铁路机电设备故障诊断

唐燕林

摘 要：

随着近年来科技的发展，我国在铁路建设的方面获取了很大的成绩，在广泛应用的铁路运输中，其中充当着重要角色的就是铁路机电设备，它是运营工作能顺利安全进行的有力保证，如何对机电设备的故障进行诊断分析，是当下的研究热点。为此，重点探讨了铁路机电设备检修的故障诊断方法及检修原则。

关键词：

铁路机电；机电设备；故障诊断

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）06017502

1 引言

我国的铁路事业历经多年发展，随着客运专线化和货运班车化的发展，其运输的能力日益增强。而铁路系统正常运转的关键在于铁路机电设备和由机电设备组成的各大系统的稳定运行。随着各大系统日益复杂化，各机电设备之间的配合日益密切，其供电、信号、环境质量等因素带来的设备问题，也在近年来日益凸显。对于一些容易造成较为严重事故的故障，以及发生在较为复杂的系统中的关键部件的故障，因为系统复杂，检修耗时长，会对铁路路线的正常运转造成影响。

2 机电设备故障诊断的现状

2.1 机械的故障

（1）机械故障的类型。

机械故障根据故障到事故的转化效率可以分为突发型故障，渐发型故障，复合型故障等三种。其中，以渐发型故障比较多见。所以，在机械故障检修过程中，应该尽可能的在故障转化为事故之前将故障修好。对于设备故障危害等级的分类结果，一类重大故障需要立即抢修，二类重大故障应该在最近的检修窗口排除，三类重大故障可以有计划的尽快排除，四类故障可以在常规检修过程中排除。

根据近年来兴起的检修理念，突发性故障只是在故障的初期表现特征不明显，而通过合理的检修方式及设备、技术，我们可以将萌芽状态的故障及时发现，从而实现突发故障向渐发故障的转化。目前常用的监测手段是基于自动化探头技术的在线监测系统，和基于PDA的手持式测试系统。在这些高科技系统的支持下，我们可以在突发故障的萌芽阶段就发现故障，进而使得故障在引起事故之前就被解决。

（2）机械故障发生的规律。

根据“浴盆原理”，设备在刚刚安装完成时会有一段时间的故障高发期，这段时期的故障原因主要是因为新装设备的调试错误以及设备与系统内其他设备之间的配合出现一些问题，这些问题在密集调试的作用下会被逐一解决，进而设备进入到了正常运转时期。正常运转时期的设备故障是并不多见的。而设备在经过较长时间的服役后，会因为运行损伤和器件老化，各种问题再次凸显出来，这个阶段被称作设备的老化阶段。老化阶段的设备，经过技术改造，更换老化配件或者经过其他途径，可以延长其服役寿命，但是这种寿命的延长，应该考察设备故障率的具体表现，特别是设备故障率的升高对于系统稳定性的影响进行评估。

（3）发生机械故障的原因。

造成机械设备故障有多种多样的原因，一般可以分为：①环境因素影响；②机械设备自身缺陷影响；③时间因素的影响。

2.2 机械零件的失效形式

设备因为外力损伤或者应力疲劳，可能发生足以影响其正常功能的变形损伤，这种损伤会影响到这些机械的正常功能，甚至会影响到这些机器与其他机器设备的配合，引起连锁的故障。

与变形损伤相对应的是机械的磨损和腐蚀，虽然磨损和腐蚀的作用形式不同，但是其关键点都是造成机器零配件表面状态的变化，导致机械的行动部件，轴承等装置失效，甚至可能造成机械的漏电、短路等衍生的电路故障。而机械的磨损和腐蚀的过程是不可抗拒的一个持续过程，只要机械被生产出来，其磨损和腐蚀过程就在进行。总的来说，经过了倾向设备性能整合优化的磨合阶段、机器正常运转的稳定磨合期以及造成机械服役寿命终结的急速磨损期，机械的寿命基本就走到了终点。而机械的大部分故障都来自机械的急速磨损期。

2.3 机电设备常见故障分类判断

对于机电设备常见的故障可根据如下进行分类。

（1）根据有无指示分为有无指示故障和诊断指示故障。

目前的机械自检过程，已经可以基本实现了软件和硬件的全面自我检测，且做到了机械故障的精密定位。在智能系统的支持下，大部分故障目前都已经属于诊断指示故障。

（2）根据部件的破坏情况分为破坏性和非破坏性故障。

部分来自应力疲劳及外力作用的故障，以及来自机器严重磨损和腐蚀带来的故障，都属于破坏性故障，这类故障需要更换故障零配件才可以实现维修。而有一部分来自电路性能及连接性能的故障，则属于非破坏性故障。这类故障通过重新组装或者调整软件设置就可以完成检修。

（3）设备故障还可以分为偶然性和系统性故障。

因为连接件松动、异物混入等原因造成的系统故障，在进行排查后可以随时解决，一般被称作偶然故障。而偶然故障的特点在于其发生比较隐蔽，检查时难以发现。所以，我们应该对这些偶然故障建立档案，找到常见的偶然故障并找到其原因，在源头上防止偶然故障的发生。

3 机电设备的故障诊断方案

3.1 故障诊断注意事项

诊断机电设备故障方法有很多，在一般情况下，维修人员较常用的方法有故障树分析法、自诊断法、金相检测诊断法等，但是不管采取哪一种方法，在诊断前都一定要注意以下三大项：

（1）遵循先外后内的原则。在维修机械时，不要忙于拆修，而是通过合理的方式首先确定机械的故障原理，然后对症进行相应的维修。严防出现盲目拆修，重装试车的原始检修方式。

（2）遵循先机后电的原则。就是说先对机械故障进行检查，再对电气故障进行检查。机械结构非常的直观，在检修的时候可以直接观察设备表面的状况，确认是否出现常见的卡死、打滑、裂缝等故障，然后再检修电气。

（3）遵循先干后叶的原则。根据主次之分，先要对主要部件进行仔细的检修，尤其是结合部零件和接口部件，对于这两个部件一定要重点检修，然后再检修次要部件。

机电设备的故障有许多种，这给维修工作人员带来很大挑战，维修人员除了掌握熟悉必要的检修技术，更要对故障的表象有着充分的了解，检修的时候根据程序进行。

3.2 设备故障的判断

机电故障的类型非常的多，为了能够有效诊断铁路机电设备的故障，要将故障做好分类判断：

（1）判断故障的主次顺序，首先应该确定是否有破坏性故障导致设备配件的损坏，明确发现设备配件损坏的，应该立即更换。对于偶然故障及其他非破坏性故障，应该根据其故障的明显程度，逐一排查，逐一检修。

（2）对于提示故障，应该优先进行检修。在较复杂系统中，提示故障可以作为一种线索，因为设备自身的检测报警可能不足以准确的提供故障的实际发生点。所以，通过合理的测试，可以逐层递进的发现设备的根结所在。对于没有报错提示但是发生了设备不能正常运行的故障，应该根据故障表象，逐一的进行排查，对于明显损坏的器件进行更换，然后逐一发现衍生的损伤。维修人员应该对相关系统做到足够的了解，才可以实现准确的命中故障根源。

（3）在故障机理的作用下，有的故障必然转化为事故，但有的故障有可能在较长的时间内较为稳定的存在，而不会造成系统状态的恶化。在这种条件下，我们应该首先对必然故障进行检修，防止必然故障向事故的转化，而对于有条件修理的非必然故障，应该坚决的修好，而对于暂时没有条件维修的非必然故障，可以以保障系统尽快重新运行为目的，暂停抢修，制定检修计划，尽快的予以维修。

3.3 以动态观点诊断机电设备故障

采用万用表的直流电阻法测量线圈等故障时虽然可以明确的找到开路和短路的故障点，但是，还有一些线圈变形、虚接等偶然故障难以发现。但是，通过阻抗测试、高频谐振测试等测量新技术后，可以较为容易的发现线圈内存在的各类隐藏故障。这就杜绝了很多带病设备的故障“检不出”和“检不准”的难题。

以倍频测试法为例，我们使用电阻法测量三相电动机，发现三个线圈的电阻都在合理的数值之内，但是，使用MAC法加强测量三相交流电动机，我们发现其读数分别为46/45/41，这就说明三相交流电动机各相线圈之间出现了短路。经过维修绝缘层后，我们发现MAC法的度数达到了46/46/45，这说明相间短路的状态得到了有效的遏制。基于阻抗特性的线圈检查，对于明确机电设备高压部分故障起到了较为有效的作用。

MCA测试转子是否发生了故障，举例分析MCA测试，测试一台修复后的铁路CA拖动电机，测试结果如表1所示。

对于通讯设施的检测，目前已经有较为全面的通讯测试仪器，可以较为精确的确定故障的发生位置，进而可以进行较为精准的检修。所以通讯故障的监测在铁路设备检修中带来的难点和问题较少。

4 结语

我国铁路建设发展迅猛，人们对机电设备安全性要求越来越高，因此，对铁路机电设备的故障诊断十分重要。本文首先介绍了我国机电设备的故障诊断现状，随后给出了详细的机电设备的故障诊断方案，为我国铁路机电设备故障诊断提供了新思路，也为我国铁路事业的发展做出了贡献。

参考文献

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