HXN5型机车牵引电机速度传感器健康度故障分析及处理

2016-03-21蔡红霞孙玉郎冷洁枫

轨道交通装备与技术 2016年1期

关键词：机车齿轮电机

蔡红霞孙玉郎冷洁枫

(南车戚墅堰机车有限公司江苏常州 213011)

HXN5型机车牵引电机速度传感器健康度故障分析及处理

蔡红霞孙玉郎冷洁枫

(南车戚墅堰机车有限公司江苏常州 213011)

分析了HXN5型机车牵引电机速度传感器健康度故障的影响因素，提出了故障处理方法，经实际应用验证，该处理方法效果良好。

健康度；牵引电机；故障处理；速度传感器

HXN5型机车的控制部分为非转让技术，涉及牵引电机速度传感器(以下简称TMSS)健康度的资料几乎没有，在试验和处理试验过程中遇到的TMSS健康度故障，都处于学习和摸索阶段，前期问题发生后试验周期相对较长。通过不断的经验积累，总结出了该故障的处理方法和改进措施，大大缩短了故障处理的时间。

1 故障现象及影响因素分析

1.1 测速齿轮间歇超差

HXN5型机车转让给南车戚墅堰机车有限公司后，在进行小批量生产试验时，发生机车牵引力波动或无牵引力的故障，同时机车微机屏传动显示界面内某个TMSS健康状态百分比从100%开始下降，微机屏故障日志内会记录牵引电机转速传感器线路需要修复。

查找GE公司提供的相关资料，只有在试验大纲中提及一句“100%是一个好的健康度”，但究竟什么是健康度，健康度降低后如何处理都不得而知。

为了更好地了解和处理该故障，首先从控制电路上进行分析。根据故障现象，当TMSS健康度下降时，微机屏故障日志会提示对TMSS线路进行检查。初步分析认为，牵引电机健康度应该是机车牵引电机速度传感器系统的检测指标，反映牵引电机的速度状态。因此根据电气原理图中速度传感器检测电路进行相应的线路检查，以图1中1位电机速度传感器线路为例，通过万用表对线路进行检查，如果线路上存在接错或插接不良，都会造成TMSS健康度故障。

图1 1位牵引电机速度传感器电气接线图

检查线路无异常，怀疑TMSS本身存在故障，更换新的传感器后重新试验，故障有时能消除，有时不能消除，进一步检查发现，换下的TMSS磁头上有磨损的痕迹，怀疑牵引电机测速齿轮与传感器磁头摩擦造成损伤，故初步分析可能是测速齿轮的间隙不对，采用内窥镜进行检查，发现测速齿轮间隙确实不符合要求。根据GE公司关于牵引电机的运输要求，为了防止因撞击或振动造成轴承损坏，需要将转子或电枢锁紧。由于该批次电机在运输过程中未按要求进行防护，造成牵引电机速度传感器的齿轮发生偏移和损伤，后经架车更换电机并处理齿轮间隙后，牵引力波动故障消除。

1.2 传感器质量问题

在国产化阶段，某公司组装生产的牵引电机在机车试验过程中，也发生了多起TMSS健康度下降的故障，有些电机在厂线试验时没有故障，但在正线试验时发生故障，由于无法提前发现，需要重复正线试验来验证，给生产带来很大影响。

在故障处理过程中，排除外部线路的原因，将故障电机返回生产商进行检查和试验，发现传感器齿轮表面存在明显的凹坑，低速时原端出现异常的正弦波经过速度传感器的处理芯片后可能输出正常的方波，但随着转速的上升，该芯片不能快速响应，此时传感器输出的波形会出现异常。GE公司转让技术时，只规定了牵引电机台位试验时低速试验的要求，这也是为什么在厂线进行机车试验时健康度正常，而正线试验时健康度下降的原因。在检查过程中发现，生产商选用的不同供应商的传感器棘轮在质量上也存在差异，组装过程中的质量控制还需要进一步提升。所以，生产商应采取优选供应商、提高棘轮加工精度、加强入库检查、控制组装过程、提高试验转速等手段来提高牵引电机质量。

1.3 传感器状态及线路情况

在机车交付用户使用过程中，时常发生TMSS健康度下降的案例，经过分析，原因是牵引电机速度传感器与车架压码处固定后，机车经过曲线时，会发生拉拽造成传感器线路疲劳损伤，通过改进压码结构及传感器外部的防护解决了这一问题。此外，还存在CA2柜内的速度传感器过渡连接器盲插造成插偏的问题，将连接器支架移到便于操作者可靠插拔的位置后，插偏的问题也得以解决。

2 故障处理方法

通过对机车试验数据的积累及分析，总结出以下故障处理流程，如图2所示，按该流程处理故障时，可在短时间内准确判断故障件位置，并进行相应的处理，大大提高了故障处理效率。

图2 HXN5型机车TMSS健康度下降处理流程

(1)进入显示屏机车传动界面，检查并记录6个TMSS健康度是否为100%，如健康度下降则继续进行下列检查。

(2)机车停机，断开蓄电池充电断路器(BCCB),等3只显示屏灭后再断开机车控制断路器(LCCB)、燃油监控器断路器(FTB)、燃油泵断路器(FPB)，断开蓄电池闸刀开关，打开辅助柜CA2的门，断开维护闸刀开关。

(3)根据健康度下降的电机位数，检查CA2内对应的速度传感器连接器(1位检查C2U；2位检查C2V；3位检查C2W；4位检查C2X；5位检查C2Y；6位检查C2Z)，确认连接器插头和插座无缩针、针歪、断裂等现象，如有则更换连接器。

(4)根据健康度下降的电机位数检查对应的牵引电机控制器(TMC)连接器，确认插针位置正确并且压接牢固，确认TMC连接器插孔无开裂现象。

(5)根据电气原理图对健康度下降位速度传感器线路进行导通，确保线路正确且无断路、短路。

(6)恢复接线后上电，脱开故障位电机速度传感器，用万用表检测传感器的A、B脚之间电压应为15 V。如果没有电压，根据原理图，分段检查，在CA2内脱开过渡连接器，检测连接器A、B脚电压，如果插头仍没有电压，检查相应的TMC连接器的45、46脚之间的电压是否为15 V。如果仍测量不到15 V电压，则更换TMC模块。

(7)如果上述步骤均没有问题，只能更换TMSS，如果以前已经多次更换了TMSS，检查速度传感器测速齿盘是否有缺陷，如有则更换齿盘。

(8)故障消除后恢复，进行厂线试验，在显示屏开关界面将健康度下降位速度传感器、电机切除，脱开该位速度传感器连接器，直到该位TMSS健康度变成0后，将速度传感器连接器恢复连接。在开关界面投入电机和速度传感器，在事件日志界面按重置后，继续厂线试验，直到TMSS健康度恢复到100%后，再进行2 km左右的厂线试验，观察健康度是否发生下降。