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东风4B型内燃机车励磁电路惯性故障分析与处理 |
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作者：柳州机务段 阳立峰 |
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摘要：对东风4B型内燃机车励磁电路的常见惯性故障进行了分析、总结，提出了处理措施及改进建议，为机车的安全运行提供了保证。
关键词：机车；励磁电路；惯性故障；原因分析；处理方法
1 概述
做为柳局内燃机车的中修基地，我段共配属东风4B型内燃机车108台，每年为外段中修机车近60台。机车励磁电路故障曾一度频繁发生，严重影响正常的运输生产秩序。我们经过认真地总结、分析并采取相应的处理方法，励磁电路惯性故障得到了有效控制，保证了机车的可靠运行。
2 励磁电路惯性故障与分析
2.1 Rlcf1电阻卡箍热胀冷缩，机车正常励磁时功率反复突变
Rlcf1为同步牵引发电机的最大励磁电流调节电阻，串接于CF励磁电路（主发的一级励磁电路）中。其接线原理图如图1所示：
图1 Rlcf1接线电原理图
Rlcf1电阻的设计规格为ZG11—200A、1K，而电阻的实际通过电流为0.16至0.40安。当油马达电阻Rgt至增载极限位时，电路电流约为0.40安，由CF他励绕组E1-E2的电阻值（约160欧姆）可以算出Rlcf1的有效电阻（由641、642＃线短接后的电阻）值：
Rlcf1（有效）=110/0.40-160=115(欧姆)
其阻值仅为总电阻的11.5%。虽然实际通过电阻电流小于电阻的设计额定电流（约0.44A），但由管形珐琅电阻的特点，总电阻越大，其电阻丝的横截面积则越小。这样一方面不利于活动调节卡箍触点的可靠接触；另一方面也不利于电阻的局部散热。当电阻的有效部分通过电流发热至一定程度时，因卡箍的热胀系数大于电阻瓷管，加上触点的紧余量非常有限，造成图1中触点A虚接，电流由触点B通过，呈电阻制动励磁状态，电阻激增，电流变小，机车功率严重不足。当电阻通过小电流而冷却至一定时间，卡箍胀后收缩，触点A恢复接通，机车功率回复正常。这样因触点A不断接通、断开，机车功率反复突变。
由于该故障具有变化性，给查找、处理带来一定的困难。
2.2 励磁机三相输出线两相短接，机车功率严重偏低
励磁机的三相输出线规格为95mm2胶皮电缆线，长度约2米，自下而上穿入励磁整流柜内。其在励磁整流柜（2ZL）内的安装位置如图2所示：
图2 励磁机三相输出线在2ZL内接线位置图
由图可见，538、539＃线的接线端子尾部与相邻整流元件的阻容（RC）装置安装螺栓（M10×30mm）相碰磨。虽然接线端子（俗称线鼻子）均套有大小适中的塑料绝缘套管，但因励磁整流柜安装于动力室与前变速箱间的墙壁上，振动强烈。绝缘套管与螺栓的圆边长时间摩擦而破损，造成励磁机输出电源相间短路，主发励磁电流严重偏低，机车功率不足。
由于破口很细，而交流电机的相间短路电流又小，故障点不易发现。因此，该故障具有一定的隐蔽性，易误以为励磁机本身发生问题，需要仔细检查、确认。
2.3 机车使用故障励磁时起动冲击大
现行东风4B型内燃机车的故障励磁控制电路如图3所示。GFC与GLC动作没有明确的先后顺序，往往造成GFC滞后GLC动作，使得机车在使用故障励磁起动瞬间仍为正常辅助发电状态，机车起车功率超高而造成冲击。
图3 东风4B型机车故障励磁控制电路图
2.4 主发电机滑环烧损、电刷固死，机车无法运行
根据技术要求，东风4B型内燃机车同步牵引发电机的电刷压力应在196—245Kpa范围内。而主发电机的刷握结构与牵引电动机不同，其弹簧压力随电刷磨耗成比例递减。日常运用中，其压力需由机车乘务员视电刷的磨耗情况进行人工“有级”调整。这样，难免会有疏漏发生，而一旦电刷压力不足，将引起恶性循环，导致电刷因与滑环接触电阻过大而发热固死；在此过程中，滑环也因火花烧蚀及电化反应而损伤。最终主发励磁电流中断，机车无法运行。
3 故障的预防及处理方法
3.1 故障2.1的根治
若将Rlcf1电阻分解为两管电阻串联（如图4），即可根除该故障的发生。
图4 Rlcf1电阻分解、改装电路图
实际改装时，将原Rlcf1电阻更换成规格为ZG11—200A、300Ω电阻，卡箍仍与642#线相连；在高压室内的备用电阻位置装上一管型号为ZG11—200A、600Ω电阻，做为Rlcf1的分解电阻Rlzcf1并与之串联（如图4所示）。这样，Rlcf1用于正常励磁调节，Rlzcf1用于电阻制动励磁时的调节。
通过改装实践证明，因Rlcf1由1KΩ降为0.3KΩ，不箍虚接的故障得到了有效控制，而且机车功率调整时更为快捷、方便。
3.2 故障2.2的预防
为防止励磁机输出电源线538、539#线接线端子的绝缘套管磨破，对其在2ZL内的安装位置作如图5示的改动：
图5 励磁机输出线改装图
通过改装，538、539#线的接线端子尾部下方取消了整流元件的阻容装置安装螺栓，将阻容装置移至下方元件联接板螺栓上安装。这样，则可有效防止因接线端子的绝缘套管磨破短路而造成机车功率严重偏低。
3.3 故障2.3的处理及说明
通过对故障的认真分析，提出将现行故障励磁控制电路作如图6所示的改造建议：
图6 故障励磁控制电路改造图
将原387、388#，512、594#线间5ZJ的两对正联锁改为两个二极管控制。这样，当使用故障励磁时，合“9K” GFC即动作，辅助发电机转固定发电工况，避免机车起动时功率超高而冲击。
通过计算及装车实践表明，在具体改造时，只要选用10A/1600V普通整流二极管单管串入电路即可保证安全工作。不使用电阻制动的机车，可利用3ZL上用于电阻制动励磁电流比较的两个二极管即可。
该电路改造简单，操作方便。同时可解决使用故障励磁存在的另一类故障。如图3，当使用故障励磁主手柄回“0”位时，若599、388#线间GFC的辅助反联锁闭合先于388、387#线间5ZJ的常开触头断开，则通过GLC的该联锁将造成5ZJ、GLC、LLC、1—6C、LC等一系列电器“打板”，严重影响电气安全。如图6，由二极管的单向导电隔离作用，彻底消除了该故障发生的可能。
我段曾有多台机车发生上述两类故障，因没有很好的处理办法，只好要求乘务员在要使用故障励磁前先合“8K”，或对相关电器盲目更换。通过对3242、3914等故障机车的改造试验，该方案安全可行，效果良好。
3.4 故障2.4的防治措施
在刷握结构没有改变的情况下，要保证主发电机的电刷压力始终在规定的技术要求范围内，避免调节的盲目性。其关键是要能找到一种简便、合理的方法确定弹簧压扣压指调节的时机。为此，我们制定了如下措施及方法，通过实践，取得了良好的效果。
（1）主发电机落修时，一律装用同牌号的新品电刷，压扣压指统一扣压在调节板的第一格位置上。通过测量，在电刷经过打磨，接触面符合要求的前提下，电刷压力均处于技术要求的上限值。
（2）根据刷握调节板的格距确定压扣压指调节时电刷的磨耗量数值。
该磨耗量数值宜确定适当，应能保证电刷在磨耗到限前压扣压指每次调节时，电刷压力均在技术要求的范围之内。
（3）根据机车的不同运用条件，实测总结主发电机电刷的磨耗量与机车走行公里的关系，从而由机车的走行公里确定压扣压指调节的时机。
（4）将主发电机电刷的报废尺寸延长至40mm，确保电刷磨耗量与压扣压指的调节衔接良好。
值得一提的是，采用上述方法虽然消除了主发电机电刷压力调整的盲目性，可有效防止主发电机因电刷压力不足造成的故障，但机车的日常维护保养仍需加强对主发电机滑环及刷握装置的清扫，保证电刷的正常磨耗。
4 结语
通过对东风4B型内燃机车运用中励磁电路常见惯性故障的分析与处理，提高了机车运行的可靠性，产生了较好的经济效益与社会效益。同时，为其它型式的机车检修提供了可借鉴之处。(end)
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(6/24/2005) |
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