HXD3D型电力机车空压机启停压力开关故障分析及对策

杜健

摘要：为解决HXD3D型电力机车空压机启停风压值不准确故障，对故障原因进行分析，提出解决措施和优化建议。

关键词：HXD3D；压力开关；原因分析；改进方案

1背景介绍

自2013年批量投产以来，HXD3D型电力机车在我国大部分铁路局得到了广泛应用，进一步提高了我国铁路运输能力。HXD3D型电力机车机车具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。

HXD3D型电力机车空气系统分为风源系统、制动系统、辅助管路系统。其中风源系统负责为全列车气动系统提供高品质的清洁干燥稳定的压缩空气。HXD3D型电力机车采用国际上先进的CCBⅡ微机网络控制空气制动系统，此系统具有良好的状况自检测和故障自诊断功能。

2 问题提出

在机车运行、检修、入库检查等过程中，发现部分HXD3D机车不能按照指定压力值实现空气压缩机的启动和停止，造成机车故障。例如：配属南昌铁路局集团有限公司南昌机务段的HXD3D-0616机车，当空气压缩机泵风至940Kpa时，动作值为950±20Kpa的高压安全阀会喷风，空压机不停止工作；当总风降至800Kpa时，压缩机又开始重新泵风，泵风动作频繁。

3 工作原理

3.1 HXD3D型电力机车空气压缩机启停工作原理

HXD3D型电力机车空气压缩机的启停工作由调压器模块B01P50控制，如图1 所示。该模块位于机车空气制动柜上，由P50.72、P50.74、P50.75三个压力开关组成。压缩空气充入总风缸Ⅰ，经过截断塞门A10，上述三个压力开关同时检测风管内的总风压力值。

如图2所示，总风压力值与空压机启停之间的逻辑控制关系为：①当机车总风压力低于750±20Kpa时，P50.72压力开关动作，110V电源经由843线进入机车控制监视系统，控制单台压缩机组投入工作，总风压力达到900±20Kpa时压力开关动作，843线失电，机车控制监视系统控制压缩机组停止工作；②当总风压力低于680±20Kpa时，P50.75压力开关动作，110V电源经由842线进入机车控制监视系统，控制双台压缩机组投入工作，总风压力达到900±20Kpa时停止工作；③当总风压力低于500±20Kpa时，P50.74压力开关动作，110V电源经由844线进入机车控制监视系统，机车牵引封锁，保留的总风压力值满足了机车的制动和稳定停车，确保了列车安全。

3.2 压力开关工作原理

HXD3D型电力机车的空气管路及制动系统均采用机械式压力开关来检测各管路部件的气压值，主要包括：压缩机组启停压力开关、辅助风缸压力开关、受电弓压力开关、停放制动压力开关等。

压缩机组启停压力开关内部装有气压感应膜片、压力弹簧、连杆、微动开关、压力弹簧调节螺钉等部件。当机车管路系统内部的压力值低于设定的压力开关整定值时，压力开关内部的感应膜片发生瞬间轻微变形，通过连杆推动微动开关的触发，控制电路实现导通。当内部压力值达到预先设定的最大整定值时，在压力弹簧的作用下，感应膜片的自由端产生位移，带动连杆断开微动开关，从而实现了通过感应空气压力变化控制电路通断的目的。

4 故障分析及解决措施

（1）根据空气压缩机工作原理和压力开关工作原理，正常工作情况下压缩机停止停止泵风的总风压力值为900Kpa±20Kpa，上述故障现象中，压缩机泵风至940Kpa时仍未停止泵风，可以判定安全阀A07（950±20Kpa）按照正常工作压力启动，对管路系统起到了保护作用。

（2）单组空气压缩机泵风启动的压力值为750±20Kpa，说明控制单组空气压缩机泵风的压力开关P50.72在风压降至800Kpa时提前动作，其内部设定的整定值存在轻微偏移。压力开关整定值出现偏移的原因一般有：①压力开关膜片或弹簧受到超过其弹性变形范围的压力，无法恢复到初始状态。②压力开关内有杂质，造成连杆、微动开关出现卡滞现象。③压力开关外壳存在密封不良现象，总风管风压产生的压力无法全部施加到感应膜片上。

（3）针对（2）中判定的故障原因，当机车出现空压机启停风压值不正确的故障，并且可以判定为P50.72压力开关整定值偏移时，可以采取相应的处理方法：①打开压力开关P50.72外壳，在安全阀A07起爆后，逆时针轻微旋转压力开关主调整螺钉，当空压机停止泵风时不再调节。②断开压缩机开关，打开总风缸排水塞门A12，当总风压力值下降至750Kpa时关闭A12。轻微调节压力开关副调整螺钉，当 TCMS显示屏上的843线信号变亮（高电平）时，停止调节。③如果调节方式无效，则需要更换为状态正常的压力开关，对故障压力开关要拆解检测。此处理方法适用于其他压力开关发生故障的情况。

5 改进方案和建议

（1）提高压力开关内部部件的可靠性，采用更为优良的弹性元件，优化内部机械结构，产品生产试验时进行严格的测试。

（2）加强日常机车库内整备、检修工作等对压力开关的检测和维护保养，确保其内部部件状态良好，整定值没有偏移。对于工作状态不良的部件及时进行维护和更换。

（3）由于机械压力开关存在精度低、易卡滞的特性，结合HXD3D型电力机车工作原理，对机车压缩机启停控制方式进行改进优化。具体方案为：利用电子压力传感器精高、误差小、可监测等特点，采用电子压力传感器采集总风压力值，传入制动系统微机（IPM），再由TCMS主机对压力值进行运算处理和逻辑判断，发出精确的控制电信号。

结语：

本文着重介绍了压力开关的工作原理，结合HXD3D机车压缩机启停工作原理，对压力开关故障原因进行了分析，提出了故障查找方法和解决措施，使机车空压机工作更为精准、可靠，减少了机车故障率。

参考文献

[1]HXD3D型交流传动快速客运电力机车使用说明书[Z]. 2012.

[2]孙冰，王存兵，吴国栋，等.HXD3D型交流传动快速客运电力机车空气制动系统[J].铁道机车与动车，2016，10：12-16.

[3]徐志強.电力机车TJY型压力开关故障分析及控制措施[J].铁道技术监督，2016，44（9）：27-29.

（作者单位：中国中车集团大连机车车辆有限公司）