HXD2型机车

HXD2型机车（共4篇）

HXD2型机车 篇1

底架是电力机车主要承载部件, 是机车车体内各部件及设备的安装基础, 主要承载并传递着牵引力。HXD2型电力机车是大同电力机车有限公司 (以下简称同车公司) 与国外一家公司联合开发的8轴大功率万吨重载机车。该车型底架由底架Ⅰ端、Ⅱ端组装, 低位牵引横梁组装, 边梁、纵梁等主要部件组成, 组焊工艺中含有6个关键工序, 关键工序能否同步实施决定着底架的生产能力和产品质量的高低, 为了提高底架生产效率, 保证制造质量, 笔者对此底架实施了工艺创新和优化。

1 技术引进的外国公司与同车公司生产状况比较

因铁路运输事业发展以及国内企业生产经营方式的要求, 同车公司生产目标要求达到月产15台HXD2机车, 而技术引进的外国公司月产只有2~3台机车, 完全采用外国公司的生产工艺, 生产能力不足以满足同车公司的生产经营目标和机车合同交付的要求。鉴于这种状况, HXD2机车底架组焊工艺改进势必进行, 力求做到既保证技术引进的生产工艺在生产过程中严格执行, 又能创新国产HXD2机车底架工艺, 制定优于技术引进的底架组焊工艺, 进而提高生产效率, 确保公司生产经营目标。

2 底架组焊工艺中制约底架生产效率的瓶颈

通过对技术引进的HXD2机车底架组焊工艺的认真分析和首台试制情况, 发现该工艺制约底架生产效率的瓶颈是底架关键工序之一, 边梁与端梁对接部位即连接板, 实现不了与其他关键工序的同步作业, 主要原因是:第一, 技术引进的原底架工艺规程中对组焊连接板的要求很高。需要现场对底架组对左 (右) 边梁与Ⅰ、Ⅱ端组装之间研配14~20 mm的连接板。第二, I、II端组装吊装组对时无定位基准, 底架总长需要反复调整, 导致Ⅰ、Ⅱ端组装与边梁之间间隙值不确定, 使底架总成后底架长度没有唯一性。第三, HXD2机车底架工艺改进前, 在生产中主要面临两个问题, 一是因车体车间无加工能力, 按照原工艺流程从测量出间隙值到组焊工人拿到经加工合格的连接板至少需要2~4 h;二是边梁的研配量达到4~7 mm, 工艺中要求切割砂轮进行研配, 禁止使用火焰切割, 研配时间约需4 h。这一工艺严格执行下来需要一天的时间, 满足不了公司一天生产一节车的要求, 因此必须对该工艺创新和完善。

3 针对实际情况应采取的措施

为了实现一天生产一节HXD2机车底架, 从控制左 (右) 边梁长度和固定连接板厚度着手, 首先减少左 (右) 边梁的研配量, 实现边梁研配量不大于1 mm;其次使连接板厚度加工工序提前, 或者有符合厚度要求的钢板, 可以不加工直接使用, 实现HXD2机车底架关键工序同步作业, 满足HXD2机车底架批量要求。

1) 控制左 (右) 边梁的长度。产品图纸要求边梁长度为 (8 032±4) mm。根据技术引进的工艺, 边梁的备料长度为8 044 mm, 该长度是根据焊接收缩量计算出来的, 该工艺中焊接收缩量系数取t=0.001 5 m, 焊接收缩量长度计算结果约为12 mm。考虑到国内钢材与国外钢材在成分、机械性能上的差异, 焊接收缩量也存在着差异, 国内焊接收缩量系数经验值为t=1/1 000 m, 焊接收缩量长度计算结果约为8 mm。根据理论计算结果, 备料尺寸应为8 040 mm。

2) 底架边梁按技术转让的原组焊工艺实施验证情况。HXD2机车上批量期间, 边梁的备料尺寸按技术转让时提供的8 044 mm生产, 组对后使用机械手进行焊接。对焊前、焊后长度进行跟踪, 测量边梁焊接后的长度为8 040 mm。边梁总长比产品图纸要求的上公差大4 mm, 相应的边梁研配量就增加了4 mm。而且边梁的端部还开有5 mm坡口, 研配后需要重新开坡口, 此时只能用砂轮手工研磨的手段实现, 不适应批量生产要求。

3) 综合理论计算底架首台试制及小批量生产情况以及图纸产品设计公差±4 mm。根据边梁外板工艺尺寸=边梁外板基本尺寸+焊接收缩量-尺寸公差调整值, 边梁外板的备料尺寸由8 044 mm修正为8 033 mm。经过10台车的验证, 实现了HXD2边梁研配量不大于1 mm。

4) 边梁研配量攻关后, 需要解决连接板加工滞后问题, 产品图纸要求连接板厚度值在14~20mm之间, 为实现关键工序同步作业的目标, 达到提高HXD2底架组对效率的目的, 对HXD2底架总成工艺进行了优化。另外, 结合既有机车底架成熟制造工艺, 对HXD2机车底架组焊工装进行改造, 在HXD2底架组焊装两个端部增加底架外形定位基准, 且在定位基准处增加夹紧装置, 作为组对Ⅰ, Ⅱ端组装的基准。底架组焊工装改造后, 既控制了底架长度尺寸, 又方便了吊运组装。底架总成后Ⅰ, Ⅱ端组装与边梁对接处间隙控制在16+10 mm, 保证了底架连接板由配装改为固定尺寸, 实现了连接板加工工序提前或者同厚度板材直接使用, 减少加工工序。

4 HXD2机车底架组对工艺创新成果

工艺优化和创新是制造企业永恒的主题, HXD2机车底架组焊工艺的优化, 生产效率的提高很好印证了这一点。HXD2机车底架工艺创新与优化, 使HXD2机车底架左 (右) 边梁与Ⅰ、Ⅱ端组装之间的间隙控制在16+10 mm, 左 (右) 边梁的研配量小于1 mm, 连接板的厚度确定为16 mm, 成功地实现了连接板厚度加工工序提前, 实现HXD2机车底架关键工序的同步作业, 大大提高了生产效率, 并且这4块连接板厚度相同, 使底架外观质量也得到了很好的保证, 实现了HXD2机车车体底架一天一节的目标。

摘要：通过对引进的底架组焊工艺进行分析, 并结合既有机车底架组焊工艺, 对HXD2型电力机车底架组焊工艺进行了优化, 提高了HXD2机车底架生产效率, 最终很好地完成了生产任务。

关键词：底架,组焊工艺,加工工序

HXD2型机车 篇2

关键词：转向架部分,HXD2型机车,二年检规程

1 HXD2型机车概述

HXD2型机车拥有自主知识产权主要和关键技术的机车, 该车型在大秦线已顺利营运二年以上并走行45~60万km。对该机车进行二年检修是对引进技术的首次检查、验证及改进, 确定检修后整车和主要部件的检修内容和达到的技术标准。同时通过对HXD2型机车二年检修, 进一步进行消化吸收关键技术, 了解HXD2型机车关键技术在我国运煤专线上的应用状态, 分析出原设计和制造中有缺陷的部件进行改进, 确保机车的性能和可靠性, 减少和预防机车运营故障。

HXD2型机车二年检修的任务在于保证机车的基本性能, 满足铁路运输安全的需要。机车二年检修时主要部件进行性能参数测试、分解检修、更换, 恢复机车可靠质量状态。将全寿命周期成本分析研究和可靠性研究成果应用于维修实践, 逐步实施基本修加状态修。

2 HXD2型机车二年检修的国情

为了保持机车的可靠性在一个固有的水平线上, 定期专业化集中检修和定期检测状态检修以及日常保养是非常有必要的。机车是个大型复杂系统, 由各种各样零部件组成, 不同部件的固有属性不同, 检修周期 (时间或者里程) 和保养周期不尽相同, 为了科学的集中检修、集中保养, 中国铁路各局、段目前按照固定时间间隔来进行统一的检修、保养。定期预防修体系包括辅修、小修、中修、轻大修、大修。国内目前以和谐型电力机车为代表的检修体系, 日检、季检、半年检、年检、二年检、四年检、八年检, 见表1。

(km)

3 HXD2与直流传动电力机车检修规程条款对比

HXD2 (阿尔斯通) 机车与SS4电力机车转向架主要部件检修规程条款的对比见第101页表2。

4 HXD2型机车二年检修规程优化

对于反映出机车惯性质量问题、重大质量问题等机车运用问题收集、统计分析。对机车转向架的驱动单元的可靠性、寿命周期进行了进一步地研究, 进行分类梳理统计出驱动单元的故障信息, 对统计的每个故障和不良状态的部件进行原因分析。同时对驱动单元的主要部件进行深度检查, 特别是对抱轴承和轴箱轴承请专业机构进行检查, 对车轴、车轮、抱轴箱和轴箱进行探伤检查以及耐疲劳状态的检查, 对齿轮的疲劳裂纹等进行探伤检查, 对这些部件的检查结果进行分析, 同时结合机车的实际运行公里, 分析各部件的实际磨耗状态等。针对这些主要部件客观数据和主观数据, 进行故障模式和影响分析, 分析其功能、故障模式、故障原因和故障影响。研究分析其故障率、分析出潜在故障发展到功能故障的时间, 确定各部件的实际寿命周期, 制订出二年检检修具体内容和要求。

同时建立了定时更换模型、使用期的功能检测模型和故障检查模型, 在定时更换模型内有20万km更换齿轮润滑油及80万km更换车轮等内容;在使用期的功能检测模型内有30万km进行抱轴承箱游隙检查等内容;在故障检查模型内有轴箱游隙检查超差等内容。以此总结出驱动单元各部件的维修周期, 制订出驱动单元全寿命周期各个阶段的检修维护和预防性维修方案。

HXD2型机车 篇3

HXD2B型电力机车是由中国北车集团大同电力机车有限责任公司与法国阿尔斯通公司以阿尔斯通PRIMA6000机车为原型进行联合设计开发的。该车采用了中间走廊、整体独立通风系统、分布式微机控制系统、IGBT功率模块变流器、异步牵引电动机等, 牵引电机采用滚动抱轴式悬挂装置, 牵引控制装置采用独立轴控方式, 单轴功率为1 600 kW, 总功率9 600 kW, 可牵引8 000 t货运列车, 最高运行速度达120 km/h, 是目前世界上轴功率最大的电力机车。

徐州机务段自2011年4月开始, 陆续新进了35台HXD2B型电力机车, 主要承担着徐州至连云港之间的货运交路。在3个多月的运用过程中, 经常发生牵引电机隔离故障, 影响了机车的正常运用。

2 牵引电路原理

HXD2B型电力机车其牵引单元的主变压器牵引绕组输出的2 100V交流电压通过预充电接触器和工作接触器加到四象限整流器CVE的输入端, 通过四象限整流器和支撑电容器变换为3 775V的直流电压。

每个中间直流电路由二次滤波、储能、测量及保护电路构成。储能环节由支撑电容器及放电电阻组成, 主要起稳定中间回路电压, 向牵引电机提供无功功率的作用, 同时对四象限整流器和电机逆变器产生的高次谐波进行滤波。在变流器中间电路中, 除了起滤波作用的支撑电容器之外, 还有二次滤波电路和电压抑制电路。二次滤波电路由LC串联谐振组成, 其作用是抑制中间直流电路的电压脉动;电压抑制电路主要是通过限压斩波来实现的, 它由IGBT元件和过压抑制电阻等组成, 根据中间电路电压的波动和过压情况控制IGBT元件的通断, 将过电压能量通过过压抑制电阻消耗掉, 从而将中间直流电压抑制在规定范围之内。

三相逆变电路则是将中间电路的3 775VDC电压通过PWM脉宽调制变换为电压和频率可调的三相交流输出, 为牵引电机提供三相交流电源, 实现三相异步牵引电机的速度特性控制。在再生制动工况下, 异步牵引电机处于发电状态, 中间直流回路通过四象限整流器向牵引绕组馈电, 将制动时产生的电能回馈到电网, 从而实现机车的再生电气制动。

在牵引变流器的输入电路、中间电路和三相输出电路中, 接有多个电压和电流传感器, 为相关的控制和保护电路提供实时信号。

3 故障产生的原因分析及判定处理方法

3.1 网压波动大

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 可以恢复。下载数据分析, 显示故障代码为DA_VTR: Crowbar over-temperature, 即撬棒急剧过热 (R-H电阻过热) 。R-H电阻的作用是抑制直流电压的过电压, 当直流电压超过“高压”阀值时, R-H电阻就会工作, 直到直流电压恢复到低电压水平以下。因此, 当弓网电压在一定范围内波动且处于低频振荡时, 直流母线上会产生振荡电压, 当直流电压超过最大阀值后, R-H电阻功能启动, 抑制电压的升高。若振荡持续就会引起R-H电阻温度逐渐升高, 当温度超过R-H电阻所能承受的极限时, 主断路器断开, 轴被隔离。此类故障的处理方法为:在接触网网压波动较严重时, 牵引电机出现隔离故障, 可以在恢复隔离牵引电机后继续运行。

3.2 牵引电机接线盒进水

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 无法恢复。下载数据分析, 显示故障代码为DA_RETSOND : Inverter IGBT (static) , 即逆变器IGBT故障 (静态) , IGBT或二极管短路。经检查发现在车底部的牵引电机接线盒内进水, 造成短路引起牵引电机隔离故障。进水一般是由于机车机械间内漏雨, 水顺牵引电机大线流入接线盒内造成的。此类故障的处理方法为:机车维持运行入段后, 打开牵引电机接线盒盖, 擦干积水并晾干后, 恢复接线盒盖, 修复机车机械间内漏雨处所, 恢复隔离牵引电机后使用。

3.3 主变压器 (主变流器) 模块故障

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 无法恢复。下载数据分析, 显示故障代码为DA_RETSOND : Inverter IGBT (static) 、DA_DFIOND: Inverter over current、 DA_RETFDOND: Inverter IGBT (nofire dyn) 。经故障代码分析, DA_RETSOND: Inverter IGBT (static) 为逆变器IGBT故障 (静态) 即IGBT或二极管短路, DA_DFIOND: Inverter over current (axle1) 为逆变器过流故障, E_CA_I1, 2UOND>1750A, DA_RETFDOND: Inverter IGBT (nofire dyn) (axle1) 为逆变器IGBT故障 (动态无火) 命令与反馈不一致。此类故障为主变流模块故障, 其处理方法为:机车维持运行入段后, 更换相应的主变流模块, 恢复隔离牵引电机后使用。

3.4 主变压器 (主变流器) 散热器脏堵

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 无法恢复。下载数据分析, 显示故障代码为DA_TPEM: Maximum water temperature。经故障代码分析, DA_TPEM: Water maximum temperature (axle1) 主逆变水温过高故障a_tpees>75℃。上车检查发现主变压器油散热器滤网和主变流器水散热器滤网脏堵较严重, 造成散热不良。此类故障的处理方法为:机车维持运行入段后, 清理主变压器油散热器滤网和主变流器水散热器滤网, 恢复隔离牵引电机后使用。

3.5 牵引风机热保护继电器跳开

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 无法恢复。下载数据分析, 无具体故障代码, DDU屏显示牵引风机接触器故障, 上车检查发现热保护继电器跳开。此类故障的处理方法为:机车维持运行入段后, 恢复牵引风机热保护继电器, 恢复隔离牵引电机后使用。

3.6 TCU故障

HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障, 无法恢复。下载数据分析, 显示故障代码为DA_DFPERM。经故障代码分析DA_DFPERM: Permanent hardware failure硬件TCU永久故障Sud_ouv_dj_memo ou Sud_crt2 _ouv_dj_memo。上车检查发现牵引控制单元TCU指示灯显示错误。此类故障的处理方法为:机车维持运行入段后, 更换牵引控制单元TCU, 恢复隔离牵引电机后使用。

4 措施和建议

(1) 根据机车故障时的情况来看, 造成DA_VTR (R-H电阻过热) 故障的原因一方面与接触网网压波动有关, 另一方面与机车本身设计有关, 机车配置的振荡补偿器不能够有效地消除振荡电压。建议制造厂家对此进行试验确认。

(2) 及时整治机车车顶部的漏雨处所, 同时加强日常检查, 避免机械间进雨水。

(3) 对于主变压器 (主变流器) 散热器脏堵造成的牵引电机隔离及牵引风机热保护继电器跳开造成的牵引电机隔离故障, 可采用风速检测仪测量主变压器散热器出风量及机械间风机的出风量, 凡是风量小于5 m/s的, 就应清理主变流器及主变压器散热器, 更换侧墙滤网。

HXD2型机车 篇4

空气压缩机是机车压缩空气源头, 直接关系到机车的正常操作及行车安全, 是机车的重要组成部分。特别是HXD2机车, 作为担当大秦线2.1万t重载货物列车牵引的主型机车, 存在列车编组车辆数多, 列车长的特点, 一旦压缩机发生故障, 直接影响列出的正常运行, 尤其是在长大下坡道区段, 更会导致列车制动失控, 甚至是放飏事故的发生, 由此对压缩机提出了更高的要求。

1压缩机及其工作逻辑

1) HXD2型机车使用的是GAR22螺杆式空气压缩机组, 采用空气冷却、单级、喷油螺旋式结构。压缩空气由使用三相交流380 V和50 Hz电机驱动的螺杆式压缩机生成。

压缩机主要参数如下:频率为50 Hz;压缩等级数量为1;最高压力为10 bar;压缩机出口工作压力为9 bar;最低工作压力为4 bar;进气最高温度为+40℃;最低的环境温度为-40℃;额定工作压力时, 空气出口的温度为27℃;电机转速为2 930 r/min;压缩机轴功率为17.5 k W;油量大约9L;质量660 kg。

2) HXD2型机车压缩机控制原理图如下:

从原理图中可以看到压缩机控制由4部分组成:机车逻辑控制部分:由机车主处理单元MPU、输入输出模块RIOM及FIP网络构成, 其主要作用是RIOM负责采集相关信息, 并将采集到的信息通过FIP网络传输到MPU, MPU处理相应的数据并依据逻辑运算结果发送相应控制指令。

信息采集部分:总风压力传感器、零压开关、-29℃加热温控开关、20℃保护开关。负责采集压缩机启动所需要的各项信息。

DC110V指令电路部分:负责为接触器提供工作信号及反馈信号。

AC380V动力电路部分:为压缩提供交流380 V动力电。

3) HXD2型机车压缩机控制逻辑关系式

压缩机工作逻辑关系式为:压缩机工作-29℃加热温控开关处于断开状态∧零压开关处于闭合状态∧120℃保护开关处于闭合状态∧总风缸压力低于800KPa∧压缩机热保护继电器处于闭合状态[1]。

2故障原因分析及处理方案

当机车正常启动工作时, 机车输入输出模块RIOM采集机车有关压缩机工作的各项信息, 通过FIP网络传输到主处理单元MPU, MPU将接收到的信息经逻辑判断后决定压缩机是否需要工作, 同时将相应操作命令通过FIP网络传输到RIOM, RIOM根据MPU的指令控制压缩机工作继电器是否动作。

1) 从压缩机工作逻辑关系式可以知道, 压缩机正常启动工作在控制逻辑上必须满足上诉5个条件, 即上述条件中的任一要素发生故障均会导致压缩机启动故障, 具体故障分析如下:

零压开关故障:零压开关是压缩机的内部压力指示部件, 以输出的高、低电平分别指示压缩机是否处于工作状态, 主要作用是保证压缩机在低负载下启动。当零压开关故障时机车认为压缩机处于运行状态, 故压缩机不会启动, 同时显示屏压缩机强泵风按钮也不可操纵。

总风压力传感器故障时, 其反馈的压力信息不准确, 机车主处单元MPU无法采集到真实的总风缸压力信息。当总风压力传感器反馈值大于真实水平时, 即使机车总风缸压力降到800 k Pa以下压缩机也不会启动, 直到总风压力传感器反馈值低于800 k Pa时, MPU才会通过RIOM控制压缩机工作接触器闭合, 压缩机启动工作。而当总风压力传感器反馈值小于真实水平时, 机车总风缸压力还未降到800 k Pa以下压缩机已经启动, 造成压缩机频发启动, 压缩机得不到冷却, 直至压缩机120℃保护开关动作, 强制压缩机停止工作。

-29℃加热温控开关故障:-29℃加热温控开关主要作用是防止压缩机在过低的温度下启动, 当压缩机温度低于零下29℃时该开关自动闭合, 此时压缩机处于预热状态, 此时及时逻辑关系中的6个条件全部满足, MPU仍会限制压缩机启动, 直至压缩机预热完毕。当-29℃加热温控开关故障时会通过RIOM向MPU发生预热工作信号, 由于系统设定, 此时压缩机将无法正常启动。

120℃保护开关故障:120℃保护开关是压缩机自带保护功能, 不受机车控制系统限制。负责采集压缩机内部油温, 当压缩机工作温度超过120℃时, 120℃保护开关断开, 压缩机启动高温保护, 断开DC110V控制回路, 压缩机工作接触器失电, 切断AC380V工作电路, 压缩机停止工作。当120℃保护开关故障时会强行切断压缩机工作接触器的工作电源, 导致压缩机无法启动。

压缩机工作接触器故障:压缩机工作接触器负责执行RIOM发出的工作指令, 为压缩机提供AC380V工作电源, 同时向RIOM反馈其工作状态。压缩机工作接触器故障时系统将逻辑关系记录为控制命令与反馈信息不一致, 即有压缩机控制命令无反馈信号, 或无压缩机控制命令有反馈信号, 不一致状态保持2秒以上, 系统判断压缩机故障, 从而切除压缩机。在这两种故障状态中, 前者可能是压缩机工作接触器工作线圈故障或动触头卡滞导致压缩机工作接触器无法正常闭合, 也有可能是压缩机热保护继电器动作切断接触器的控制电路。后者则可能是由于压缩机工作接触器触头焊接后动触头卡滞导致接触器无法正常释放。

压缩机热保护继电器故障:压缩机热保护继电器是串联在AC380V电源中的保护设备, 不受机车控制系统限制。当压缩机电机工作电流一项或多项异常升高时, 通过发热元件加热双金属片使其变形而使常闭触点断开切断压缩机工作接触器工作电源, 同时常开触点闭合向RIOM发送故障信息。压缩机热保护继电器故障时, 继电器无法恢复到正常位, 导致压缩机无法正常启动。

2) 通过分析压缩机不启动故障发生的原因, 在日常检修中结合不同的修程提出不同检修方案。

1) 针在总风压力传感器故障制定了在各级修程中使用E-train软件监控传感器反馈状态, 同时使用风压表实时比对误差, 并通过单通道试验检查传感器线路的方案, 彻底清除了总风压力传感器反馈引起的压缩机不启动故障, 并可以排查DC110V回路状态。

2) 针对-29℃加热温控开关故障制定了加装压缩机-29℃切除开关的措施。在确认压缩机温度在-29℃以上时, 将-29℃切除开关置于切除位, 可以消除由于-29℃加热温控开关引起的压缩机不启动故障, 而当压缩机温度低于-29℃时, 将-29℃切除开关置于正常位, 则压缩机加热系统正常工作。

3) 针对120℃保护开关故障制定了在C1-C3级修程中检查该开关整定值, 压缩机打风试验时监视油温上升速率。C4及以上修程进行油浴检测, 检查整定值范围不超 (120±4) ℃。

4) 针对零压开关故障, 制定了在C4及以上修程中清洁压缩机油路内杂质, 增加零压开关动作试验的措施, 从根本上防止零压开关故障。

5) 针对压缩机工作接触器故障及压缩机热保护继电器故障, 制定了在各级修程中检查测量接触器工作线圈及主、辅触头阻值, 并对接触器进行空载动作试验, 在C4及以上修程中更换热保护继电器的方案, 有效地减少了供电回路引起的压缩机不启动工作。

6) 在各级修程中重点检查DC110V控制回路、AC380V供电回路各节点线路状态。编写《压缩机控制回路原理及故障处理手册》, 以图片形式讲解各部件作用及相应故障现象, 提高工作检修效率。

3结语

本文通过对HXD2型机车压缩机控制工作原理进行分析, 针对HXD2型机压缩机不启动故障提出了相应的检修方案。我段在加强日常检修的同时, 结合C4、C5级修对HXD2型机车压缩机进行了全面检修, 已经大幅降低了压缩机不启动故障率, 提高了机车检修效率, 确保了机车质量的稳定, 受到司乘人员及检修人员的一致好评。

参考文献