關于雙針壓力表示值偏差過大問題的分析
1 概述
HXD1C型電力機車雙針壓力表采用某廠家的軌道車輛專用軸向雙針雙管壓力表, 主要用于測量機車總風缸和制動缸內的空氣壓力并顯示壓力值。此外, 司機室內的制動顯示屏也能通過在制動機上的總風壓力傳感器, 監控機車的總風缸壓力。雙針壓力表與制動顯示屏同時監控總風缸的壓力, 確保機車的行車安全。
在2018年公司50臺HXD1C型電力機車項目中, 多次出現總風壓力表示值與制動顯示屏中顯示的值差距過大的情況 (如圖1所示) , 且問題反復出現。本文通過分析對雙針壓力表的自身結構、安裝方式, 來分析雙針壓力表示值偏差過大的原因, 為解決該問題提供一種思路。
2 問題現狀
在對公司內還未出廠的HXD1C型電力機車進行制動調試時, 發現多個雙針壓力表顯示的總風缸壓力值與制動顯示屏中顯示的總風缸壓力值相差過大, 超過工藝文件中的壓力值示值差要求 (示值差≤20 kP) 。再對這部分雙針壓力表進行更換后, 問題得到初步解決。但部分雙針壓力表在繼續工作后, 依舊反應出壓力值示值差過大的情況。
3 原因分析
總風缸壓力值示值偏差過大影響著機車運行安全, 為解決該問題, 將著重從雙針壓力表安裝方式、運用、自身結構等方面進行分析。
3.1 雙針壓力表簡述
HXD1C型電力機車采用的YTS-100Z軌道車輛專用軸向雙針雙管壓力表 (圖2) , 可同時測量2個相同或不同的壓力。屬于精密儀表, 在安裝和使用過程中不能承受劇烈震動和沖擊。雙針壓力表由兩套各自獨立的測量系統、和指示裝置、照明和外殼等組成。
圖2 雙針壓力表 下載原圖
3.2 雙針壓力表工作原理
雙針壓力表的工作原理:基于彈性元件 (測量系統中的彈簧管) 的彈性變形。即在被測介質的壓力作用下, 追使兩彈簧管之末端各自產生相應的位移, 借助于拉桿經齒輪傳動機構的傳動并予放大, 由固定齒輪軸上的紅、黑指針將2個被測值分別在的盤度上指示出來。
3.3 雙針壓力表安裝方式
雙針壓力表通過安裝支架的固定作用將其固定到儀表安裝板上, 并通過緊固螺母正向緊固和反向鎖緊螺母反向緊固的固定作用確保安裝支架與雙針壓力表之間無相對位移發生, 減少儀表的震動。如圖3所示。
圖3 壓力表安裝 下載原圖
3.4 安裝方式引起的示值偏差
在對儀表的安裝進行跟蹤調查以后, 確認現場實踐安裝方式與規定安裝要求存在一定不同。一方面, 反向鎖緊螺母太厚, 導致安裝支架變形。為減少形變, 需要對反向鎖緊螺母正向緊固。此時反向鎖緊螺母就會對儀表外殼進行擠壓。另一方面, 在實際安裝過程中, 并未對反向鎖緊螺母進行反向緊固, 以鎖緊安裝支架。
為進一步確認安裝方式對壓力儀表示值的影響情況, 隨即對10塊未安裝雙針壓力表進行實驗。將10塊雙針壓力表逐一安裝在HXD1C6475號機車上, 僅連接風表表管, 不對其他部件進行安裝緊固, 進行三組壓力試驗, 壓力值分別為1 000 kPa和600 kPa (實際值會不同) , 待風壓達到相應試驗值時, 確保壓力穩定后再進行壓力值的讀取。具體數據如表1所示。
表1 壓力試驗數據 下載原表
從表1中, 可以知道10塊雙針壓力表中只有第4塊 (編號:1803A203) 的試驗數據不滿足工藝要求 (兩示值差≤20 kPa) , 其余儀表均滿足要求, 但均存在相對較大的示值差。
將滿足要求的9塊雙針壓力表按照要求進行安裝, 并進行制動調試后, 依舊有3塊雙針壓力表顯示的總風缸壓力值與制動顯示屏中總風缸壓力值之間的示值差超過20 kPa。
經上述對比分析, 說明現有的雙針壓力表安裝方式對儀表的示值大小有影響。
3.5 運用中引起的示值偏差
機車在進行調試階段時, 在短時間內會頻繁地對總風缸進行充風和排風的操作。在一段時間內, 頻繁地突然減壓會引起表芯游絲紊亂的情況, 從而導致壓力表示值超差。同時, 當機車剛充完風, 總風管路中空氣壓力還處于不穩定狀態。通常需要等待一段時間, 空氣壓力才能達到相對穩定的狀態。因為在安裝時反向鎖對儀表外殼產生擠壓, 儀表外殼存在一定形變, 進一步擠壓彈簧管。所以在空氣壓力穩定過程中, 儀表內的彈簧管回彈不足, 導致示值超差。
在HXD1C型電力機車項目后5臺的機車上, 安裝了另外一廠家的雙針壓力表。在跟蹤調查過程中, 發現在采用相同安裝方式的情況下進行機車調試, 新廠家的壓力表顯示的總風壓力值與制動顯示屏上的壓力值一致, 未出現示值偏差。
4 結語
結合上述分析, 可以知道在采用舊廠家的雙針壓力表時, 安裝方式和調試過程中的頻繁充排風對雙針壓力表示值一定的影響。若繼續使用舊廠家的雙針壓力表, 則需要對安裝方式以及充排風進行控制。
此外, 通過與新廠家的雙針壓力表使用情況進行對比, 側面說明舊廠家的雙針壓力表自身存在一定的設計缺陷。
