许 渊
中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 064000
摘要：近年来，我国加大了对铁路运营的研究力度，尤其是与人们日常生活息息相关的动车组列车更是受到重视，复兴号的上线运营，大幅度提高了动车组列车的速度。但在动车组列车不断发展的同时，也存在着一些问题，牵引电机就是其最容易发生故障的部件，所以需要对动车组牵引电机的常见故障进行分析并及时处理，保证动车组列车安全稳定运行。
关键词：CRH3型动车组牵引电机温度传感器故障改进
前言：CRH3型动车组为实时监测轴箱、齿轮箱和牵引电机状态，在每个轴承及牵引电机定子处均安装有温度传感器，当温度超过预警报警门槛值时，动车组将自动采取封锁牵引、降速运行或者停车等措施。动车组运用过程中，发生多起因温度采集不可靠、温度传感器故障、轴承温度超温影响列车运行秩序的问题，研究制定此类故障的预防措施，对保证动车组行车安全具有重要意义。
一、 CRH3 型动车组牵引系统组成
长编动车组牵引传动系统采用8 动8 拖的动力配置，全列由四个牵引单元组成，每个牵引单元由一台变压器、两台变流器和八个牵引电机组成，全车共计32 台牵引电动机。全列轮周牵引总功率为18400kW，最高运行速度为380km/h，最高持续运行速度为350km/h。牵引变压器是动车组主要动力来源之一，如图1-1。变压器的主要电压制式为：额定电压为1AC 25kV/50Hz。其次级绕组为牵引变流器提供电能。电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计的主要功能是对主变压器运行状态进行监控和保护。在接触网电压的波动范围内，经过主变压器输出的电压、电流及功率满足动车组的牵引和再生制动的指令。1.2 牵引变流器每一个牵引变流器由2 个4 象限斩波器（4QC），一个带串联谐振电路的中间电压电路，1 个过压限制器(MUB) 以及1 个脉冲宽度调制逆变器（PWMI）组成。在变流器中使用的半导体是具有6.5 kV 关断电压的水冷IGBT。牵引电机长编CRH3 型动车组有32 个牵引电机，这些电机被安装在下列动力转向架上：头车01/16，动车03/14，动车06/11 和动车08/09。动力转向架的每一条轮对都装有一个牵引电机，电机被相对于列车方向横向安装在转向架上。牵引电机采用1TB-2019 型号的4 极3相异步电机。采用强迫风冷却。采用温度监测方式以保护牵引电机过热。
二、常见故障分析
1.齿轮箱温度传感器故障。齿轮箱温度传感器结构有别于轴箱温度传感器，为单通道设计。将齿轮箱大小齿轮轮侧和电机侧轴承温度测量数据转化为ＭＶＢ格式的网络数据周期性的发给ＴＣＵ，ＴＣＵ 在检测状态（是否处于正常状态）的同时，周期性的检测轴承温度。现场运用中，齿轮箱温度监测故障现象有温度不显示、温度跳变、与同车温差大３种，故障原因多为或者温度传感器故障，也有少数因齿轮箱油金属含量超标导致的与同车温差大故障。 牵引电机冷却装置故障动车组每个动车转向架安装有两台使用强迫风冷却的三相交流异步牵引电机。冷却风机安装在车下设备舱内（该处裙板带有通风格栅用于空气从车外流入），风机转动将冷却空气经集成风道送达每个电机顶部的进气口，冷却空气流过定子内的轴向空气管路和转子铁芯后，经电机侧面出风口排出，从而达到为牵引电机定子冷却目的。冷却风机为三相异步双速电机，在满足电机定子冷却需要的前提下，冷却风机转速在高速和低速之间切换。当风机内部发生轴承卡滞、三相阻值不平衡等故障时，风机将停止转动，此时不能满足牵引电机运行需求，从而导致牵引变流器封锁牵引并报出故障代码２５０６（牵引箱风扇：ＭＣＳ关闭）。牵引电机冷却风机设计有独立的高速、低速供电电路，列车网络控制系统会根据车辆运行状态输出风机高速或者低速运转指令来控制相应回路的建立。
冷却风机在高速和低速之间的功能转换，是由ＴＣＵ 根据风机供电状态、辅助变流器启动数量和牵引电机定子温度控制。风机正常启动时，直接启动高速；当风机高速供电电路故障、辅助变流器启动数量低于３个或者定子温度低于９５℃时，将启动低速；列车正常运行，高速风扇发生故障，牵引力降低２５％。牵引电机冷却装置通过三层非封闭式圆形管壁组成空气过滤器，空气过滤器外部有防护格栅进行保护并阻挡大块异物。每个过滤层都会阻挡异物灰尘，被阻挡的异物灰尘堆积在下方的沟槽内。经过三层阻挡式过滤，将较为干净的气体送入风道冷却牵引电机。当空气过滤层背面沾有灰尘或絮状物时，牵引电机通风量减少、冷却效果下降，将导致电机定子温度超温故障，动车组运行中须停车检查，严重影响列车运行秩序，这一故障须引起运用部门足够重视。牵引电机通风装置空气过滤器背面絮状物。因此，当温度传感器或者设备发生故障时均会造成ＴＣＵ 无法采集牵引电机或者齿轮箱温度，导致牵引丢失。
三、故障预防
1.故障预防。温度监测发生温度跳变、单通道温度监测失效故障多与温度传感器绝缘老化有关。动车组走行部温度传感器安装在轴箱、牵引电机及齿轮箱壳体上，运用过程中从安装基座侵入水份会使传感器防护等级下降，导致传感器自身出现故障，从而引起温度监测故障。目前，为了防止传感器进水、异物击打问题，动车组出厂前在安装座处加装了防水胶泥。但是运用中发现在雨雪、寒冷、炎热天气中，胶泥易发生开裂、掉块问题，对传感器的防护能力减弱。通过在胶泥外部加装尼龙纱网，很的解决了这一问题，并且已在轴端速度传感器、温度传感器取得了良好的运用考核效果.防控牵引电机冷却装置故障可从以下两方面入手：（１）对牵引电机冷却风机进行动平衡检查风机启动后，通过电脑软件进行高速、低速转换，检查通风机有无偏磨、异常振动、卡滞现象，提前发现、更换问题风机。（２）定期清洁进风装置进入夏季前，运用部门可对牵引电机冷却装置过滤器进行一轮深入清洁，主要是清除附着在过滤器内部的毛絮、灰尘等异物。清洁完毕后，将风机切换至高速模式，在电机传动端出风口位置利用风速测量仪测量牵引电机通风量且风速值不低于１０ｍ／ｓ。
2.应急处理与维修方案。用Monitor 检测以下四个电机定子的温度，通过对比分析可以判断出故障位置；检查温度传感器输入接线有无松动。当动车组处于静止停车状态时，通过主控制器的零位确认使牵引系统自动恢复；如果频繁发生故障或者无法恢复：在“开关，牵引”页面上切除牵引变流器；大约30s 后闭合真空断路器；动车组以减少25%的牵引功率运行。当列车处于运行状态时，如果频繁发生故障或者无法恢复：在“开关，牵引”页面上切除牵引变流器；大约30s 后闭合真空断路器；动车组以减少25% 的牵引功率运行。动车组在检修时，首先用Monitor 检测以下几个电机的温度，对比分析后找出故障发生的位置，第二步检查COMPACT Pt100 模块中的温度传感器输入位置的接线有无松动，安装是否正常，排除异物撞击的可能性；第三步是检查COMPACT Pt100 模块的功能和状态是否正常，不正常时则需要更换；第四步是检查牵引电机的各个温度传感器是否故障，利用万用表检查接线是否存在短路以及断路的情况，检查传感器的阻值是否符合标准，有不正常的测量结果则需要更换。
结束语：牵引电机是动车组的关键大部件，其发生的每一条故障对于动车组的安全运行均存在严重的影响，因此对于牵引电机故障的统计、整理、分析和风险研判尤为重要，在应用中不断地积累经验，以实现动车组运用工作的高效性，安全性。
参考文献：
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