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HXD3型电力机车常见故障分析与处理
学 生 姓 名：
学
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专 业 班 级：
指 导 教 师：
西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）
摘 要
HXD3型电力机车是由中国北车集团大连机车车辆有限公司与日本东芝公司于2001年起合作研制的大功率交流传动货运电力机车。HXD3型电力机车是目前世界上批量投入商业运行的6轴电力机车中功率最大的交流传动电力机车,该型机车应用了先进的网络控制、交流电机矢量控制和轴控驱动方式等一系列新技术,使我国铁路机车技术装备全面
进入世界先进行列。郑州机务段在2009年9月配属了32台HXD3型电力机车,每台机车都经过全面检查整修后才投入运用,该型机车充分满足了重载、快速货物运输的需要,然而,在实际运用过程中,还是发现HXD3型电力机车存在着一些问题,影响了该型机车的正常运用。
关键词：HXD3；常见故障；分析与处理
-I
西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）
2.14.各种电气故障不能复位、不能解决的处理..........................................................11 2.15.制动机系统故障产生的惩罚制动..........................................................................123、HXD3应急处理................................................................................................................13 3.1.升不起弓....................................................................................................................13 3.2.主断合不上................................................................................................................13 3.3.提牵引主手柄，无牵引力........................................................................................13 3.4.油泵故障处理............................................................................................................14 3.5.油流继电器故障处理................................................................................................14 3.6.油温高继电器动作处理............................................................................................14 3.7.牵引风机故障处理....................................................................................................14 3.8.牵引风机风速继电器故障处理................................................................................14 3.9.冷却塔风机故障处理................................................................................................15 3.10.主变流器CI整流、逆变组件故障处理................................................................15 3.11.主变流器接地故障处理..........................................................................................15 3.12.牵引电动机过流故障处理......................................................................................15 3.13.牵引电动机接地故障处理......................................................................................16 3.14.电机转速传感器故障处理......................................................................................16 3.15.充电电源投入情况检查(非常重要).......................................................................16 3.16.大、小闸操作异常处理..........................................................................................16 3.17.各种电气故障不能复位、不能解决的处理..........................................................17 结
论......................................................................................................................................18 致谢..........................................................................................................................................19 参考文献..................................................................................................................................20
-III
HXD3型电力机车常见故障分析与处理
1.HXD3型电力机车主要特点
1.1 轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，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。
1.2 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。
1.3 采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。
1.4 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。
1.5 车体的主要作用是承受上部载荷和传递机车牵引力；同时车体又是机车各动力机组和设备的安装基础；并要为乘务人员提供工作场所，因此，要求为乘务员提供良好的工作环境的同时，更为重要的是要求车体钢结构具有足够的强度和刚度。采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。
1.6 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。
1.7 采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。
1.8 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。
1.9 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。
1.10 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
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1.1.机车主要技术性能指标
1.1.1工作电源
电流制 单相交流50Hz 额定电压 25kV 在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥额定功率，在22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零；在31kV～31.3kV范围内机车功率线性下降至零。1.1.2 牵引性能参数
电传动方式 交－直－交传动 持续功率 7200kW 机车速度：持续制速度
70km/h（23t轴重）
65km/h（25t轴重）
最高速度
120km/h 起动牵引力 520kN（23t轴重）
570 kN（25t轴重）
持续牵引力（半磨耗轮）370kN（23t轴重）
400 kN（25t轴重）
恒功率速度范围 65km/h～120km/h（25t轴重）
70km/h～120km/h（23t轴重）
1.1.3 动力制动性能参数
电制动方式 再生制动
电制动功率 7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）
7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）
最大电制动力 370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）
400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）
1.1.4 主要结构尺寸
轨距 1435mm 轴式 C0-C0 机车总重 138t % t（23t轴重）150t % t（25t轴重）轴重 23+2 t 机车前、后车钩中心距 20846mm 车体底架长度19630mm 车体宽度 3100mm 车体高度4100mm（新轮）1.1.5 主要结构尺寸
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1.4.3 变流装置
每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器和一组辅助变流器，使其结构紧凑，便于设备安装。
牵引变流器采用强制循环水冷方式。这种方式具有冷却效果好、无污染、重量轻、结构上维修方便等特点。
冷却液采用亚乙基二醇纯水溶液，确保在－40℃时不冻结。
另外，牵引变流器的冷却液和主变压器（Mtr）的冷却油经过复合冷却器循环，依靠复合冷却器风机进行强制风冷。
每组牵引变流器由一个四象限和一个逆变器组成。整流器单元使用了模块化IGBT元件，采用脉宽调制（PWM）方式、两点式电压型，通过高次谐波整流和错开各组控制载波的相位，从而降低高次谐波和提高功率因数。
逆变器单元同整流器单元一样使用模块化IGBT元件、实现单元的标准化。通过采用IGBT元件和32bit高速演算控制装置的配合，采用矢量控制方式，来实现电机转矩的控制，达到快速响应，提高粘着利用率和实现空转滑行保护控制。
辅助变流器APU是辅助电动机供电电路的核心。APU向牵引通风机电机和压缩机电机等辅助机器供给三相交流电，具有变压变频（VVVF）控制和恒压恒频（CVCF）两种控制方式。两台复合冷却器风机和六台牵引通风机电机为了确保适应机车状况的冷却风量和降低运转声音，按照VVVF控制模式进行设定。
APU通过使用IGBT的PWM整流器单元把从主变压器三次线圈供电的交流电转换为恒定电压的直流电，再供给由IGBT构成的逆变器单元，通过逆变器转换为三相交流。
辅助变流器（APU）单独采用强制风冷方式。
机车共设有两套辅助变流器UA11、UA12。在正常情况下辅助变流器UA11、UA12全部工作，基本上以50%的额定容量工作，辅助变流器UA11工作在VVVF方式，辅助变流器UA12工作在CVCF方式，分别为机车辅助电动机供电。当某一套辅助变流器发生故障时，不需要切除任何辅助电动机，另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载。此时，该辅助变流器按照CVCF方式工作，从而确保机车辅助电动机供电系统的可靠性。
1.4.4 复合冷却器
复合冷却器的型号为FL220，复合型全铝合金板翅式高效冷却结构，上部为水散热器，用于冷却变流器，下部为油散热器，用于冷却主变压器。
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全铝合金板翅式结构的油冷却器，具有每单位容积的传热面积大，性能优良，体积小，重量轻的优点。
空气冷却复合冷却器时，会在冷却器芯子的波纹形散热片上积留灰尘，灰尘过厚将影响散热效果，因此，在每一次中修时，均需要清洗冷却器芯子。
在堵塞严重时应进行水洗或用水蒸气进行清洗。
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3、若还不能正常转换，需要停车降弓，断开蓄电池总电源30秒以上进行复位。注：当切除一组辅助变流器后，牵引风机将全速运转，只有一台空压机投入工作。
2.6.油泵故障
现象：机车降功率1/2，微机显示信息，故障显示灯亮 处理方法：
1、当二个油泵有一个故障时，先断合几次故障油泵的空气自动开关（QA21、22），如能恢复继续运行。
2、如仍有故障，TCMS检测到信号后会自动将相应的三组主变流器隔离，即切除一个转向架的动力。在可能的情况下，维持运行至前方站，再做处理。
2.7.主变油温高故障
现象：跳主断，继电器KP52动作，微机显示信息。处理方法：
1、在停车状态下，用手触摸油箱检查油温,观察机车右侧油温表是否异常，不能高于90℃。若油温高，油温高继电器动作，不允许机车运行，否则影响变压器绝缘、氮气保有量等，需请求救援。
2、断合总电源复位，若故障消除继续运行。无效，请求救援。
2.8.牵引风机故障
现象：机车降功1/6，故障显示灯亮，微机显示风机故障或风速故障 处理方法：
1、当一组风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关（低压电器柜上）。
2、若故障无法恢复，TCMS会自动将相对应的一组CI切除，也可在微机屏手触切除，即主变流器六组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力，可维持运行。
2.9.冷却塔风机故障处理
现象：故障显示灯亮，微机显示冷却塔风机或风速故障 处理方法：
1、当一组冷却塔风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关（QA17、18）。
2、如确实故障，只在TCMS显示器上报故障，机车仍能继续牵引。
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注意：虽然能正常工作，但变压器油温会逐渐升高，最终会因为油温高而停止动力输出。司机可根据牵引吨位、行走路程，判断是否前方站停车，也可以征求技术人员意见作出判断。
2.10.空转故障
现象：空转故障显示灯亮，微机显示电机空转 处理方法：
1、按压“复位”按钮，适当降低牵引级位，人工撒砂。
2、若某个电机持续空转，通过微机屏切除相应的主变流器。机车损失1/6动力。
2.11.110V充电电源（PSU）故障
现象：微机显示PSU故障 处理方法：
1、PSU有二组，当有一组出现故障，微机会自动转换。
2、若微机没有转换，尽量在前方站停车，输入检修密码“000”，修改日期，例如今天是6月1日，改成6月2日或5月30日等，以此类推，即改变日期的奇偶数，断合总电源复位，微机重启将PSU转换到另外一组工作。
2.12.控制回路接地
现象：操纵台控制回路接地故障显示灯亮，控制回路接地开关QA59跳开
处理方法：
1、检查低压电器柜上的各开关，是否有跳开（除QA59）。
2、若有跳开，查看其对应的功能，尝试重新闭合。
2.13.原边过流故障
现象：主断跳开，故障显示灯亮，微机显示信息 处理方法：
1、手柄回零，按“复位”按钮，重新闭合主断试验牵引。
2、若无效，请求救援。
2.14.各种电气故障不能复位、不能解决的处理
本机车是微机控制机车，多数故障微机系统能自动进行转换处理，并提示相关的信息。
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HXD3型电力机车常见故障分析与处理
监控未发出卸载信号（即962有电）。
3.4.油泵故障处理
当2个油泵有一个故障时，先断合几次故障油泵的空气自动开关，如能恢复继续运行。如仍有故障，TCMS检测到信号后会自动将相应的一组变流器隔离，同时另一组变流器将降功率运行。当出现这种故障时，牵引、制动力将降低一半以上。
3.5.油流继电器故障处理
出现油流继电器故障后，TCMS处理同上。当确认是油流继电器故障后，而非是油泵故障。可打开车下主变压器上的接线盒，将其短接（即将356与538短接），短接后应注意观察相应油泵的运行情况，用手摸2个复合冷却器的油温，观察维持运行。
3.6.油温高继电器动作处理
当油温高继电器动作后，机车无牵引、制动力输出。未查清原因前，禁止做任何处理。司机在巡检、停车、换端时应用手摸法经常检查油温。只有在确认确实是油温高继电器本身误动作，才可进行处理。
处理方法：打开车下主变压器接线盒，将其中438拆除，并做绝缘包扎好，观察维持运行。
3.7.牵引风机故障处理
当一组风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关，同时TCMS会自动将相应的一组CI切除，即主变流器6组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力，可完成一般的牵引任务。
3.8.牵引风机风速继电器故障处理
当一组风机风速继电器故障时，TCMS会自动将相应的一组CI切除，即主变流器6组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力，可完成一般的牵引任务。当确认是继电器故障，而非是风机故障时，可将风速继电器上的2根线短接，恢复正常的牵引、制动力，观察维持运行。
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3.9.冷却塔风机故障处理
当一组冷却塔风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关，如确实故障，只在TCMS显示器上报故障，机车仍能继续工作。注意：虽然能正常工作，但变压器油温会逐渐升高，最终会因为油温高而停止动力输出。司机可根据牵引吨位、行走路程以及油温升高的情况采取相应的措施。
3.10.主变流器CI整流、逆变组件故障处理
当机车在重载情况下牵引或是制动时，可能发生此故障。当故障发生时，在司机室能听到机械间里有很大的“放炮”声音，主断路器跳开，司机室机TCMS屏显示相应的主变流器CI故障。此时应将司控器主手柄回“0”位，按“复位”按钮，再合主断，如能合上主断，手柄能提到位，观察牵引电机牵引力，发现一个及一个以上电机无牵引力，则根据牵引吨数来确定是否继续牵引或是将整列车维持运行到下一个车站。如合不上主断，或是提手柄后就跳主断，应立即隔离相应的CI，然后再合主断就能合上，然后提手柄。其他方法同上。
3.11.主变流器接地故障处理
当一组主变流器出现接地时，TCMS会发出跳主断的指令，同时TCMS显示屏会显示相应的一组接地。此时应将司控器主手柄回“0”位，按“复位”按钮，再合主断，如能合上主断，手柄能提到位，观察牵引电机牵引力，如正常说明是误报故障。如发现一个及一个以上电机无牵引力，则根据牵引吨数来确定是否继续牵引或是将整列车维持运行到下一个车站。如合不上主断，或是提手柄后就跳主断，应立即隔离相应的CI，然后就能合上主断、提手柄。其他方法同上。
3.12.牵引电动机过流故障处理
当牵引电动机过流发生时，TCMS显示屏显示故障。TCMS会根据过流时间的长短发出是否跳主断的信号，有时跳，有时不跳。如不跳主断，将司控器主手柄回“0”位，按“复位”按钮，再提手柄就正常了。如跳主断，应将司控器主手柄回“0”位，按“复位”按钮方法，合主断，如能合上主断，手柄能提到位，观察牵引电机牵引力，如正常说明故障消除。如合不上主断，或是提手柄后就跳主断，应立即隔离相应的CI，然后就能合上主断、提手柄。其他方法同上。
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HXD3型电力机车常见故障分析与处理
结 论
HXD3型电力机车作为我国新型大功率机车,在现代化铁路运输中起着无可替代的重要作用,但任何新事物都有个逐步完善发展的过程,以上论文包括有郑州机务段32台HXD3型电力机车在实际运行中出现的常见故障,可以看出,问题主要集中在机车组装工艺和配件质量上,通过分析这些常见故障,使我们在以后的职业生涯中能够更好的发展。
论文中通过对HXD3 机车常见故障分析与处理，了解现行运用HXD3型机车在行车中遇到的问题，论文首先从机车的主要特征认识机车的主要功能和构造，其次再一个方面就是整片论文的主题HXD3中常见的故障分析与处理，然后对所学知识做总结是非常必要的，而且知识是相同的，适时地进行总结和融汇贯通会得到喜人的成果，写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文对设计问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，使深刻我体会到实践对于学习的重要性，从只是明白理论，到搜集材料进行研究分析，再进行实践体会。让我对HXD3型电力机车常见故障分析与处理方面的知识有了跨越式的进步，彻底改变了纸上谈兵的态度，让我真正掌握了知识和技术，做到了理论与实践相结合。
西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）
致谢
终于完成了这篇论文，在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成这几个多月的时间里，感谢给我提供无私帮助的同学！
特别感谢老师的细心指点，帮我改正了错误，提出了许多能为论文增色的建议，这篇论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入这篇论文当中，没有你们的帮助和提供资料，对于我个人来说要想在短短的几个月时间里学习到这么多知识并完成毕业论文是几乎不可能的事情。
今天能顺利完成这篇毕业论文，我真的特别感谢我的指导老师，再一次对你说声谢谢。
祝：老师身体健康，工作顺利。致谢！
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