CRH3型动车组牵引便变压器冷却系统维护分析
发布时间：2023-03-03 05:50:24
CRH3型动车组牵引便变压器冷却系统维护分析摘要：动车组牵引变压器在工作时产生大量的热，若散热不及时会造成设备温度升高，触发温度保护，限制运行功率，严重的影响设备使用寿命。牵引冷却系统是主要的散热设备，其散热性能受外界条件影响较大，柳絮期极易发生超温现象。本文对季节性温度升高进行了分析，并制定了对应的解决方案。通过研究，确定增加滤棉的方案可靠，并且借结合设备温度确定了更合理的维护时间，实现了降低温度升高故障率的同时，又避免了过渡维修，降低了维护成本。。关键词：CRH3型动车组冷却系统清网周期温度升高牵引系统作为动车组的动力系统关系到动车组的运行状态，而牵引系统能否可靠工作很大程度上又依赖于其冷却系统的性能。在冷却系统工作过程中，为了加快热量的散发，通常采用冷却风机来加大空气对流速度，提高散热效率。而随着季节的变化，冷却系统的温度升高现象呈现显著的规律性。一、动车组冷却系统概述CRH3C和CRH380B(L型动车组高压系统冷却单元采用FSA型空气过滤器，该结构对于过滤水、砂尘颗粒的综合效果较好，被广泛采用。但该结构过滤柳絮、短纤维等外物的效果较差，柳絮等纤维物能够通过过滤设备，直接附着在冷却器表面，容易造成冷却器散热性能不佳。夏初冷却器滤网表面易附着杨柳絮等杂物，这将导致新风难以从变流器及牵引电机冷却系统的风道入口处进入，此时风量减少，情况严重时，牵引变流器及牵引变压器会因过热而停止工作，威胁运行秩序。每年4、5月前后，在京津城际、京广和京沪高铁运营的CRH3C和CRH380B(L动车组，经常发生牵引变流器、变压器冷却液温度过高的现象，列车诊断系统自动降低牵引功率，导致车组降速运行。现场检查后发现冷却单元空气过滤网表面、散热器表面柳絮污染严重，如图1所示。经过调查确定，在日常维护过程中，车组均严格按照正常的清网周期进行清网，清网质量符合要求，不存在漏检漏修、作业质量不达标现象。因此有必要对季节性温度升高问题进行研究，确定合理的可靠的冷却系统滤网维护方案，既要达到预期的清网效果，避免冷却系统超温，又要避免“过度维修”、“成本浪费”、“次生灾害”等问题或隐患。二、冷却系统运用维护调查和解决方案研究2.1变压器冷却系统工作原理牵引变压器采用强油风冷的冷却方式，采用在牵引变压器旁边安装强油风冷式冷却装置，它把变压器中的油，利用油泵打入油冷却装置中后再复回到油箱，油冷却装置做成容易散热的特殊形状，利用高功率风扇将外界空气经过空气过滤器过滤后的冷却空气吹过热交换器，把热量带走，使变压器油温度降低到设计要求的数值。在空气冷却式换热器中，被冷却的油是在封闭的管板通道内流动，空气则绕管板外侧流动。为了取得最大的冷却效益，通过介质循环泵和风扇使得冷却介质和空气以设定好的速度和压力流动。2.2冷却系统主要结构过滤网：CRH380B系列过滤网的孔距1-2mm，CRH3C为5mm。FSA空气过滤器：离心沉淀物分离器，已经广泛使用的空气过滤器，在过滤网后部。
热交换器：内置散热管路，空气在表面流动时产生热交换。风机总成：由电动机驱动，强迫空气在热交换器表面流动。2.3冷却系统性能检测对冷却系统各项性能进行测试，检查各项参数是否达到设计要求，经过测试确定各项参数满足设计要求，不存在设计缺陷。初阻力:77Pa（标准：额定风速下阻力≤80Pa）：过滤效率：67%（标准：额定风速下过滤效率≥60%）；阻水效率：97%（标准：额定风速下阻水效率≥90%）。三、解决措施3.1增加清洁频率。通过增加清洁频率，减少杨柳絮的过度堆积，显然是可行的。但是增加频率后维护成本增加，作业时间增加，过滤网拆卸频率增加，作业风险随之增加。因此该方案回报率不高，不能满足现场检修维护需求。3.2增加过滤棉增加过滤棉，延长清洁频率的同时避免热交换器堵塞。在FSA空气过滤器与过滤网之间加装一种纤维过滤棉，使透过滤网的柳絮等杂质被过滤棉过滤，从而延长冷却系统的维护周期，通过试验，加过滤棉后牵引冷却系统进风量有所减少，但在合理范围内。当夏季时，环境温度较高时，过滤棉增加通风系统的负担，冷却效果减弱，因此仅在有杨柳絮时期使用过滤棉，其它时期不使用。考虑原有作业标准不能满足特殊条件下车组运用维护需求，原有标准在执行过程中暴露出了“维修不足”的问题。增加滤棉后，制定了新的检修周期，如表1所示。经过实际应用检测，该维修周期过于保守，存在“过度维修”、“成本浪费”、“次生灾害”等问题或隐患。3.2清网时间优化针对检修周期再次进行了研究分析，进行优化。以牵引变压器为例，通过对牵引变压器散热装置性能恶化时的相关温度数据的分析，建立根据牵引变压器温度动态判断维修时机的策略，即当牵引变压器散热装置热温度达到或超过70℃时，安排更换滤棉，当滤棉更换时间间隔已短于或等于4天时，组织冲洗。选取1列CRH380B型动车组进行试验对比验证，在4月份至5月初期间按照4天的固定周期进行换棉作业，5月初至6月初期间根据牵引变压器油温的变化趋势判断换棉作业时机，平均换棉周期达到10天，维修工作量减少了约60%。且由于维修的针对性强，试验验证期间未再发生牵引变压器散热装置的相关故障，表现出维修安全性、预见性、针对性和经济性等优势。四、方案实施效果在应用了增加滤棉的措施后，跟踪检查散热器状态，可以确认滤棉过滤杨柳絮效果良好，散热器表面无明显的杨柳絮堆积，可以满足散热要求。通过监控各设备温度参数，可以确定，在采取了优化后的清网周期之后，未发生冷却系统超温故障，各设备温度水平控制在了合理的波动范围内，应用效果良好。六、结束语综上所述，通过对动车组冷却系统季节性温度升高原因的查找，确定柳絮期散热器堵塞通风不良，是造成温度升高的主要原因。针对该问题制定了增加滤棉防止散热器堵塞的方案，同时根据设备温度特性制定合理的、可靠的时间，实现了降低温度升高故障率的同时，又避免了过渡维修，降低了维护成本。。
参考文献
