用軸承檢測儀，對峭度系數(shù)(KV)及振動加速度有效值(RMS)進行測試，先簡易診斷，后精密診斷，判斷故障部位。當(dāng)機車入庫后，檢測人員把軸承檢測儀的傳感器置于輔助機組上，對輔助機組電機軸承振動進行檢測，依據(jù)檢測結(jié)果采用跟蹤或?qū)嵤┙怏w。

　　2走行部檢測

　　機車走行部是機車運行安全的重要部件，為滿足鐵路提速的需求，近年來一些公司和研究單位開發(fā)了針對機車走行部旋轉(zhuǎn)部件，如輪對、軸承、齒輪、抱軸承等的自動檢測技術(shù)。

　　2．1機車踏面擦傷在線檢測系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要用來檢測機車車輪局部擦傷或踏面損傷程度。在機車運行過程中完成動態(tài)測量，并預(yù)報超差車輪的擦傷大小及位置。系統(tǒng)主要由車輪傳感器和振動傳感器、控制、信號采集電路和信號預(yù)處理箱組成。系統(tǒng)自動判別機車的車輪故障，分等級進行預(yù)報。檢測時機車車速為7—30km／h，檢測誤差深度不超過O．5mm。運行情況表明，機車踏面擦傷在線檢測系統(tǒng)檢測精度較高，報警準確，擦傷的報警率達到98％以上，消除了人為因素的誤差，大大減少了工人的勞動量，也為機車車輪檢測的科學(xué)化開創(chuàng)了一個良好的開端。

　　2．2輪對動態(tài)檢測裝置

　　這是一種非接觸式輪對動態(tài)自動檢測裝置。該裝置采用了電磁超聲探傷和光截圖像測量兩項關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)車輪通過探傷單元時，電磁超聲探頭激發(fā)超聲表面波實現(xiàn)踏面動態(tài)探傷。車輪通過外形檢測單元時，軌道外側(cè)激光線光源在踏面上形成車輪外形光截曲線，通過實時采集、處理光截圖像獲得外形尺寸。輪對的主要參數(shù)，如輪緣高度、輪緣厚度、輪緣磨耗、踏面磨耗、車輪直徑及輪對內(nèi)距精度可達0．3mm，最大誤差為0．5mm。探傷深度為車輪表面至近表面1mm深度范圍內(nèi)的連續(xù)殼層。探傷精度為車輪表面長2mm，寬0．5mnl，深1mm的當(dāng)量裂紋。探傷靈敏度余量大于60dB。該裝置能自動繪制車輪外形檢測曲線，并具有結(jié)果查詢、、超限報警等功能。該系統(tǒng)采用在線動態(tài)檢測方式，不與機車車輛接觸，不占用機車運轉(zhuǎn)時間，高速高效，安全可靠。目前已在某些局投入使用，且運用情況良好，具有顯著的和效益，滿足了當(dāng)前鐵路跨越式發(fā)展對機車進行快速、可靠的安全檢測的需求。

　　2．3機車走行部車載監(jiān)測裝置

　　該裝置可實現(xiàn)對機車走行部軸箱軸承、電機軸承、抱軸軸承、輪對踏面和傳動齒輪等部件的溫度和振動在線檢測，并對上述部件的故障實行早期預(yù)警和實時報警。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、副機和復(fù)合傳感器組成，根據(jù)不同的機車型號區(qū)別安裝。地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括軟件包、終端計算機和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口。軟件以Windows為操作平臺。當(dāng)車速低于設(shè)定值20km／h或者沒有車速信號時，只檢測溫度，循環(huán)檢測周期不大于2s；當(dāng)車速高于20km／h時進行沖擊故障和溫度檢測，溫度測量范圍為一55—125℃，故障沖擊診斷檢測范圍位為100—10000SV。報警分軸承溫度報警和軸承、輪對踏面和傳動齒輪的沖擊報警。后者分三級：0，I，Ⅱ，運用人員可根據(jù)報警級別采取適當(dāng)措施。機務(wù)段定期對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，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，根據(jù)報警級別進行進一步的處理，譬如軸承甚至用頂輪檢測進一步判斷部件的狀態(tài)。該系統(tǒng)自使用以來到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

　　頂輪檢測是開展比較早的走行部旋轉(zhuǎn)部件檢測裝置之一。在機車走行部不解體情況下實現(xiàn)軸箱和牽引電機軸承、齒輪、抱軸軸承等旋轉(zhuǎn)部件的振動情況檢測。該裝置硬件部分由液壓移動小車和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)組成。軟件采用VB編寫，以Windows98或XP為運行平臺。診斷方法因部件不一，對牽引電機軸承和軸箱軸承，采用簡易診斷和精密診斷相結(jié)合，先簡易診斷均方根值和峭度系數(shù)，任一個參數(shù)超限，需進行精密診斷。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。

　　在檢測時，機車被牽引至頂輪區(qū)由移動液壓自動頂輪裝置頂起輪對，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)的便攜式電腦對來自多通道數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，通過專用軟件進行采集、分析、顯示檢測結(jié)果等。鐵路軸承專家經(jīng)過分析提供了各類軸承的參考值，實時測量值與參考值比較。結(jié)果分為跟蹤和解體。鐵道部規(guī)定在中修期間進行不少于一次頂輪檢測，也有根據(jù)需要臨時檢測。頂輪檢測十分有效。某段的一臺SS4型機車2次小修時頂輪，測得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)圈電蝕嚴重。

　　3在車檢測存在的問題及改進建議

　　傳感器技術(shù)、技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，使電力機車在車檢測有了長足進展，從車頂電器到走行部部件實現(xiàn)了比較全面的檢測，在安全中發(fā)揮了作用，但是仍然存在一些問題需要完善。

　　3．1加強檢測數(shù)據(jù)交流、研究與分析

　　自開展機車檢測以來，各機務(wù)段發(fā)現(xiàn)了許多影響機車質(zhì)量的活件。大多數(shù)情況下認為檢測的作用已經(jīng)發(fā)揮，對一些沒問題的數(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，對數(shù)據(jù)的分析研究比較缺乏。實際上數(shù)據(jù)分析的重要作用就是預(yù)測判斷部件的發(fā)展趨勢。影響預(yù)測的因素一是模型的選用，二是專業(yè)知識的缺乏，三是沒有系統(tǒng)研究問題的技能，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檢測數(shù)據(jù)交流、研究與分析，形成可機車檢修的文件。

　　3．2檢測的標準化

　　檢測的標準化應(yīng)從檢測設(shè)備、檢測場地和檢測數(shù)據(jù)處理標準化開始。目前檢測設(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)場使用非常不便。如某機務(wù)段應(yīng)用主斷路器檢測的便攜式儀器就有4種。檢測場地沒有標準，影響數(shù)據(jù)的準確性，如受電弓測試沒有標準接觸網(wǎng)等。

　　3．3制造環(huán)節(jié)應(yīng)為檢測預(yù)留位置

　　檢測越來越受到重視，但影響檢測效率的因素之一就是沒有檢測設(shè)備儀器的插孔或者接口，在檢測時接線成為一項麻煩工作。因此建議在設(shè)計機車時預(yù)留測試接口或插孔，新造機車考慮檢測傳感器所放位置等。

　　3．4加強新項目的開發(fā)力度

　　電力機車的在車檢測項目雖然迅速發(fā)展但是還有一些項目未能開展，如測量變壓器、輔助電機的內(nèi)部和非工作狀態(tài)下不易檢測的部件，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)如紅外線成像系統(tǒng)用于機車檢測。

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