摘要：为确保动车组的正常运行，现有动车组牵引变压器油冷却器在车上运行时，一旦出现漏油故障，需将动车组起车、调平后，拆卸更换新的牵引变压器。原漏油冷却器与牵引变压器需返回厂家，进行油冷却器更换，随后牵引变压器需整体重新注油、排气等，时间周期长，严重影响动车组的运行，增加生产和维修成本。因此，提高动车组牵引变压器油冷却器的防腐能力对动车组运行尤为重要。
关键词：动车组；牵引变压器；油冷却器漏油；改善措施
国内高速电动车组全部是动力分散式交流传动电动车组，在将电能转变为机械能的过程中，其变压器在工作中会产生热损耗，引起电气元件温度上升。动车组牵引变压器通常采用油冷却器将工作时产生的热量带走，否则温度超出元件所能承受的范围，变压器将不能正常工作，甚至可能会使电气元件产生绝缘失效、着火等危险，影响机车的安全运行。
1油冷却器结构原理
动车组牵引变压器油冷却器一般为板翅式结构，由进出油口、油室、芯体和外部附件等构成，其中芯体是油冷却器换热的关键部件，也是油冷却器出现漏油故障的主要源头。
油冷却器芯体由油翅片、油侧封条、隔板、风翅片、风侧封条和盖板等组成，其中油翅片、油侧封条、隔板构成油道，风翅片、风侧封条和隔板构成风道。油道与风道相邻叠垒起来，钎焊成芯体。油冷却器工作时，流经风道的冷风与流经油道的热油进行对流热交换，实现对牵引变压器油的冷却。
2油冷却器漏油机理分析
2.1油冷却器解剖分析
对线路运行时出现漏油故障的动车组油冷却器进行水浸气密性试验和解剖，发现解剖断面有大量腐蚀物，经化验主要元素为O和Al。通过气密性试验确认漏点后，发现漏点附近堵塞附着物较多，对堵塞附着物取样并进行化验，其含铁量达13%～17%。对漏点进行微观分析，存在明显的腐蚀痕迹。
2.2油冷却器腐蚀机理
动车组牵引变压器油冷却器是装在动车组底部，当动车组高速运行时，车轮与轨道之间、各运动部件之间磨损产生的铁屑及其他金属粉尘，通过风机驱动随冷风进入到油冷却器风道内部。目前动车组主要通过在油冷却器进风前端设置裙板格栅、过滤网、过滤器等过滤部件，以减少进入油冷却器内部的杂质及粉尘，但综合考虑过滤部件的过滤性能和通风阻力，仍无法完全阻止体积较小的铁屑和粉尘进入油冷却器。根据上述化验结果分析，一旦铁屑和粉尘残留堵塞在风道中，与空气中的水及其他化学物质形成原电池反应，发生电化学腐蚀，主要存在的反应有：
阳极反应（氧化反应）：Al-3e-→Al3+；
阴极反应（还原反应）：O2+4e-+2H2O→4OH-，2H++2e-→H2↑；
还可能有：Fe3++e-→Fe2+。
在油冷却器的腐蚀过程中，主要反应方程式：
上述铝板反生的腐蚀反应量一旦穿过隔板厚度，就会形成穿透性蚀孔，造成油冷却器漏油。
3油冷却防腐改善方案
由上可知，导致油冷却器漏油的直接原因是芯体隔板被外界腐蚀穿孔，因此，如何有效隔离芯体隔板与外界腐蚀物质的接触，减少铁屑和粉尘的残留，是提高油冷却器防腐能力的关键。
3.1阴极电泳机理
阴极电泳具有优良的防腐性、泳透率高、涂膜均匀、涂料利用率高、对环境污染小、易形成自动化生产等特点，广泛应用于汽车、建材、工艺品和五金等领域的防腐和装饰。相对阳极电泳，阴极电泳的被涂物不发生阳极溶解，漆膜的附着力、耐腐蚀性和泳透力更高，因而可使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好[1]，适合内腔通道小、内腔涂装面积大的动车组油冷却器防腐处理。阴极电泳的主要反应机理如下：
（1）阴极上的反应
电解：2H2O+2e-→2OH-+H2↑；
电泳（电迁移）：R-NH3+向阴极移动；
电沉积：R-NH3++OH-→R-NH2↓+H2O；
电渗析（脱水）：在电场作用下，水被从阴极涂膜中排渗出来，引起涂膜脱水，而涂膜则吸附于工件表面，完成整个电泳过程。
（2）阳极上的反应
由上可知，电泳是在阴阳两极施加电压的作用下，带正电荷的树脂离子移动到阴极，并与阴极表面所产生的OH-反应，产生不溶解物，沉积于工件表面，形成致密光滑的电泳漆膜。在整个电泳过程中，涉及到的关键因素主要有：电泳材料、施工电压、温度、溶液PH值、电泳时间、固体分、烘烤的温度及时间等。
3.2油冷却器电泳处理
对动车组油冷却器进行电泳前，为提高油冷却器电泳漆膜的附着力，需对油冷却器进行前处理，在工件表面形成涂漆的良好底层，该底层可大大提高基体与涂层之间的结合力或漆膜的附着力，增强铝件的抗腐蚀能力。
由于动车组油冷却器的表面积很大（需电泳的总体积大小从几十m2到几百个m2不等），油冷却器电泳工艺及各参数的选择对电泳的深度和电泳漆成膜质量均具有较大影响，因此，在对不同油冷却器产品进行电泳时，需根据实际情况，合理调整各工艺参数。当油冷却器厚度变大、体积变大或翅片间距小时，则需选择泳透率高的电泳材料，适当增加电泳的电压、溶液PH值、电泳时间、固体分、烘烤的温度及时间，但上述参数若选取过高时，将可能导致击穿、槽液不稳定、漆膜溶解、漆膜滴落、漆膜缺陷等问题，需根据选择的电泳材料和产品实际情况合理选取。
对动车组油冷却器进行电泳后，油冷却器隔板与风翅片表面形成致密光滑的电泳漆膜，该电泳漆膜具有良好的防腐性能，可有效隔离芯体隔板、风翅片和外界腐蚀物质的接触，减少运行过程中杂质和粉尘在冷却器中的残留和堵塞。
4油冷却器电泳试验验证及对比分析
按GB/T2423.18-2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾》对电泳后油冷却器的芯体样件进行中性盐雾试验，试验1000h后，油冷却器表面光滑平整，无腐蚀迹象。对芯体进行了水浸气密性试验，试验压力0.6MPa，时间30min，芯体样件无任何变形和泄漏。而未经处理的油冷却器仅经过24h盐雾试验后便出现腐蚀迹象。因此，电泳后油冷却器具有优良的防腐性能。
同时，对线路运行后的油冷却器进行解剖取样和对比分析，电泳层区域表面光滑无杂质残留黏附，非电泳层区域表面粗糙，残留黏附物较多。电泳层区域和非电泳层区域表面状况分别如图1和图2所示，从图中可知，两者表面状况有显著差别，图1电泳层表面整齐光滑，未见腐蚀痕迹；而图2非电泳层表面凹凸不齐（比较多的凹坑），存在明显被腐蚀的迹象。由此可知，电泳后油冷却器的防腐能力明显提升。
图1电泳区表面状况下载原图 图2非电泳区表面状况下载原图
结论
本文通过解剖与化验实际运行过程中出现漏油的动车组油冷却器，对油冷却器的腐蚀漏油机理进行分析，提出了油冷却器的防腐改进方案，成功将阴极电泳应用于动车组油冷却器的防腐处理。对电泳后的油冷却器芯体样件进行盐雾试验验证，并对比分析了线路运行后的电泳和非电泳区油冷却器表面状况。结果表明，阴极电泳可极大改善油冷却器防腐蚀能力，对动车组及牵引变压器的正常运行、降低生产和维修成本具有重大意义。
参考文献：
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[3]王正桥.关于CRH380A/AL型动车组牵引变压器漏油故障的分析与防治[J].铁道机车车辆，2017，37（06）：106-108.
[4]杨红萍，高月欣，毛祖国，张德忠.动车组牵引变压器油冷却器堵塞分析及其清洁工艺[J].电力机车与城轨车辆，2016，39（05）：81-84.
论文作者:王悦臣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签：冷却器论文; 电泳论文; 车组论文; 漏油论文; 变压器论文; 阴极论文; 漆膜论文; 《基层建设》2019年第11期论文;