微机监测道岔电流曲线分析应用举例

1微机监测道岔电流曲线分析应用举例郑州电务段试验室道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。日常微机监测数据调看时，应对 每组道岔的动作电 流曲线详细调看， 对照参考曲线对比、分析，以便随 时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性，发现转换过 程中的不良反应， 对预防故障发生和消除不良隐患有着不可替代的作用。一、 道岔电流曲线的相关知识1、道岔电流监测原理对道岔电流的测试是由道岔采集机完成。通过对道岔动作电流的实时监测，能直接测量出电动转辙机的启动电流、工作 电流、故障电 流和动作时间，并以此描 绘出道岔动作电流曲线。通过对电流曲线的分析即可判断道岔转辙的电气特性、时间特性和机械特性。2、道岔动作时间监测原理道岔转换时才会有动作电流，要监测道岔电流就必须监测道岔转换的起止时间。道岔采集机是通过采集 1DQJ 的落下接点状态来监测 道岔转换起止时间的。大家熟知，1DQJ 吸起、2DQJ 转极，道岔开始转换，转换完毕， 1DQJ 落下。3、监测点：直流电动转辙机在分线盘或组合选取动作电路回线，三相交流电动转辙机在组合后面保护器输出端，选取 A、B、C 三相动作线。将 动作回线穿过开口式道岔电流取样模块，用霍 尔原理获得取样电 流。 （单相有方向性穿 3 圈，三相无方向性穿 1 圈）二、 利用道岔电流监测判断故障的基本原理21、ZD6 系列及 ZD9 使用直流电机的转辙机判断原理采用直流电机的转辙机的工作拉力 F 与工作电流近似地成正比例关系，所以，通过微机监测采集道岔的工作电流和摩擦电流就可以近似地定性分析和判断转辙机的拉力变化，以掌握转辙机的机械特性、电气特性和时间特性。2、S700K 转辙机、ZD9 使用交流电机的转辙机判断原理S700K 转辙机的工作拉力的变化，是由 电动机电压 、电流、转速等多种因素决定的，所以，再像 ZD6 转辙机那 样用监测电流的大小来反映 转辙机的机械特性就不行了，所以，对 于使用三相交流电 机的转辙机电流曲线的调看和分析就要用另外的思路和方法了。下面，先看一个试验：如下图所示的 S700K 转辙机在转换时的工作拉力曲线，反位尖轨动作到 A 点时，工作拉力突然增大，电动机转速随之降低，经检查发现 A点处滑床板缺油锈蚀，当转换 阻力增大时，道岔的转换时间将增加，如右图所示的 绿色线代表的是反位到定位拉力曲线，转换时间为 6 秒，而红色线代表的是定位到反位拉力曲线， 转换时间为 5.3 秒。在此 阶段，转辙机的工作 电流、电压曲线变化比较平稳。此例说明，使用交流电机的 S700K 和 ZD9 转辙机的电流曲线调看和分析应以时拉 力 （ 牛 顿 ）时 间 （ 秒 ）A点反 位 到 定 位 拉 力 曲 线定 位 到 反 位 拉 力 曲 线3间特性为重点，通过每天调看时将电流曲线与参考曲线时间的对比，反映道岔运用状态情况。三、正常时道岔电流曲线参考图及分析1、道岔电流基本曲线1.1、ZD6、ZD9 直流电机动作电流基本曲线：道岔的正常动作过程可分为：解锁一转换锁闭。由于直流电动转辙机为串激电机，特点是电流越大，转矩越大，转速变慢；反之， 电流越小，转矩就小，而转速加快。在一定范围内，直流电动转辙机具有电机的转速与转矩，能够随负荷的大小自动进行调整的“软特性”。ZD6 系列电机中：A 型动作时间38 秒， D 型动作时间5 5 秒，E、J 型动作时间9 秒我们可以把上图的道岔电流动作曲线分为四个时段来分析。第一时段就是道岔解锁的过程，可看出，电机刚启动时，有一个很大的启动电流，同时产生较大的转矩，这时道岔进入解锁状态，动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿内滑动，当动作齿轮带动齿条快动作时，与动作齿条相连的动作杆在杆件内有 5mm 以上空动距离，这时电机的负载很小，电流迅速回落，道岔进入转换过程第二时段为道岔的转换过程。在这个过程中电机经过 2 级减速，带动道岔平稳转换， 动作电流曲线平滑。 如果动作电流小，表明转换阻力小；如果动作电流大，表明 转换阻力大；如果动作曲线波动大， 则表解锁区：道岔启动时电流较大，然后齿轮转动 32.9 度后带动齿条块完成解锁动作区：道岔解锁后，完成空动距离，带动转辙设备动作锁闭区：尖轨到位后，启动电路断开，道岔锁闭，一般锁闭电流比动作电流略大缓放区：道岔锁闭后，由于 1DQJ 具有缓放作用，所以，出现一段为零的直线4明道岔存在电气或机械方面的问题。在此建议大家将道岔调整到位、滑床板不缺油情况下的道岔电流曲线设置为参考曲线，有利于及时发现问题，以便分析。 第三时段为道岔进入锁闭过程。这一过程为道岔尖轨被带动到另一侧，尖轨与基本轨密贴， 动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿中滑动锁闭道岔，自动开闭器动接点转换，切断动作电流。其动作电流曲线为尾部平滑迅速回零，或尾部略有上翘回零如果道岔尖 轨与基本轨刚好密贴则尾部平滑；如果道岔尖轨与基本轨密贴力较大则尾部上翘。第四个时段为曲线尾部电流为 0 的阶段。我们知道， 道岔电流曲线的采集是从 1DQJ 吸起开始，落下停止。在道岔转换完毕后，切断 动作电流，1DQJ 缓放（缓放时间不小于 0.4 秒）落下，从上述图形中尾部曲线可观察 1DQJ 的缓放时间是否符合要求。1.2、S700K 三相交流电机 动作电流基本曲线：道岔电流的动作曲线纵坐标为电流值，不同类型道岔的电流值不完全相同，横坐标为动作时间，不同类型道岔的动作时间也不完全相同，平时， 应对照参考曲线，认真比较和判断。2000 型或 97 型微机监测设备，在道岔 电流采集方面，有的双机牵引道岔是双机共解锁区：道岔启动电流较大，完成道岔解锁过程动作区：三相电机动作电流用三条不同颜色线代表，相对于直流电机较为平滑锁闭区：与内锁闭方式道岔不同的是，锁闭时的电流相比动作电流并不大缓放区：由于1DQJ 的缓放作用，出现这样的曲线5用一个采集模块，有的是各用一个采集模块，有的双机电流曲线在一个窗口内显示，有的则分开在两个窗口分别显示每组道岔的曲线，但是，不管是双动电流叠加还是分开显示，不管是单动道岔还是双动、三 动道岔，都是由基本曲线构成的，所以，在平时的调看过程中，一定要对每一组道岔的类型要了如指掌，才能更好的发挥道岔电流监测的巨大作用，及时发现和处理设备隐患。2、几种单动道岔存在问题的动作电流曲线分析图一 锯齿形动作电流曲线图一的动作电流曲线中，可以看出道岔在转换过程中，曲线呈锯齿波， 动作电流存在较大的波动。造成的原因如下：（1）、 电机碳刷与换向器不是同心弧面接触，只是部分接触。电机在转动过程中，换向器产生环火。 （2）、电机换向器有断格。 （3）、道岔滑床板吊板，道岔在转换过程中，尖轨抖动。 图二 上台阶形动作电流曲线图二的动作曲线中，道岔在转换过程中， 电流曲线先平滑然后迅速增大，上了一个台阶，然后道岔锁闭，电流迅速回零。 这样的动作 电流曲线，表明道岔在转换的过程中阻力逐渐加大，很容易造成道岔转不到底。造成的原因如下：道岔反弹或道岔的顺延密贴不好，尖轨与基本轨密贴时阻力逐渐增大。正常良好的尖轨应平直， 举例当尖轨有弯曲时，其弯曲处就先与基本轨贴上，要使第一 连接杆处尖轨密贴，就必 须再施加一个克服尖轨弯曲的反弹力，当这个力超出转辙机的拉力时，就会使转辙机行程不到位，出现第一连接杆处岔尖有间隙，此 时应会同工务共同解决；还有一种情况，滑床板掉板厉害造成尖轨下沉，在尖轨向基本轨靠拢时出现上台阶现象，就会产生很大的动作电流，遇此情况也要及时会同工务进行处理。6图三 延时形动作电流曲线图三的动作曲线中，道岔在转换过程中， 动作电流曲线长时间在一个固定值范围内，道岔不锁闭，转换过程超时,造成原因是摩擦连 接器空转或者道岔尖轨与基本轨中间夹有障碍物。图四 故障形动作电流曲线 图四的动作曲线表现为道岔在转换过程中，动作电流很大。造成的原因一般有两种情况：1、 电机定子线圈绝缘 不良， 电机转动时存在一定的漏泄电流，造成 动作电流增大；2、减速器故障。各种类型道岔转换时间ZD6 S700K类型时间 A D E J F ZD9 A3/A4A5/A6A7/A8A9/A10A13/A14A15/A16S 3.8 5.5 9 9 6.5 5.8 7.2 6.6 6.6 6.6 6.6 6.673、S700K 提速道岔故障电流曲线分析举例83.1、S700K 转辙机不能启动故障（室外断相）某站发生 S700K 道岔不能启动故障， 经调看电流曲 线发现：蓝色线表示的启动峰值高，说明启动电路有短路或半短路情况解锁电流大，可能是锁闭圆弧缺油、解锁时有卡阻、压力大、摩擦电流大或道岔重等等动作电流大，可能是转换阻力大，如滑床板脏、吊板、杆件蹭枕木或别卡、袖套缺油锈蚀或转辙机内部机械部件缺油有摩卡现象在此区域动作电流突然增大到等于摩擦电流，可能是转辙机箱外或箱内卡阻，如齿条块落异物、挤切销螺堵高出齿条快平面、减速器内部行星齿轮卡阻等等，可以对比参考曲线，看电流突然增大是从何时开始，判断卡阻发生在动作区的前半程还是后半程，是解锁后的一瞬间还是将要锁闭时的一瞬间，以便进一步帮助室外处理人员确定卡阻位置动作电流小或不稳定，可能是摩擦带松、沾油、或固定不良锁闭电流较大，可能是密贴过紧、尖轨加异物、吊板、上台困难、尖轨入基本轨刨切槽时卡阻等等动作电流不稳定，可能是启动电路中各接点有接触不良，如：炭刷、继电器接点、开闭器接点、定子、转子等，由于电流采样为 40 毫秒，所以对于转子线圈断一到两匝的，电流曲线反映不出来，但对于连续几匝断线，动作电流可见突然向下的小尖波，同理，如果连续几匝短路，会出现突然向上的小尖波，转动时就有可能烧启动保险了一动锁闭电流大9是三相动作电流中 B 相的电流大小，其数 值为零， 这说明道岔不能启动的原因是 B 相 电源缺相，但 为什么另外两相 电流数值达到 3.5A，而又在一秒以后回到零位呢？下面，就此问题作出解释，以便帮助大家 对 S700K 电流曲线调看有一个更清楚的认识。对于星形连接的三相电动机，负载不变的情况下，当一相缺相，电流为零时，另外两相电流值能达到额定电流的 1.73 倍，造成电机线圈发热，进而烧 坏电机，所以，在三相电机的控制电路中，都要设计三相断相保护电路，在 S700K 道岔控制 电路中，是以断相保护器来完成断相保护的，在一相断相时，断相保护器中电流不平衡，即输出一个直流电压驱动断相保护继电器，来切断三相电机的动作电路，使电机停 转，所以，就有了如右图所示的电流曲线的形状。比较右边两个图片，发现其电流曲线的形状不完全相同，这是因 为电路断路点上存在接触不良的现象，断相 时，流 过断相保护器三相线圈的电流不平衡的程度不一，输出直流的电压大小也不一相同，从而造成曲线有所差异，从图一可以看出来，此时一相电路完全断开，断相保护器迅速启动，而另外两相电流达到平时额定电流的 1.73倍，即 3.3A 左右图 1图 210图二所示的断相保护器启动就较为慢一些。综合以上分析，造成 S700K 道岔不能启动的原因是： B 相电路中某点接触不良（安全接点接触不良）。备注：此道岔电流的采集模块为我们前面所说的属于交流采集模块较早的一种，不能显示道岔