CRH3型动车组牵引变流器冷却单元常见故障及检修方法

李思齐 中国铁路上海局集团有限公司上海动车段

1 概述

CRH3 型动车组运行过程中，供电线路的交流25 kV, 50 Hz 经过车载主变压器降压，牵引变流器斩波、逆变输入给动车组其他设备。而牵引变流器冷却单元通过控制冷却剂的温度与流量，以防出现过热过载情况发生，从而保障牵引变流器的平稳运行。

2 牵引变流器冷却单元的工作原理

（1）冷却单元正常运行

如图1 所示，牵引变流器得电→油泵得电→冷却介质开始循环。

图1 牵引变流器冷却单元工作示意图

（2）冷却介质循环流程

正常循环：牵引变流器本体→冷却介质流入冷却单元主管路→截止阀1、3→油泵→截止阀4→热交换器→截止阀5→过滤器→截止阀2→冷却介质流出冷却单元主管路→牵引变流器本体

（3）冷却单元各部件的作用

油泵：油泵为牵引变流器冷却单元的动力部件，分为高低速运行。正常循环时，油泵处于低速状态，当油泵流入冷却介质不足时，油泵高速运行：膨胀油箱→冷却介质流入冷却单元支管路→油泵。此外，在三级修过程中，当牵引变流器冷却单元换油、或四级修初次注油后，冷却单元中含有空气，冷却介质中的空气也会影响冷却介质对牵引变流器本体的冷却效果，故需通过油泵运转，将空气通过油泵的排气孔排除。

膨胀油箱：冷却介质受温度影响热胀冷缩。夏季，冷却介质热胀，体积增加，导致热交换器内冷却介质溢出：热交换器→冷却介质流入-冷却单元支管路→膨胀油箱。当膨胀油箱内冷却介质过多，压力增加，达到压力峰值时，膨胀油箱排放阀打开，排除多余的冷却介质。冬季，冷却介质冷缩，体积下降，油泵从主管路流入的冷却介质不足，膨胀油箱内的冷却介质需要补偿，导致油泵开始高速运行。当膨胀油箱内冷却介质低于9 L时，膨胀油箱触发报警；低于5 L时，膨胀油箱截断供给油泵。

热交换器；对从牵引变流器本体流入的冷却介质进行冷却，降温降压。热交换器采用自然风冷与风机强迫风冷两种方式。在夏季，冷却介质热胀温度普遍处于高位，风机长期处于高速运行状态；冬季，风机长期处于低速状态。

过滤器：冷却介质经历压力变化、温度变化所产生的杂质会影响冷却介质的冷却效果，以及冷却单元管路内的压力，密度为100 um的过滤器可有效过滤冷却单元中杂质。

3 常见故障与实际案例的分析

3.1 常见故障分析

牵引变流器冷却单元在高级修检修过程中，分为部件外观状态类故障与部件功能性故障。根据故障现象，进行原因分析，并提出排除方法。如表1、表2所示。

3.2 实际案例分析

故障描述：2021 年 7 月9 日，作业人员对 CRH380BL-3780 动车组09 车进行牵引变流器冷却单元功能试验时，发现冷却油泵内部有异音，且冷却油泵进出口压力差数值异常只有0.1 bar(工艺标准为0.4 bar～0.8 bar)。

处置措施：初步检查，确认外观状态良好、无漏油等异常现象。将油泵排气后，异音稍微小一些。根据电气原理图排查控制接线盒后，发现是冷却油泵三相线V 相、W 相接反了所造成的油泵内部电机反转（图2），恢复正确接线后，异音完全消除。继续试验，进出口压力差值依然偏小0.2 bar 左右，分析判断可能受管路内部滤网堵塞（图3）影响，即将管路中的滤网拆卸，清洗干净后再试验，进出口压力差数值终于恢复为正常的0.69 bar左右，故障消除。

图2 冷却油泵控制接线盒内部三相线

图3 冷却装置管路内部滤网堵塞

原因分析：经现场分析判断，故障主要是因冷却油泵三相线接反，导致管路中冷却液回流，以致一部分杂质回流至滤网处引起堵塞，同时也不排除滤网未定期清洁的因素影响。牵引变流器冷却油泵为冷却单元重要组成部分，冷却功能差会导致牵引变流器内部温度居高不下，最终加剧内部元器件老化，烧损。

此案例，可归纳为常见故障汇总表序号1 中的故障4，以及序号5中的故障1（见表1、表2）。

表1 牵引变流器冷却单元常见故障表现与处理方法（一）

表2 牵引变流器冷却单元常见故障表现与处理方法（二）

4 优化建议

以上海动车段为例，2012 年开始进行CRH380B（L）动车组三、四级检修工作，累计检修自然组，合计牵引变流器冷却单元故障共245 件，功能性故障87 件。根据上海动车段CRH380B（L）动车组生产组织安排，牵引变流器冷却单元生产组织包含：无电检修、有电检修、单车与整车试验。基于牵引变流器冷却单元工作原理与常见故障分析，结合上海动车段的生产组织，对牵引变流器冷却单元的三、四级修检修作业提出以下建议：

4.1 三级修检修工作

（1）主、支管路检修

在无电检修阶段，重点检查管路的接头是否存在油污附着，是确认管路是否发生漏液的典型标志。检查管路中的内含滤网，是否存在杂质，是确认冷却介质是否正常的有效措施。

（2）法兰盘检修（状态修）

在无电检修阶段，重点检查法兰盘处是否存在油污附着，是确认法兰盘是否漏油的典型标志。

（3）油泵检修（状态修）

在有电检修阶段，切换油泵高低速运行是否正常，是否存在异音，转向是否正常。在发生冷却介质更换时，运行油泵4 h以上，每间隔1 h排气一次。

（4）膨胀油箱（状态修）

在无电检修阶段，未发生冷却介质更换时，夏季，冷却介质刻度线在中线以下，冬季，冷却介质刻度线在中线以上，春秋季冷却介质刻度线在中线左右。发生冷却介质更换时，冷却介质中存在空气，刻度线均处于上限。

4.2 四级修检修工作

（1）冷却单元各部件的漏液情况检修

在整列调试阶段，在牵引变流器冷却单元运行24 h 之后，使用手电检查各部件是否漏液。

（2）油泵检修（分解修）

在有电检修阶段，切换高低速运行是否正常，是否存在异音，转向是否正常，是确认油泵接线是否正常、油泵轴承与组装作业是否合格的重要手段。油泵正常运转，手动排气，确认填充/排放阀是否正常。

（3）冷却风机检修（分解修）

在有电检修阶段，切换高低速运行是否正常，是否存在异音，转向是否正常，是确认冷却风机接线是否正常、冷却风机轴承与组装作业是否合格的重要手段。

（4）膨胀油箱（分解修）

作业方式同三级修。

（5）各温度传感器、压力传感器检修

在单车调试阶段，使用专用软件连接牵引变流器本体，检测各传感器反馈是否正常，以检测各传感器安装是否良好，本体运行是否良好的重要措施。同时，可有效检测牵引变流器冷却介质是否合格，过滤器是否运行良好。

5 结论

牵引变流器冷却单元是牵引变流器能否正常运行的根本保证。自2012 年上海动车段开展CRH3 型动车组的高级修以来，汇总发现CRH3型动车组三级修遇到的故障，主要是进出口压力异常、油泵异音、冷却风扇异音、膨胀油箱液位偏低、冷却介质有杂质等；而CRH3 型动车组四级修所遇到的，大多为油泵与冷却风机三相电源线接反所导致的油泵与冷却风机反转、冷却介质中因含有空气导致的膨胀油箱液位偏低，以及其他部件的状态性不良等故障。依据牵引变流器的工作原理汇总分析其常见故障，可为牵引变流器冷却单元的日常检修与运用提供有力支持。