和諧型電力機車通風系統常見故障分析及對策TOC\o"1-3"\h\u146931引言 1151922通風系統構成 2173212.1機車通風方式 2136682.2牽引通風系統 2247312.2.1牽引通風系統構成 2154722.2.2牽引通風機組 3134302.3巧機組通風系統 6322542.3.1硅機組通風系統構成 6204882.3.2硅整流裝置通風機組 6173342.4制動通風系統 926192.4.1制動通風系統構成 9300002.4.2制動電阻通風機組 9202802.5主變壓器通風系統 13115442.5.1主變壓器通風系統構成 13229092.5.2主變壓器通風機組 1393332.6通風機的分類和比較 17113992.6.1通風機的分類 1733492.6.2離心式風機和軸流式風機的比較 1797413通風冷卻系統故障分析與改進措施 19318543.1輔機順序后動控制電路缺陷的分析與改進 19250573.1.1原控制電路的工作原理 19211093.1.2原控制電路存在的問題 19199433.1.3改進方案 2092693.2變流器風道故障及改進措施 21304113.2.1故障現象及分析 21123433.2.2試驗與處理 2270023.2.3改進措施 23212313.3防止晶闡管散熱片燒損的電路改進 23173193.3.1故障現象 23255473.3.2原因分析 23170013.3.3改進措施 24265284結語 2631283參考文獻 271引言通風方式的設計作為電力機車總體設計中至關重要的一環對司機及乘務員乘坐舒適性和列車正常運行具有重要意義。電力機車內部裝備有大量大電流電氣設備，諸如牽引變壓器、牽引變流器、電抗器、牽引通風機及制動電阻等，大的工作電流將使電力設備產生大量的熱，為了避免電氣設備因為溫度過高而引發故障，需要運用強迫通風冷卻的方法給這些設備降溫，使其溫度不會超過設備能夠正常工作的最大值，從而使得電氣設備能正常的運轉。由此可看出，通風冷卻系統是電力機車至關重要的構成部分。在實際運行中，和諧型機車的通風系統會出現一些故障，這些故障本身雖小，但足以影響整臺機車的運行性能，所以有必要對機車的通風冷卻系統進行系統的了解，并基于充分了解的基礎上，對通風系統的常見故障提出合理的解決方案。和諧系列電力機車是南車集團和北車集團（現合并為中國中車）與國外企業合作，引進先進技術，并國產化的新一代交流傳動客、貨運機車，但在實際運用中，和諧型電力機車出現了這樣那樣的問題，特別是作為電力機車核也部分之一的通風系統，當其發生故障時會嚴重影響機車的行車狀態。故而本文首先對和諧型機車的通風系統作全面的分析、了解，在通風系統的設計計算部分，以牽引通風系統為例，進行了一整套通風系統的相關計算、選型的說明，為其他系統的設計計算提供了可行的方法。在故障分析部分，針對機車在實際運行中通風冷卻系統常見的故障，從相關控制電路方面作了詳盡的分析說明，然后在此基礎上，提出合理的改進措施，這對于和諧型機車通風系統的完善具有重要意義。2通風系統構成2.1機車通風方式國內電力機車的通風冷卻方式主要有傳統車體通風冷卻方式和風道獨立冷卻通風方式這兩大類。車體通風冷卻方式的基本作用原理為：利用通風機的運轉，抽出機械間的空氣，使機械間形成負壓狀態，外部的冷卻空氣的壓強大于機械間的壓強而從側墻百葉窗被吸入機械間，再將吸入的空氣按分量大小分配到各個通風支路，在由通風機將冷卻空氣吹向需要冷卻的設備。車體通風方式的優點有：（1）不用單獨設置進風口，結構比較簡單，有利于節省空間Ｗ及安裝其他相應的設備；（2）空氣攝取的速度較小，風阻小，過濾效率高，能夠很好的將灰塵等雜志阻擋于通風系統之外；（3）車體通風方式的機械間空氣隨著列車通風系統冷卻空氣一起流動。在流動的過程中冷卻空氣與機械間設備進行熱交換而帶走設備所產生的熱量，保證機械間各部件溫度在正常的工作范圍，使車內溫度維持在一定的水平。當車外溫度比較低時，為了維持機械間溫度在各部件正常工作的范圍，可以將熱交換么后溫度升高的冷卻空氣回流到機械間，如和諧型電力機車運用這種設計思想而設置了冬、夏季兩套相互獨立的通風支路。車體通風方式的缺點是：（1）由于要保證能使車體機械間的空氣壓強小于大氣壓強，這對車體的密封要求較高，可能導致頂蓋滲水等不良后果；（2）由于機械間空氣隨著列車通風系統冷卻空氣一起流動，這將使得空氣中的灰塵等雜質殘留于機械間，對機械間的電氣設備的清潔產生不良影響。2.2牽引通風系統2.2.1牽引通風系統構成牽引通風冷卻系統選用車體通風方式。利用通風機再進風口側形成的負壓(一般機車內的負壓約為100-200Pa)，將車外的冷卻空氣通過側墻過濾器后壓入車內，之后牽引通風機運轉攝取冷卻空氣并加壓，壓力增大的冷卻空氣經過風道和帆布連管后吹向牽引電機，與牽引電機進行熱交換之后從牽引電機的非換向器的一端排大氣。強迫冷卻的部件為牽引電機。在牽引通風冷卻系統中，風機提升了冷卻空氣的壓力，提供了將冷卻空氣在經風道一一帆布連管而吹向牽引電機所需要的動力，其應用狀況與鼓風機一樣。牽引風道用薄鋼板制造，采用矩形截面，因為矩形風道易與車體結構相匹配，且風機出口和牽引電機進風口均為矩形結構，轉彎處都采用圓弧形，以減小渦流和局部阻力。風道從風機出口處開始就分成兩條支路，分別通向同一轉向架的兩個牽引電機，使牽引風機的風量均勻分配到兩個牽引電機。風道和牽引電機之間用帆布連管聯接。牽引通風機的風量：5m3/s；風壓：3200Pa；轉速：1480r/min；匹配電機功率：37kw，整列車裝備有兩臺牽引通風機。2.2.2牽引通風機組13-50-Ns6型牽引通風機組(也就是離心式風機及其驅動電機)的作用是冷卻牽引電動機、平波電抗器。用于牽引電機冷卻的風量較大，而且通風系統的風道較長，因此和諧型電力機車上配備了兩臺用于給牽引電機冷卻用的通風機，其結構如圖2-1所示。圖2-113-50-Ns6型牽引通風機組（1）13-50-Ns6型離心式通風機主要技術數據：風量Sm3/s、風壓3500Pa、葉輪外徑600mm、風機重量140kgo13-50-Ns6型離心式風機是由葉輪、螺線形機殼(又稱蝸殼)和進風筒等機構構成。葉輪安裝在螺線形機殼內，由大葉片、小葉片、輪毅、前環及后輪盤焊接為一體，具體構造如下圖2-2所示。葉片由3~鋼板沖壓成前彎式形狀，包括6片大葉片和30片小葉片。圖2-213-50-Ns6型通風機葉輪結構示意圖進風筒起著把周圍空氣平順地引進葉輪的作用。螺線形機殼匯集從葉輪出來的具有一定壓力的氣流，能讓氣流以盡可能小的損失流向機殼的出風口，確保圍繞葉輪出風口上所有點的氣流速度與壓力一樣，即創造氣流在螺形室中呈軸對稱的條件。當電機驅動葉輪轉動時，冷卻空氣隨著葉輪葉片的旋轉而選轉。由于存在離心力作用，使得空氣在葉輪的葉道內獲得能量，產生一定的壓力并以某一速度沿著螺線形機殼經出風口進入風道，同時在葉輪中心出現負壓，這就使得周圍的空氣經進風筒被軸向吸入，然后轉900進入葉輪，形成了連續氣流。（2）FD-280S-4型電動機主要技術參數：額定功率37kW、額定電壓380V、額定電流68A、額定轉速1480r1min、極數4、額定頻率SOHz、功率因數0.87、絕緣等級F、重量440kg。YFD-2805-4型電機在和諧型機車上的真正的軸負荷不超過23kW。型式為自行通風防護式，其構造與三相鼠籠式異步電機類似，由定子(包含機座、定子鐵心和定子繞組)、轉子(轉子鐵心、轉子繞組、轉軸)及端蓋、軸承蓋等組成。其結構見圖2-3。圖2-3YFD-280S-4型牽引風機電動機結構圖定子鐵心和轉子鐵心均按照給定圖形沖制0.5~厚DW470-50冷軋硅鋼片疊壓而成。定子鐵心外徑為423mm，內徑為280mm，鐵心長為195mm，定子為半閉口槽形，定子繞組為雙層、短距、疊繞軟繞組，F級絕緣，導線為?1.25QZ(G)-2/155高強度聚酷漆包線，三相繞組為對稱Y接，定子繞組接線原理如圖2-4所示。圖2-4YFD-280S-4型電動機定子繞組接線原理圖轉子為鑄鋁轉子結構，轉子外徑為278.3mm，共50槽，槽形為刀形槽，槽斜15mm}端環、風葉、平衡柱及槽內導條用A199.5一次鑄成，并熱套于轉軸上。機座、端蓋和軸承蓋是由HT200灰口鐵鑄造而成。定子鐵心和機座出線側筋間配有2個M16X20mm定位緊固螺釘。軸承外蓋(或加油管)上安裝有450M10X1~接頭式壓注油杯，在傳動端裝有一個2313Z1低噪音單列向心圓柱軸承，在非傳動端裝有一個313Z1低噪音單列向心球軸承。（3）YFD-280S-4型牽引通風機電動機的使用與維護1)軸承潤滑脂體積約為軸承室的1/22/3左右，不能超量。當機車運行5}7萬km時，應向軸承室加入一定量的潤滑脂。2)電機在運轉的時候，自帶的電容隨之一起聯通電路。一旦電路斷電，電容兩端的電壓不會立刻降為0，這時如果將它的兩端接通，將會產生大的電擊。因此，如果當該電機的斷電后，需要立刻對電機進行修理和維護，此時為保證維修人員的人身安全，必須先用導體連接電容的兩端，將殘留的電荷釋放掉。3)其他事項同劈相機。2.3巧機組通風系統2.3.1硅機組通風系統構成硅機組通風系統是由硅風機、風柜以及硅機組等構成的一個獨立的通風支路。硅機組通風系統的冷卻空氣從車內攝取，與硅機組進行熱交換之后經風柜、硅風機由車體排大氣。硅風柜內裝備有3個T455-8型的軸流風機，風量大小為2m3/s、風壓大小為800Pa，轉速大小為2900r/min、電動機匹配功率為4kW，硅機組下部出風口為矩形，硅機組進風筒為圓形。因此，聯接它們采用3個“天方地圓”的過渡風筒以減小阻力。3個過渡風筒并聯，且每個過渡風筒內設有一導流錐和4塊分格板。使硅機組通風比較均勻。2.3.2硅整流裝置通風機組在和諧型電力機車上裝備有3臺立式T455型用來冷卻硅整流裝置的通風機組(即軸流式風機及其驅動電機)。其組裝結構如圖2-5所示。圖2-5T455型硅整流裝置通風機組結構圖T455型硅整流裝置通風機組主要由葉輪、雙圓筒型機殼、擴壓錐、整流罩及驅動電機構成。T455型硅整流裝置通風機組在和諧型機車上為立式安裝，實際運用中軸的負荷不超過2.1kW。其結構特點為軸流式風機和驅動電機安裝在同一雙圓筒型機殼內而組成一個整體。葉輪由葉片、輪盤及襯套組成。葉片、輪盤材料為ZAL104鑄造鋁合金，襯套為HT200灰口鑄鐵，鑄結于輪盤中心。葉輪直接安裝在電機軸上，電機依靠法蘭端蓋上面的螺孔和通風機機殼內套法蘭聯接。當電動機驅動葉輪轉動時，轉動葉輪上的葉片對周圍空氣產生作用力。使空氣由吸入端壓向排出端，形成具有一定風速的沿著軸向流出的連續氣流。風機氣流由上往下，從出口端視之，風機轉向為順時針方向。驅動電機在結構上類似于三相鼠籠式異步電動機，是由定子(機座、定子鐵心、定子繞組)、鑄鋁轉子(轉子鐵心、轉子繞組、轉軸)、端蓋和軸承蓋等組成。在定子與轉子間存在0.45~的間隙，具體構造如下圖2-6所示。圖2-6T455型電動機結構圖定子鐵心和轉子鐵心都是按照給定圖形選用o.s}厚W470-s0冷軋硅鋼片沖片疊壓而成。定子鐵心外徑17smm，內徑98mm，鐵心長為11Omm，槽形為半閉口槽，定子繞組為單層同心式繞組，B級絕緣，導線為?l1.OQZ(G)-2/155改型高強度聚酷漆包線，三相繞組為對稱Y接，定子繞組原理見圖2-7。圖2-7T455型電動機定子繞組接線原理圖轉子為鑄鋁轉子結構，轉子外徑為97.1mm，槽形為刀形槽，共22槽。端環、風葉、平衡柱及槽內的導體用AL99.5一次性鑄造而成，并熱套于轉軸上。端蓋與軸承端蓋等均為HT200灰口鐵鑄造而成。在電機安裝座與定子鐵心之間裝有一個M8X10mm定位用的緊固螺釘。整機裝備有兩個加油管，從圓形的通風機殼外壁一直延伸至軸承蓋油室，每根一個M8直通式壓注油杯，兩端各裝備一個306Z1低噪音單列向心球軸承。2.4制動通風系統2.4.1制動通風系統構成制動通風系統系由通風機、過渡風道、制動電阻柜等構成一個獨立的通風支路。冷卻空氣由通風機從車體下方空間攝取，由通風機加壓之后，克服過渡風道的阻力直接流向制動電阻，與制動電阻進行熱交換之后從車頂百葉窗排大氣。制動通風系統支路配備TZTF5.64#型軸流式風機，風機前為進風筒，風機后為過渡風筒，兩組支路并聯后吹向制動電阻，總風量為兩個風機的風量之和，風量7.77m3/s、風壓1773Pa、轉速2920r/min、匹配電機功率22kW，全車配有2臺通風機。2.4.2制動電阻通風機組TZTF5.6A型立式制動電阻通風機組(即軸流式風機及其驅動電機)，其作用是降低制動電阻柜的溫度。由于所需風量大，而且風道較短及受到安裝位置的限制，因此采用軸流式通風機。在和諧型機車上裝設有兩臺，其組裝結構如下圖2-8所示。圖2-8TZTF5.6A型制動電阻通風機組（1）TZTF5.6型軸流式通風機TZTF5.6A型制動電阻通風機組，主要是由葉輪、進風筒、出風筒、主風筒及驅動電機等構成。在和諧型機車上為立式安裝，實際運用中軸荷負載不大于14kW，其結構特點為軸流式風機和驅動電機安裝于出風筒的支撐筒內而成為一個整體。葉輪裝于主風筒內，其葉片和輪盤用A1CuTi鋁合金和輪毅(由鑄鐵HT200制成)鑄造為一個整體。葉片呈流線形，共有13片。輪毅與驅動電機的配合方式為鍵槽連接，葉輪的具體構造如下圖2-9所示。圖2-9葉輪結構示意圖進風筒為收斂式，整流罩是由鑄鐵鑄造而成直接安裝于葉輪之上，它能平順地吸入周圍空氣，以減少噪音，提高風機效率。出風筒是由整流片、支承筒、外環等部件焊接而成，一端用螺釘固定在主風筒上，另一端與制動電阻柜連接。出風筒起到把從葉輪排出的氣流變為軸向的作用。出風筒的支撐筒由16~鋼板制成，起著支撐電機的作用，外筒是由4mm鋼板制成，內有17片導流片均布在圓周，是葉輪出風的通道。當電動機驅動葉輪轉動時，由于葉輪轉動對周圍空氣產生的升力作用，使空氣經進風筒沿軸向流入，并在葉輪的葉道中獲得能量而產生一定的壓力，然后經出風筒形成具有一定風速的沿著軸向流出的連續氣流。軸流式風機葉輪的形狀與離心式風機葉輪的形狀不同，葉片剖面呈機翼形，它的作用原理可根據機翼理論來說明。（2）驅動電動機驅動電機是由定子(機座、定子鐵心、定子繞組)、鑄鋁轉子(轉子鐵心、轉子繞組、轉軸)、端蓋和軸承蓋等部件組成，在結構上類似于三相鼠籠異步電機。在定子與轉子間存在1.2mm的氣縫，其具體結構如圖2-11所示。定子鐵心和轉子鐵心均按照給的設計圖選取厚0.5mm的W470-50冷軋硅鋼片沖片疊壓而成。定子鐵心外徑為290mm，內徑為160mm，鐵心長170mm。定子槽形為半閉口槽。定子繞組為雙層、短距、疊繞軟繞組，F級絕緣，導線為?1.4QZ<G)-2/155改型高強度聚酷漆包線，電機三相繞組連接方式為對接Y形連接，定子繞組接線原理如下圖2-10所示。圖2-10TZTF5.6A型驅動電機結構圖轉子為鑄鋁轉子結構，轉子外徑157.6mm，槽形為半閉口刀形槽，共28槽。端環、風葉、平衡柱及槽內導體用A199.5一次性鑄造而成，熱套于轉軸上。端蓋及軸承蓋等部件都是用HT200灰口鐵鑄造而成。在電機安裝座與定子鐵心之間裝有1個M12X14~定位用緊固螺釘。整機裝有2個從電機殼外壁一直延伸至軸承室油室加油管，每根油管上裝有1個450M10X1mm接頭式壓注油杯，在傳動端安裝了一個46311單列向心推力球軸承，而非傳動端則安裝了一個311Z1低噪音單列向心球軸承。圖2-11TZTF5.6A型驅動電機定子繞組接線原理圖2.5主變壓器通風系統2.5.1主變壓器通風系統構成主變壓器通風冷卻系統系由牽引變壓器油散熱器和TZTF6.0#型軸流式風機組成的一個獨立的通風支路。冷卻空氣由列車內部攝取，經通風機加壓之后克服過渡風道的阻力流向油冷卻換熱器，與之進行熱交換之后從車底排大氣，變壓器油通過油泵循環在油冷卻散熱器中與冷卻空氣進行熱交換而降溫的。變壓器風道的風機前為進風筒，風機后為過渡風筒，過渡風筒后為油散熱器。變壓器通風機風量全部經由散熱器排大氣。風機的風量大小為6.25m3/s、風壓大小為1600Pa、轉速大小為2950r/min、電機匹配功率為16kW，整列車裝有1臺風機。2.5.2主變壓器通風機組TZTF6.0G型立式主變壓器通風機組(即軸流式風機及其驅動電機)的作用是冷卻主變壓器油散熱器，由葉輪、進風筒、出風筒、主風筒及驅動電機等部件構成在和諧型電力機車上為立式安裝，在實際運用中軸負荷不大于11kW，其結構特點為軸流式通風機和驅動電機安裝于進風筒的支承筒內而成為一個整體。因為主變壓器產生的產熱量比較大，所以需要的冷卻空氣的量也比較大，還有允許的風道長度較短及安裝的位置受到限制等條件，所以主變壓器通風機選取軸流式通風機。該通風冷卻機組豎立安裝于油冷卻器的上方，冷卻空氣由車頂攝取，吸收了油冷卻器的熱量后由車體底部排大氣。其具體組裝結構如下圖2-12所示。圖2-12TZTF6.OG型主變壓器通風機組（1）軸流式通風機其葉輪安裝在主風筒內，葉片和輪盤用A1CuTi鋁合金和輪毅(由HT200灰口鑄鐵制成)鑄成一體。葉片呈流線形，共有10片。輪毅通過鍵固定在驅動電機的軸上，葉輪結構如圖2-13所示。圖2-13葉輪結構示意圖進風筒形式為收斂式，由鑄鐵鑄造而成的整流罩直接裝于葉輪之上。它的作用是能夠平順地將周圍空氣吸入，以減少噪音，提高風機效率。電機固定在進風筒的支承筒上。出風筒由鋼板制成的整流片、支承筒、外環等零件焊接而成。它的一端用螺釘固定在主風筒上，另一端與主變壓器冷卻系統聯接。當電動機驅動葉輪轉動時，由于葉輪轉動對周圍空氣產生的升力作用，使空氣經進風筒沿軸向流入，并在葉輪的葉道中獲得能量而產生一定的壓力，然后經出風筒形成具有一定風速的沿著軸向流出的連續氣流。2.5.2.2驅動電動機驅動電機的結構類似于三相鼠籠異步電機，是由定子(機座、定子鐵心、定子繞組)、鑄鋁轉子(轉子鐵心、轉子繞組、轉軸)、端蓋和軸承蓋等部件構成。在定子與轉子之間存在0.9mm的氣隙，具體結構如下圖2-14所示。圖14TZTF6.OG型電動機結構圖定子鐵心和轉子鐵心都是按照給定的設計圖選取厚0.5mm的W470-50冷軋硅鋼片沖片疊壓而成。定子鐵心外徑為260mm，內徑為1SOmm，鐵心長143mm。定子槽形為半閉口槽。定子繞組為雙層、短距、疊繞的軟繞組，絕緣級別F級，導線為?1.3mm和?1.4QZCG)-2/155改型高強度聚酷漆包線，三相繞組連接方式為Y型對稱連接，定子繞組接線原理如下圖2-15所示。轉子為鑄鋁轉子結構，轉子外徑：148.2mm，槽形為半閉口刀形槽，共26槽。端環、風葉、平衡柱及槽內導體均選用A199.5一次性鑄造而成，熱套于轉軸上。端蓋與軸承蓋等部件都是選用HT200灰口鐵鑄造而成。在定子鐵心與電機安裝座之安間裝有2個用于定位的M12X16mm緊固螺釘。整機安裝有2個從通風機圓形機殼外壁一直延伸到軸承室油室的加油管，每根油管上安裝有1個M10x1mm直通式壓注油杯，在傳動端裝有一個46310Z1單列向心推力球軸承，在非傳動端裝有一個310Z1低噪音單列向心球軸承。2.6通風機的分類和比較2.6.1通風機的分類通風機有很多不同的類型，針對不同的特點將會有不同的分類方法，常見的分類方式有如下4種：（1）根據風機葉輪內氣流的流動方向的不同，可分為離心式風機和軸流式風機兩類。其中離心式風機的氣流沿軸向流入葉輪，通過葉輪后變為徑向流出，軸流式風機中的氣流沿軸向流入葉輪，通過葉輪后仍沿軸向流出。（2）依據通風機所產生的風壓大小，能夠將風機分為全壓力不超過1000Pa的低壓風機、全壓力在1000^-3000Pa之間的中壓風機和全壓力超過3000Pa的高壓風機三類。（3）根據風機葉輪進風口數目的不同，能夠將風機分為單側進風風機和雙側進風風機兩類。其區別主要在于單側進風通風機只有一個進風口，而雙側進風通風機有兩個進風口。（4）根據風機葉輪數目的不同，可將風機分為單級通風機和兩級通風機兩類。本文根據以上敘述的分類方法（1），分析比較了離心式風機與軸流式風機的基本特征。2.6.2離心式風機和軸流式風機的比較離心式風機與軸流式風機在電力機車上都得到了廣泛的應用，由于他們各自具有不同的工作特點和特性，因此應用于各自的場合不能夠互換。本文將從以下的四個方面來分析比較兩種風機的工作特點和特性。（1）適用范圍。一般情況下當工作場合所需氣體流量比較小、風壓比較大、轉速比較低時，應選用離心式風機。相反，如果遇到工作場合所需氣體流量比較大、風壓比較小、轉速比較高的情況，應該選用軸流式風機。如果當風壓不超過1000Pa時，應盡量選用軸流式風機。另外，由于軸流式風機的特性曲線的有效部分陡斜，所以較適用于通風阻力變化較大，而流量變化較小的地方；由于離心式風機的特性曲線有效部分較平緩，所以較適用于通風阻力變化較小，而流量變化較大的地方。（2）基本結構。離心式風機的構造相對簡單，拆卸、維修以及保養比較便捷，但是由于其體積通常都比較龐大，所以安裝時所占用的空間也比較大，另外離心式風機的質量較大，轉動速度也比較低，傳動方式十分復雜。反之軸流式風機的結構相對離心式風機來說比較緊湊，體積較小，質量比較小，因此高速電機能夠直接被用作帶動軸流式通風機，另外雖然軸流式通風機的傳動方式相對簡單，但是其構造精細，所以這給通風機的拆卸維修保養帶來了麻煩。（3）工況調節。通過改變通風機轉速來調節通風機的工況同樣適用于離心式風機和軸流式風機，由于調節通風機轉速基本不用人為操作，因此經濟性優良，而被作為通風機工況調節的最優良的方法。此外，還可以調節軸流式風機葉輪葉片的安裝角度、或者是改變風機的葉輪級數以及葉輪數量等進行工況調節，這種工況調節方法的經濟性也比較良好。而離心式風機的工況調節通常選用閘門調節法，該調節方法會產生較大的風阻，而且不經濟。同時，轉速調節和導流器調節的方法也可用于離心式風機的工況調節，但這兩種調節方式應用范圍均比較局限且調節過程非常繁復，不具備通用性而未能廣泛的推廣和應用。（4）實際性能。由于軸流式風機的風壓較小，流量較大，因此反風方法較多，反之離心式風機風壓較大，流量較小所以它的反風方法比較單一。在聯合運行的工況中，因為軸流式風機運行的特征曲線近似于馬鞍形，所以在運行中不穩的工況點有可能出現，聯合工況的運行穩定性較差。反之離心式風機的聯合運行工況就相對可靠。此外，軸流式通風機在工作的過程中產生較大的噪聲，所以軸流式風機在運用時應合理的選用降噪方式進行降噪處理。通常離心式風機的平均效率會低于軸流式風機，但是其最高效率卻高于軸流式風機。3通風冷卻系統故障分析與改進措施3.1輔機順序后動控制電路缺陷的分析與改進3.1.1原控制電路的工作原理根據本文第四章第2小節的介紹，當和諧型電力機車過分相區時，司機僅僅按下“主斷合”按鍵，斷開主斷路器，司機操縱臺上的其余按鍵開關都保持原狀；當列車行駛到下一供電區間后，司機再次按下“主斷合”控制按鈕，主斷路器閉合，490號電路通電，待劈相機成功啟動后，507電路通電(如圖5-1)，然后根據具體情況對其他輔助電機進行啟動控制：（1）如果主風缸的壓力超過750kPa，547KP風壓繼電器的輔助開關觸頭保持斷電狀態，空壓機不會再列車通過分相區后開啟，而此時通風機則采取常用方式開啟運行。（2）當主風缸空氣壓力降低到750kPa以下時，547KP的輔助觸點接觸，空壓機開始運行。要避免空壓機和通風機一起接入電路，所以線路中加入了控制空壓機與通風機按順序啟動的35KA繼電器。因為此時16KM，17KM空壓機接觸器閉合，35KA斷電，從而切斷了通風機接觸器的電源。3.1.2原控制電路存在的問題（1）和諧型電力機車屬于輸送乘客的機車，需要將壓縮空氣輸一送到它后面的列車總風管和制動管，所以對風量的要求比較大，主斷路器在列車過分相之后進行合閘工況時需要通風冷卻，這種情況下風壓繼電器往往處在臨界工況。在劈相機開啟成功之后，507號電路處于通電狀態，一號風機開始投入使用。若這時主風缸空氣壓力恰巧降到750kPa以下，則風壓繼電器547KP切換到通電狀態，一號壓縮機開始運行。二號壓縮機與二號風機在延時3秒后也將同時開始運行，發生二次啟動過載的狀況。（2）若劈相機發生故障，必須把劈相機隔離開關15QS調至故障檔位，啟動電阻轉換開關5QP調至電容檔位，一號通風機通過電容分相啟動后發揮劈相機的作用。這時，若主風缸空氣壓力降到750kPa以下，風壓繼電器547KP的聯鎖觸點接通，壓縮機將開始運行。如此，二號風機與空壓機一起開啟，發生啟動過載的狀況。圖3-1改進前及改進后的輔機順序啟動控制電路3.1.3改進方案若要讓機車在過分相區后通風機和壓縮機不同時啟動，只需使壓縮機在通風機之前開始運行，即讓壓縮機先運行6秒，再由35KA接通通風機接觸器電路。改進電路為圖3-1中矩形框中部分。下面是改進后的電路工作過程：（1）若機車正常運行，通風機及各輔機均正常運行，風壓繼電器547KP控制壓縮機的運行狀態。在機車過分相區時，主斷路器分閘，507號電路斷電，各個輔機停止運行。過分相區后，主斷路器閉合。待劈相機成功開啟后，507號電路接通，這時由于通風機、壓縮機按鈕開關沒有斷開，548號電路經時間繼電器41KT常閉觸點、過分相故障隔離開關40QS讓550號電路通電，壓縮機開始運行。延遲6秒后，繼電器35KA通電，通風機才開始運行。在這10秒的泵風時間內，主風缸空氣壓力升高值不超過20kPa，不會達到最大值。（2）若劈相機發生故障，選取一號風機取代劈相機工作時，列車在通過分相區后41KT的常開觸點斷開508-526號電路，526號電路通電，不受18KM聯鎖的控制，只受35KA聯鎖的控制。一號通風機啟動成功，507號電路通電，因時間繼電器4IKT常閉觸點閉合，壓縮機首先開始運行。經過6秒，順序啟動中間繼電器35KA通電，二號通風機開始運行。在壓縮機運行10秒后，時間繼電器41KT通電，其常開觸點再接通接觸器18KM聯鎖觸點，解決了壓縮機和二號通風機一塊啟動的問題。3.2變流器風道故障及改進措施3.2.1故障現象及分析在和諧型電力機車變流器的通風冷卻系統風道上面裝有三個常開觸點串聯在控制電路之中的風道繼電器。在遇到變流器通風冷卻系統發生故障、任意一個繼電器故障、風道內無風或者供風壓力低于294kPa的情況下，相對應的風道繼電器常開觸點就不能閉合，風速延時控制回路不能導通，風速延時繼電器11KT的線圈不能通電，致使繼電器25KA的線圈也不能通電，在司機室微機顯示屏上表現為“預備”燈不滅，形成不了牽引回路。自從和諧型電力機車開始運行以來，變流器風速保護回路一向運行正常，但在某一段時間內變流器風道接連發生故障。因為在車輛行駛時，司機確定不了繼電器的工作情況，當司機確認了風機運行正常之后，常常把“變流器風道故障”轉換開關38QS調至“故障”檔位。如此就等于短接了串聯在一起的三個變流器風道繼電器常開觸點，所以風速保護回路也就發揮不了應有的作用了。即使這時機車仍然能夠帶故障工作，但是一旦變流器柜冷卻系統發生故障，硅整流元件就會因為沒有及時冷卻而燒損，發生機破事故。所以，“變流器風道故障”轉換開關38QS不能長時間地打在“故障”檔位，置“故障”檔位只能當做一種緊急方案。要研究產生變流器風速保護電路故障的原因，按照以往的經驗可從以下三方面著手。第一，檢查變流器風機電機(7MA，9MA.11MA)，只要任意一臺電機轉速降低或者發生故障，就會導致變流器冷卻系統供風量達不到動作的風量值，風道繼電器不動作，不能接通風速延時保護電路。若司機在列車運行過程當中，按下了“通風機”按鈕，牽引通風機成功啟動之后，司機操作臺的微機顯示屏上的“硅風機”指示燈也熄滅了，三臺風機也接連正常啟動，那么這第一個原因就可以被初步排除掉了。第二，檢查是否存在風道不暢通或堵塞現象，從而導致變流器風道繼電器達不到動作需要的風量值而不能閉合。若想確認這一點，需要詳細地檢查包括變流器柜頂部前后兩個風道、下部風柜以及與風道繼電器相連的小風管在內的整個通風系統，有無發生風道堵塞現象。第三，檢查變流器風道繼電器，確定是否因自身的機械故障而導致繼電器失效或動作響應慢，造成風速保護控制電路沒有正常接通的故障。如果是因為這個原因，那么僅從故障現象來看，由于這三個風道繼電器在控制電路中是以串聯方式控制的，因此并不能夠確定是哪個繼電器出現故障，接下來就必須進行試驗或解體檢查。3.2.2試驗與處理如果要進一步確定變流器風速故障的原因，可以進行跟車試驗。試驗方法是在每個風道繼電器(7KF，9KF，11KF)的常開觸點上均并聯一個DC110V的小試燈，電路圖見圖3-2。在車輛運行過程中可以利用小試燈的明滅判斷繼電器的動作狀況：若小試燈熄滅，則其對應的繼電器處于正常閉合狀態(因為繼電器閉合而將小試燈短接)；若小試燈點亮，則其對應的繼電器處于斷開狀態。待機車入庫后再檢查繼電器的狀態，同跟車試驗的結果相符，即發亮的小試燈所對應的繼電器確實存在機械變形或機械損傷，繼電器的動、靜觸點都存在一定程度的燒損痕跡，動、靜觸點錯位，接觸面積過小，動作行程較大，膜片上下方的兩個密封墊圈位置不準、變形，導致繼電器不能夠正常工作。根據跟車試驗以及之后的檢查結果，對出現故障的風道繼電器進行相應的檢修工作，包括校準膜片位置、調整動靜觸點開距等，均取得了不錯的成果。圖3-2并聯在風道繼電器上的小試燈3.2.3改進措施因為和諧型電力機車的小修周期要長于一般的內燃機車小修周期，并且風道繼電器在風速控制電路中屬于使用頻率較高的元件，容易產生機械損傷或變形，因此，可以在輔修時重點檢修風速冷卻系統，尤其是風路及控制電路。具體措施如下：（1）用小風管疏通風路(尤其是與風道繼電器相連的風路)；（2）檢查進風口有無異物堵塞；（3）檢查緊固螺釘是否緊固到位，確保風路的氣密性；（4）解體檢查風道繼電器，打磨、調整接觸不良的動、靜觸點；（5）檢查膜片的安裝和密封圈的狀態是否良好；（6）在小修時加強校驗繼電器，更換性能不良的配件；（7）對走廊上的濾塵網進行定期拆下清洗，確保良好的通風性能。3.3防止晶闡管散熱片燒損的電路改進3.3.1故障現象和諧型電力機車在某些時期，特別是在天氣惡劣的冬季，再加上環境污染問題，運行環境日趨惡化，頻繁發生“污閃”、瓷瓶爆裂、電氣設備短路起火燒損等事故。曾經多次發生過機車的硅整流柜通風機出風口處有許多火星落下，好在發現得比較及時，事態沒有進一步惡化，然而還是嚴重影響了鐵路運輸的正常秩序。3.3.2原因分析經過事后對事故機車的仔細檢查，發現上述故障現象都是因晶閘管散熱片燒損引發的。經分析認為，主要由下面這幾個方面的原因引發該故障現象：（1）操縱原因當機車牽引列車越過進站信號機進站停車時，司機把主手柄歸“零”，讓機車惰行直到進站停車。由于要顧及到降低司機室噪音以及節能等因素，這個時候司機常常把通風機順序啟動開關6SK斷開，停止所有的通風機。但是機車進站時的速度依舊較快，會卷揚起車輛走行部下方成分復雜的雪屑或塵土等細小顆粒物質，從硅風機出風口吸進車輛內部，一些濕度較大的顆粒物粘附在晶閘管散熱片上，積少成多，既讓散熱片的散熱性能降低，還伴隨著電器絕緣水平的下降，使該處放電燒損的概率大大增力口。（2）空氣污染嚴重和天氣影響我國北方城市大多屬于重工業城市，環境污染問題更為明顯，空氣中有大量的成份比較復雜的顆粒狀懸浮物(其中一部分屬于是導電介質)，這將減弱機車的空氣冷卻能力。在含有這些成份復雜且濕度較大的冷卻空氣通過晶閘管散熱片時，不免會在散熱片上的晶閘管極間引發放電起火而燒損設備，導致機破。特別是遇到大雪這樣的惡劣天氣時，在機車硅風機的出風口處往往會存有積雪，致使通風口的通風面積嚴重減小，大大削弱機車的冷卻能力。3.3.3改進措施為了避免機破，在機車進站時如果開啟所有的通風機，不僅大大增加耗電量，還使司機室噪聲污染嚴重，干擾司機室操作人員的正常工作。考慮到上述情況的發生，現對和諧型電力機車原有的硅風機電路進行一些改進，以實現在機車進站時，單獨讓硅風機運行，其他輔機均停止運行。如此，既能夠減小司機室的噪聲污染，為操縱人員提供一個比較舒適的工作環境，降低其操作的出錯率，又能夠避免類似機破事故的發生，提高車輛的安全正點率。此外，還可以節約電能，減少運營成本，間接地提高經濟效益。該電路的改進方案見圖3-3。改進方案的詳細說明如下：（1）把司機操縱臺上面的備用琴鍵開關設置成9SK，作為硅風機的控制開關；（2）把19KT的常閉聯鎖連接到通風機順序啟動開關6SK下方的508號電路上，起到順序啟動牽引風機、變壓器油泵、變壓器風機、制動風機等輔機的控制功能；（3）把順序啟動中間繼電器35KA通過531號電路和9SK與507號電路連接；（4）被通風機順序啟動開關6SK控制的風機，僅當硅風機啟動