1、关于CRH380A/AL 型动车组牵引变压器 漏油故障的分析与防治 王正桥 北京铁路局北京动车段 摘 要： 针对CRH380A/AL 型动车组牵引变压器检修过程中常见的漏油故障, 分析牵引变 压器及油冷却器的结构和工作原理, 分析漏油现象出现的原因, 提出相应的预 防及整治措施, 改进油冷却器的检修工艺, 降低故障发生率。 关键词： 动车组; 牵引变压器; 油冷却器; 漏油; 防治; 作者简介：王正桥 (1991) 男, 助理工程师 Analysis and Prevention about the Oil Leakage Fault of CRH380A/AL Traction Transf
2、ormer WANG Zhengqiao Beijing Multiple Depot, Beijing Railway Bureau; Abstract： In view of the common oil leakage fault in the process of CRH380 A/Al type EMU traction transformer maintenance, through analyzing the structure and working principle of the traction transformer and oil cooler, finds root
3、cause of oil leakage problem then puts forward corresponding preventive solution and control measures, finally improves the oil cooler maintenance process which reduced the incidence of failure. Keyword： CRH; traction transformer; oil cooler; oil spill; prevention; 现有CRH380A (L) 型动车组采用的为动力分散式交流传动电力动
4、车组, 牵引变 压器是动车组电力牵引系统的重要设备, 牵引变压器工作状态是否正常直接关 系到动车组的安全运行。 随着动车组使用率的日益提高, 牵引变压器的检查和维 修也越来越引起关注, 在动车组三级修过程中, 牵引变压器冷却器漏油现象频 发, 主要结合牵引变压器的结构及工作原理, 对漏油现象进行分析, 并提出相 应的预防措施。 1 牵引变压器结构及工作原理 1.1 牵引变压器结构 CRH380A (L) 型动车组牵引变压器主要由牵引变压器本体、牵引变压器冷却器、 伸缩风道、冷却风机等部件组成, 如图1所示。 其中油冷却器为铝制板式结构, 由芯体、翅片、进风口、出风口、进油管、出油 管等部分组成
5、。 芯体是板翅式油冷却器的核心部分, 由相邻的两隔板间放置翅片 形成的通道集合排列组成。 图1 牵引变压器结构 下载原图 1.2 牵引变压器冷却器工作原理 牵引变压器冷却器使用强迫油循环冷却方式, 其工作原理是通过电动油泵把变 压器中的油打入冷却器后再返回油箱, 油冷却器为容易散热的格栅形状, 通过 冷却风扇将热量带走。如图 2所示。 图2 冷却器工作原理 下载原图 2 主变压器检修工艺分析 在动车组运用修阶段, 主要采用压缩空气及毛刷对油冷却器进行除尘, 在动车 组一级修时, 作业者通过使用高压风分别从进风口和出风口对送风机及油冷却 器散热片进行冲扫, 风压约0.2 MPa, 沿从上到下、从
6、左至右的顺序进行清扫, 并对进风口过滤网进行清洁。 在动车组二级修时, 主要采用高压水冲洗的方式进行清洁, 通过高压水枪将清 洗水喷至翅片表面, 依靠高速水流的冲洗作用, 清除翅片表面污物 (水压不高 于0.6 MPa, 温度不高于 60) 。清扫完毕后使用手电从进气侧向排气侧照, 如 能在排气侧看见灯光, 或当冲洗出来的水清澈无灰尘、 无纤维状杂物时, 即认为 油冷却器已清洗干净, 最后使用高压风枪吹干冷却器翅片。 3 原因分析 3.1 故障分析 2016年北京动车段检修车间在 3个月内连续发生 6起牵引变压器漏油故障。发 生故障的动车组在入修阶段, 牵引变压器油冷却器均未发现漏油现象。 在
7、进入调 试阶段, 完成牵引变压器除尘后, 牵引变压器运行时在油冷却器出风口出现油 迹, 如图 3所示。 图3 牵引变压器漏油现象 下载原图 经初步确认, 发生漏油现象的牵引变压器本体结构完整, 无漏油点, 漏油点位 于油冷却器内部。 为此, 北京动车段对故障油冷却器返厂并进行分解检查, 通过 气密性试验检查, 发现冷却器存在泄漏现象, 且存在多个漏点, 如图 4圆圈处 所示, 均位于冷却器下部区域。 图4 漏油点确认 下载原图 为进一步确定漏油点位置, 对油冷却器进行分解, 对漏油的格栅进行单独气密 试验, 检查共发现漏油 7处, 漏油点全部位于格栅的下部区域。 对分解后的翅片 进行检查时,
8、发现翅片下部缝隙内有黑色堵塞物。 为确认堵塞物成份, 技术人员 对堵塞物进行了取样分析。 分析结果如下: (1) 堵塞物可以被磁铁吸附, 说明堵塞物中存在 Fe成分。 (2) 对堵塞物使用 PH试纸进行测试, PH值近似为 8, 呈弱碱性。 (3) 分解检查过程中, 发现所有漏点均为针孔状漏点, 漏油点痕迹为旧痕迹, 说明漏油问题已发生较长时间。 (4) 对漏油点位置进行确认, 形成位置分布图如 5, 所有漏点均分布在靠近中 间位置的下部区域。 如因外力损伤则漏油点应靠近进风口或出风口, 因此可排除 外力造成机械损伤引发漏油的可能性。 (5) 根据株洲时代金属制造有限公司提供的数据显示, 在郑
9、州、 武汉铁路局等多 个配属CRH380A/AL 型动车组的铁路局均多次出现类似的油冷却器漏油故障, 且 发生漏油的牵引变压器冷却器均为 BCG0.46-130C型号的铝制板翅式油冷却器, 已使用年限为45年, 属于普遍存在的问题。 图5 漏油点位置分布 下载原图 3.2 漏油原因确认 通过以上分析, 可以得出漏油故障的发生原因如下: (1) 冷却器结构问题 CRH380A/AL型动车组牵引变压器安装位置位于动车组车下设备舱, 基本安装结 构如图6所示, 冷却器工作过程中, 冷却空气从裙板处的进风口1和底板处的进 风口2 被吸入冷却风机, 进而通过整流格栅进入冷却器。 其中进风口 1的裙板上
10、安装带有滤芯的金属滤网, 进风口2处无滤尘装置, 风机与冷却器间安装的调 风格栅仅有空气整流作用, 作用是将不规则的旋转气流转化为直线流动的气流, 提高气流通过率, 不具有滤尘作用。 图6 冷却器进风原理 下载原图 动车组在长时间的高速运行过程中, 将线路上含有金属物质的粉尘、 纤维等杂物 伴随冷却空气从动车组底板处的进风口 2吸入设备舱内, 滤网1失去滤尘作用。 动车组在高速运行过程中, 产生的振动使得设备舱内的含有铁屑的杂质进入风 机, 造成这些杂物进入并沉积在冷却器铝质翅片中, 堵塞风道并降低冷却器的 通风量, 影响冷却器的通风性能, 同时附着在冷却器表面的灰尘增加了翅片的 热阻, 使翅
11、片的传热系数大幅度下降, 造成冷却器冷却功能下降, 冷却器升温。 在高温的作用下, 铝质翅片表面沉积的含有铁质的杂物与铝质翅片产生了电化 学反应, 在铝质翅片表面形成针孔状漏点, 造成漏油现象发生。 结垢的堆积会造 成翅片腐蚀, 同时腐蚀现象也会随着堵塞时间的延长而不断扩大, 造成堵塞情 况进一步加重。 (2) 检修工艺问题 现阶段运用修过程中进行牵引变压器冷却器除尘时, 主要采用风、 水清洗的方式, 由于堵塞物堆积结垢, 仅依靠清水冲洗极易出现清洗不彻底的现象, 冷却器翅 片上腐蚀产物和结垢不能彻底清除的问题不能得到有效的解决。 由于堵塞物的堆积结垢, 堵塞了漏点, 因此在动车组运用修阶段,
12、 未发生漏油 现象。 在三级修阶段, 对牵引变压器进行了彻底清洁后, 翅片表面的结垢和腐蚀 物被彻底清除。 漏油点暴露在了空气中, 动车组供电后, 牵引变压器工作, 牵引 变压器油从漏油点渗出, 在冷却风机的作用下, 所渗出的变压器油从格栅中吹 出, 出现了变压器漏油现象。 4 防治建议 为降低牵引变压器漏油故障发生率, 保证动车组运行安全, 建议以下几个方面 进行改进, 降低故障发生率。 4.1 改进牵引变压器油冷却器除尘工艺 目前市场上已有多种种类的高性能中性水基清洗剂, 此类清洗剂通常是将表面 活性剂、 防锈剂以及水溶性无机物等溶于水中配制而成, 在常温下即可达到较高 的清洗率, 对金属
13、不会产生腐蚀, 同时清洗剂中表面活性剂生物降解性好, 便 于清洗废液处理, 是一种对环境友好的水基清洗剂。 建议使用对铝翅片不会产生 腐蚀的专用中性水基清洗剂清洗冷却器, 可极大的提高清洗效果。 4.2 加装牵引变压器油冷却器风机滤网 在牵引变压器冷却器风机进风口加装滤网, 如图7所示, 加装滤网2, 采用该方 式可大幅度降低冷却空气中的杂物、 铁屑等进入冷却器的概率, 进而降低冷却器 堵塞率, 同时降低电化学腐蚀的发生率, 降低漏油故障发生率。 图7 加装进风滤网 下载原图 4.3 更改牵引变压器翅片结构 BCG0.46-130C型号油冷却器翅片为 A、B两块拼接而成, 如图8所示, 由于翅
14、片 中存在间隙, 杂物极易在间隙处堆积且不易清洗, 因此翅片清洗过程中会出现 清洗不到位的情况。 图8 翅片结构改进 下载原图 通过改进翅片结构, 将原有的两块翅片的结构改为单片翅片结构, 可以取消中 间间隙, 降低腐蚀物沉积的几率, 进而降低腐蚀漏油的故障发生率。 北京动车段 现已联合中车青岛四方机车车辆股份有限公司、 株洲时代金属制造有限公司结合 动车组五级修开展牵引变压器冷却器源头质量改造, 在五级修时对原有结构的 油冷却器进行更换, 安装整体翅片结构的牵引变压器冷却器。 5 结束语 动车组在高速运行中, 牵引变压器是重要的高压电气部件, 通过对牵引变压器 漏油故障的分析, 北京动车段积极改进检修工艺, 开展源头质量改造, 并制定 了各类防治措施, 大幅度降低了牵引变压器的漏油故障发生率, 为动车组的安 全运行提供了保障。 参考文献 1滕莉娜.高速动车组牵引变压器概述J.黑龙江科技信息, 2016 (35) :161. 2周慧芬.水基型金属清洗剂的推广与应用J.腐蚀与防护, 1990, 11 (5) ;265-268. 3北京铁路局北京动车段 CRH380A 型动车组三级修作业指导书Z.2015. 4北京铁路局北京动车段 CRH380A 型动车组一级修作业指导书Z.2015.
