HX_N3型机车空压机故障原因分析及应对措施

　　HXn3型机车风源系统有2台电机驱动的螺杆式空气压缩机，在某种意义上提供了冗余，每台空气压缩机的排气量为2400L/min.空气压缩机被安装在靠近机车两端的冷却间内，在底架的上平面、柴油机冷却水系统的下方。这2台螺杆式空气压缩机是机车和列车的空气制动控制系统及所有其他辅助用风装置的供风设备，其包含个集成、高效的压力空气后冷却器和油冷却器。空气压缩机电机由单独的逆变器供电，由EMDCA9型辅助发电机给逆变器提供变电压、变频率的电源。空气压缩机产生的压力空气储存在3个安装于底架下方的总风缸中。EMD EM2000计算机控制系统控制这2台电机驱动的螺杆空气压缩机动作。

　　空压机能否正常工作将直接影响机车在线上的正常运行。当前HXn3型机车空气压缩机的主要故障是空压机逆变器锁定，造成空气压缩机不能正常工作。本文根据空压机逆变器工作原理及交流电机的起动性能，对空压机的主要故障原因进行总结分析，并提出应对措施。

　　2配属机车空压机普查情况截至2012年2月中旬，通辽机务段共配属HXn3型机车205台。运行中发生空压机逆变器锁定故障、空压机欠电流、空压机逆变器通讯故障、空压机整流装置烧损故障等，均会造成机车空压机不打风，运行中总风缸压力下降，列车管自动减压迫使列车停车，给运输生产秩序造成很大影响。自2009年5周国强（1980*），男，辽宁朝阳人，工程师。

　　月我段开始运用HXn3型机车以来，因上述几种故障所产生的机故36件，临修97件，日常碎修平均每月85件。

　　HXn3型机车装用的空压机有两种：87号以前的机车装用的是石家庄嘉祥生产的空压机，87号车及以后装用的是克诺尔公司生产的螺杆式空压机。装用的空压机逆变器也有两种：136号车以前装用的是EMD公司生产的逆变器，136号车及以后装用的是长沙广义生产的逆变器。

　　3故障原因分析通过对空压机故障机车的数据进行测试和上线跟踪添乘，发现故障原因主要有以下几点。

　　（1）空压机逆变器过电压锁定。空压机逆变器输入电压由机车副发电机提供，副发电机输出的三相交流电经整流后接入空压机逆变器输入端。正常时副发电机输出电压为160~440V的三相交流电（随柴油机转速变化），经整流后变为760V左右的直流电，而空压机逆变器的工作电压为160~780VDC.副发电机励磁电压为蓄电池充电电压，在冬季外界气温较低时，蓄电池充电电压会自动上升，造成副发电机励磁增加输出电压上升，致使空压机逆变器输入的直流电压超过780V，空压机逆变器过电压锁定。

　　（2）空压机逆变器过电流锁定。当柴油机在325r/min惰转时，副发电机输出电压较低，此时空压机起动时电流较高，加上冬季环境温度低，空压机机油温度较低使得黏度增加，增加了空压机电机的起动力矩，空压机逆变器检测到过电流就会锁定保护。

　　（3）电磁干扰造成的空压机逆变器锁定。通过对空压机逆变器锁定频繁的机车进行试验发现，机车加载在柴油机1 000r/min时空压机逆变器的直流岳健等：HXn3型机车空压机故障原因分析及应对措施输入电压很高（730V左右），并且瞬时值会更高（800V以上），超出了逆变器的直流输入电压的门限值，引起逆变器保护锁定，而且加载时这种现象会更明显，说明存在电磁干扰。

　　（4）空压机机油温度高对空压机的影响。空压机机油温度过高，超过105*C时，通过高温温度传感器传输到机车电脑主机中，电脑主机接收到高温信号后就会自动切断空压机逆变器的供电电路，使空压机不能得电打风。造成机油温度高的主要原因是空压机机油冷却散热器堵塞造成机油得不到冷却；二是空压机机油脏堵塞管路造成不能正常循环冷却；三是温度传感器本身由于接地短路误报油温高。

　　型机车空压机与总风缸之间没有设计安装专用的空气逆止阀，靠空压机本身自带的压力维持阀来隔离总风缸和空压机的出风管路。压力维持阀胶圈经常受到来自总风缸的高压空气冲击，长时间后胶圈破损漏风，不能隔离总风缸压力空气进入空压机压力室内，造成空压机出风背压高，导致油气分离器压力高，空压机自动保护停机。

　　（6）克诺尔空压机无负荷起动阀对空压机的影响。克诺尔空压机无负荷起动装置为机械风缸控制，由于设计的原因经常犯卡，空压机打风时不能自动关闭与大气的通路，空压机常转但不向总风缸内供风，长时间运转造成空压机欠电流运行故障。

　　（7）长沙广义生产的逆变器通讯板对空压机的影响。其通讯板与电脑主机之间的通讯经常发生故障，主要原因是通讯板的传输接口与通讯CAN总线之间不匹配，虽然空压机能正常工作，但电脑主机未检测到信号，将自动切除空压机逆变器的工作电源使空压机不打风。

　　原因一是空压机整流装置保险及二极管质量不良造成的；二是由于冷却风扇质量不良造成冷却风扇保险及接触器大量烧损，风扇不转，在线上发生油温高机车停机卸载。在冷却风扇保险烧损的同时有时还会有连带故障，在保险烧损的瞬间由于拉弧烧坏与之相邻的空压机整流装置。

　　4应对措施（1）通过加装39版本软件修改，将空压机逆变器输入电压门限值由780V上调为850V，这样远远可以满足空压机逆变器硬件电压1 200V的要求，从软件上进行修改只是防止电压的瞬间波动造成的超电压，不会影响空压机逆变器硬件上的性能。另一方面，在副发电机励磁绕组上串联一个0.08n的电阻，以缓解由励磁电流增加引起的电压超高。

　　（2）通过加装39版本软件修改，将空压机无负荷起动时间延长，由原来设定的3s改为现在的9s，方面保证空压机在空载下完全起动，避免瞬间起动时电流过大；另方面对润滑油也进行预热，保证空压机电机起动电流平滑上升，防止空压机起动过流，造成空压机电流保护停机。

　　蔽，并为没有CAN总线终端电阻的机车加装终端电阻，减少电路的外界干扰，防止主电路交流系统对空压机控制线路的电磁干扰造成空压机逆变器通讯故障或其他影响。

　　（4）针对空压机机油温度高问题，重点解决三方面的问题：是利用年修和春秋季机车整修的时机，将空压机机油散热器下车煮洗，吹扫后重新装车，在日常运用中发现存在堵塞现象的按此修程进行处理；二是定期更换空压机机油和机油滤清器，保证空压机机油质量；三是在每次定期检修中对空压机温度传感器进行解体检查，检查后用专用密封胶进行密封，确保其内部不进水，保持干燥状态。

　　（5）段上相关技术人员与空压机生产厂家共同确定加装空压机逆止阀的方案，并将此方案报铁道部机车联合办公室、EMD公司及大连机车车辆有限公司（以下简称大连厂）备案，在空压机压力维持阀与机车总风缸之间加装了专用的逆止阀。

　　（6）与克诺尔空压机生产代理南口空压机厂共同调研空压机无负荷起动装置的结构，*终认定为无负荷起动阀风部膜板犯卡造成不能正常关闭，将阀板内部孔径扩大改造后装车试验正常。

　　（7）将国产化空压机逆变器通讯故障向长沙广义逆变器厂进行反馈，厂方重点对通讯板内部终端电阻进行调整后，装车试验结果表明通讯故障率有明显降低，但仍然存在断通讯故障，长沙广义逆变器厂也正在探讨下一步改造方案。

　　质量良好的空压机整流装置保险及二极管，以减少空压机整流装置烧损所造成的机故。机务段应该加强与EMD公司、大连厂的沟通力度，采取相关措施减少空压机整流装置烧损所造成的机故，包括普查冷却风扇保险安装板与支架是否接磨以及采用质量良好的风扇电机（向大连厂、西安西马电机厂、威海内燃机车厂反馈信息）。

　　5在线上运行时空压机故障的应急处理方法HXn3型机车在运行中经常发生空压机类故障，为保证机车运行中出现空压机故障而不影响运输效率，组织运用车间技术水平较高的乘务员、EMD公司和大连厂的售后服务人员、机务段技术科专业工程师和检查车间的技术骨干共同研究空压机系列故障的应急处理方法，并派人上线添乘实践，*终确定了空压机故障的应急故障处理方法。

　　（1）如果一个空压机发生故障，可以维持运行不需处理。

　　⑵如果两个空压机同时出现故障，或一个空压机不能满足运行需要时，可进行如下复位操作：主手柄惰转位，换向手柄中立位，断开故障空压机断路器和电脑控制断路器608后先闭合空压机断路器，再闭合电脑控制断路器，同时观察复位后空压机的运转洪嘉振。计算多体系统动力学。北京：高等教育出版社，状态。如空压机能够正常工作，可维持运行；如仍不能正常工作，应检查空压机机油油位和油温，油位过低时应补加机油维持运行，如油温高造成保护，可拆开散热器端盖，简单处理散热器堵塞的异物。

　　（3）当副班司机进行故障处理时，操纵司机必须在操纵位置，时刻注意FIRE显示屏警惕信息，发生警惕倒计时立即按FIRE显示屏任意键解除报警，防止产生惩罚制动。

　　（4）如果是双班单司机出现此故障时可不用停车处理，单班单司机必须停车进行故障处理。

　　6实施效果通过采取上述的一系列措施，线上运行的HXn3型机车由于空压机主要故障产生的机故、临修、扩大修率明显下降，平均每月发生临修3件、碎修12件，大大提高了HXn3型机车正常的使用效率，很好地提高了运输生产效率。

　　2邬平波，薛世海，杨晨辉。基于弹性车体模型的高速客车动态响应J.交通运输工程学报，2005，5（2）：5―8. 4严隽耄，傅茂海。车辆工程第3版晷。北京：中国铁道出版5 SingiresuS.Rao，李欣业，张明路。机械振动第4版。北京：清华大学出版社，2009. 6张雄。计算动力学M.北京：清华大学出版社，2007. 7王勖成。有限单元法M.北京：清华大学出版社，2003. 8胡用生。现代轨道车辆动力学M.北京：中国铁道出版社，速电空阀16DKF得电吸合，机车实现制动减速，同时Y042（机车超速指示、报警信号）得电，操纵台上状态显示屏LCD、XSQ显示“机车超速”报警，蜂鸣器响。

　　而当机车速度下降到低于40km/h后，Y024和Y042失电，16DKF停止排风，超速报警消失。

　　0车速信号模拟试验台原理图实践证明，机车速度传感器检测的信号为瞬时速度，若在现场作业时调试设备不满足要求，可用人力模拟速度信号来粗略判断超速保护电路是否工作。

　　5结论通过系统性改进，大幅提高了GK型机车部件运用稳定性和控制系统的安全可靠性，有效降低了机车的运用故障率，避免了部件的频繁烧损，节约了检修成本。对检修调试工艺的研究，大幅提高了GK型机车大、中修后调试的安全可靠性。