高鐵列車動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷方案

1、高鐵列車動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷方案高鐵列車動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷方案中礦龍科能源科技（北京）股份有限公司2015年7月 、3951目 錄1、諧波法設(shè)備故障診斷系統(tǒng)說(shuō)明 1.1 診斷原理 1.2 優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn) 1.3 可檢測(cè)設(shè)備內(nèi)容說(shuō)明2、高鐵列車動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷方案 2.1 列車設(shè)備故障監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀 2.2 諧波故障監(jiān)測(cè)診斷方案3、診斷案例及報(bào)告書(shū)解讀1.1 諧波法設(shè)備故障診斷原理偶次波奇次波 諧波是指基本頻率波的整數(shù)倍的有規(guī)律性的頻率波。電氣設(shè)備有異常和劣化，就會(huì)有高次諧波發(fā)生。常用的驅(qū)動(dòng)電流波形 傅里葉函數(shù)變換后的偶次波與奇次波工作原理 通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下，檢測(cè)電流諧波信號(hào)，通過(guò)傅里葉分析確定2次

2、到40次各諧波的含量，根據(jù)特定次數(shù)諧波含量及其組合特征，與專家數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比分析后，確定設(shè)備故障位置及劣化程度，3次以上測(cè)試后就能自動(dòng)生成設(shè)備健康狀態(tài)趨勢(shì)圖。1.1 諧波法設(shè)備故障診斷原理1.2 諧波法產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)諧波法和振動(dòng)法、紅外法檢測(cè)產(chǎn)品的比較電機(jī)設(shè)備及檢測(cè)內(nèi)容諧波法產(chǎn)品振動(dòng)法產(chǎn)品紅外法產(chǎn)品回轉(zhuǎn)軸、軸承固定部分灰塵附著回轉(zhuǎn)軸異常 磨耗軸承損傷異物附著齒輪 傳動(dòng)帶損傷現(xiàn)圈的絕緣 振動(dòng)軸承箱的損傷空氣隙不均 振動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的異常特殊電機(jī)診斷逆變器平滑電解電容控制電路運(yùn)行電路電力元件整流元件可以檢測(cè)；不可以檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)：1. 非接觸型診斷，可以對(duì)遠(yuǎn)距離設(shè)備、遮擋水下等進(jìn)行檢測(cè) 。2. 不需停電檢

3、測(cè)，可對(duì) 24小時(shí)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)在線檢測(cè)。3. 操作簡(jiǎn)單，快速生成詳細(xì)報(bào)告。4. 體積小、重量輕攜帶方便，降低工作強(qiáng)度。 5. 提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并預(yù)警，指導(dǎo)維修 ，避免突發(fā)事故。1.2 諧波法產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)諧波法電氣設(shè)備故備障預(yù)測(cè)和健康管理專家系統(tǒng)能檢測(cè)的電氣設(shè)類型有： 1. 交流電動(dòng)機(jī)； 2. 直流電動(dòng)機(jī)； 3. 電力電容器； 4. 電力變壓器； 5. 發(fā)電機(jī)； 6. 不間斷電源； 7. 工業(yè)輸電電纜（6000V以上）1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備上圖中：1表示一個(gè)三相交流電源，并輸出功率1；2表示電動(dòng)機(jī)；3表示AC-DC-AC變換器；4表示轉(zhuǎn)換器；5表示平滑電容； 6表示變換器；7表示控制板；8表示

4、驅(qū)動(dòng)板。輸出功率2由控制板和驅(qū)動(dòng)板控制。1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的劣化部分電流諧波主要分量所選擇的主要分量階數(shù)貢獻(xiàn)率(%)階數(shù)(按計(jì)分降 序）累積貢獻(xiàn)率(%)電動(dòng)機(jī)主體旋轉(zhuǎn)軸和軸承安裝-M12552,4,3,686定子繞組的絕緣-M23613,5,2,495軸承和外殼的損壞-M34414,2,3,582不均勻氣隙-M45595，3，4，293電動(dòng)機(jī)負(fù)載旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器失衡-L17537,10,9,8,691軸承、異物附著-L28358,7,9,10,695旋轉(zhuǎn)軸和接觸部磨損-L39339,8,7,10,692轉(zhuǎn)輪和皮帶系統(tǒng)的損壞-L4103010,7,

5、8,9,6931.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備診斷項(xiàng)目主要的異常劣化原因（參考）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸承固定（裝置）轉(zhuǎn)子的偏心、固定不良、（主要反負(fù)載側(cè)）軸承的損壞線圈的絕緣（相間/層間）振動(dòng)相間/層間絕緣不良、電壓不平衡、熱流體振動(dòng)軸承軸承箱的損壞軸承（主要是負(fù)載側(cè)）損壞、機(jī)殼出問(wèn)題空氣隙不均一振動(dòng)塵埃附著、轉(zhuǎn)子的偏心、熱流體振動(dòng)負(fù)載部連軸器異常，同軸度低軸的磨耗不協(xié)調(diào)、連軸節(jié)、輪帶的松弛軸承損壞異物附著軸承的損壞、負(fù)載內(nèi)部的異物混入附著主軸異常磨耗軸不良、磨耗、負(fù)載內(nèi)部的異物附著齒輪皮帶系統(tǒng)損壞齒輪、操縱桿、輪帶的損壞（馬達(dá)直接結(jié)合時(shí)連軸節(jié)）1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備對(duì)設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示設(shè)備的

6、劣化程度,共分三個(gè)階段,分別用A、B、C 表示。劣化階段劣化值劣化狀態(tài)備注 A40%以下正常 B140%60%輕度異常可以正常運(yùn)行約6 個(gè)月B260%80%中度異?？梢哉＿\(yùn)行約3 個(gè)月,需要進(jìn)行趨勢(shì)管理B380%90%重度異?？梢哉＿\(yùn)行約1個(gè)月,設(shè)備容易發(fā)生故障,需要做檢修的準(zhǔn)備C90%以上劣化存在劣化,需要及時(shí)檢修1.3 諧波法產(chǎn)品可檢測(cè)設(shè)備電機(jī)儀表盤(pán)故障指示（溫度，壓力，轉(zhuǎn)速，電壓等），下載設(shè)備數(shù)據(jù)定位逆變器儀表盤(pán)故障指示，下載設(shè)備數(shù)據(jù)定位軸承人為感官檢查，軸箱溫度傳感器變壓器儀表盤(pán)故障指示制動(dòng)器儀表盤(pán)故障指示受電弓人為感官檢查，攝像頭拍攝圖片比較2.1 現(xiàn)有故障檢測(cè)手段存在問(wèn)題常規(guī)人

7、工檢查主要依靠人的經(jīng)驗(yàn)，而設(shè)備測(cè)試也是在停車后進(jìn)行的檢測(cè)，其檢測(cè) 結(jié)果并不能完全反映出設(shè)備在行車時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，不是在行車時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試?，F(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)也有一些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括電動(dòng)機(jī)溫度、變壓器油溫等等。在油溫過(guò)高等等不正常情況發(fā)生的時(shí)候，能瞬間反應(yīng)、立刻報(bào)警，列車司機(jī)和隨車機(jī)械師能根據(jù)應(yīng)急故障處理手冊(cè)做出反應(yīng)。但是不能防范于未然，在某些設(shè)備加速劣化前，提前做出故障預(yù)測(cè)?，F(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如西門(mén)子公司的系統(tǒng)，具有比較全的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但是其核心技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法沒(méi)有對(duì)我們開(kāi)放。檢修工程師難以從其中的數(shù)據(jù)總結(jié)出機(jī)車和車輛的運(yùn)行問(wèn)題。對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)，缺乏體系化的分析和不斷地積累2.1 現(xiàn)有故障檢測(cè)手段2.

8、2 諧波故障監(jiān)測(cè)診斷方案主要檢測(cè)內(nèi)容逆變器/變頻器：平滑電容、控制電路、電子元件、運(yùn)行電路狀態(tài)和劣化情況；牽引電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)子、定子、線圈、軸承、固定裝置等狀態(tài)及劣化情況；電機(jī)負(fù)載：軸承、齒輪箱等運(yùn)行狀態(tài)情況；電機(jī)功率：電機(jī)拖載能力及負(fù)載功率匹配情況；建立原則安全性：非接觸式檢測(cè)易安裝性： 可將傳感器直接固定在電機(jī)或變頻器進(jìn)線端靈活性：靈活配置傳感器數(shù)量及檢測(cè)內(nèi)容2.2 諧波故障監(jiān)測(cè)診斷方案2.2 諧波故障監(jiān)測(cè)診斷方案每列動(dòng)車動(dòng)力設(shè)備的數(shù)量（以16編組的CRH380AL為例）：每節(jié)車裝有1個(gè)逆變器和4個(gè)牽引電機(jī)，每?jī)晒?jié)車共用一個(gè)變壓器。需要安裝傳感器的數(shù)量為：每個(gè)牽引電機(jī)安裝3個(gè)傳感器，每個(gè)逆變器安裝4個(gè)傳感器，變壓器不用安裝傳感器。故每節(jié)車需16個(gè)傳感器。技術(shù)優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)在線、實(shí)時(shí)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并指導(dǎo)排除；非接觸檢測(cè)，完全不會(huì)影響原有系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行；綜合檢測(cè)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)逆變器/變頻器、電機(jī)、負(fù)載相關(guān)問(wèn)題；深度分析，不但檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)分析引起問(wèn)題的原因；安裝方便，檢測(cè)傳感器可直接固定在原有引線上；趨勢(shì)管理，提前發(fā)現(xiàn)并排除隱患，讓行車更安全、可靠，減少突發(fā)事故；2.2 諧波故障監(jiān)測(cè)診斷方案3 檢測(cè)案例國(guó)內(nèi)某鐵路局高鐵檢測(cè)事例3 檢測(cè)案例隨車在線檢測(cè)事例3 檢測(cè)案例3 檢測(cè)案例3 檢測(cè)案例3 檢測(cè)案