功率模块是高铁列车电气牵引系统的核心部件，通过转换直流制和交流制间的电能量，将接触网上的高压电导出，对牵引电机进行控制和调节，达到驱动列车行驶的目的。功率模块长期暴露在高铁列车运行的外部环境中，模块表面及缝隙内会积存大量的灰尘油垢，效能将大打折扣，必须进行定期检修清洁才能保证它的性能。
图1 高铁的心脏——功率模块
在功率模块智能化清洁技术问世前，所有清洁工作均为人工操作，不符合智能制造的生产理念，主要存在以下问题：
1工作效率较低，一个检修组每天仅能完成十余个模块的清洁，同时工人劳动强度过高；
2模块上的红色密封胶、密封条和下方的白色密封胶需使用铲刀和刮刀清除，工作空间小，且由于人手用力不均，可能铲伤模块表面的油漆；
3高压风枪清洁模块散热器，会吹出大量灰尘、杂物，影响环境，给人身带来伤害；
4高压风枪清洁散热器效果不佳，只能去除模块散热器外部的浮灰、杂物，散热器内部的油污、污垢无法进行有效的清洁，且清洁效果不佳；
5清洁标准不一致，返工问题经常出现，管理困难。
图2 人工清洁功率模块
功率模块智能清洁项目是中铁集团列车智能检修大课题的核心子课题之一，主要任务是完成200km整流模块和200km逆变模块，300km高寒车整流模块和300km高寒车逆变模块的清洁。要求模块的上料、下料过程中需有效保证模块的转运安全；清洁工作在密闭环境（预留观察窗）中进行，避免清洁过程对环境造成不良影响；整线智能化程度高，不仅无需作业人员干预，还要兼容多规格产品的清洁。北钢联作为课题承接人，先后从电气保养清洁规范、电气设备标准维护、电气清洗剂等方面进行调研，根据行业特殊性为用户研制了一条功能完备的功率模块智能化清洁线。
图3 功率模块智能化清洁线示意图
1上料
在上料工位将模块放入工装车内，然后起吊至输送带上，输送带两侧带有导向板，可以对工装车定位起导向作用，并降低工装车移动时的震动强度。
2运输
当工装车到达输送带，传感器被触发，带动工装车自动向“吸尘工位”移动。
图4 上料机构示意图
3吸尘
到达“吸尘工位”后，传感器被触发，防尘罩随电动缸一起下降到与工装车相配合的位置。丝杠导轨带动工业吸尘器吸头端移动，对模块进行全面吸尘。随后机构自动上升并将防尘罩抬起，然后输送带继续运动，将工装车运输到缓存工位。
4除胶
若除胶工位传感器在触发阶段，证明除胶工位有产品正在作业，则缓存工位输送带停止运动。如果除胶工位传感器未触发，证明工位为空，则将模块输送到除胶处，工装车到位并触发除胶工位传感器，丝杠机构开始工作，整套除胶设备下降。除胶设备包括：“除红胶工具”(电机带动工具轮打磨除红胶，工具轮为拉丝布轮，可有效清除红胶而不会破坏现有油漆)；“除白胶刀具”(刀具材料为高强度树脂，能刮除白胶又不破坏原有油漆)；“除残胶工具”(也为电机带动工具轮，工具轮也为拉丝布轮)。除胶机构为从右向左运动，除红胶工具先与模块接触，到达一定位置后，除白胶刀具弹出，开始从槽内刮除白胶，再移动一段距离后，除残胶工具弹出，对未清除干净的残渣胶进行清理，当快接触到最左侧沟槽表面时除胶刀具收回，此时除胶动作结束，然后输送带运动到下一工位。
图5 涂胶机构示意图
5吹尘
判断吹尘工位有无产品与除胶工位逻辑相同。防尘罩下降，丝杠机构带动超高压风机的出风口运动，对模块进行全面吹尘，所吹起的灰尘及杂物全部被工业除尘设备收集。
图6 吹尘工位示意图
6下料
输送线继续运动，将模块运输到清洗工位。随后清洁滚刷下落并自转，将未除净的油污和杂物清除干净，最后模块及工装车由机械臂一起吊落在地面。
图7 清洗下料工位示意图
THE END
得益于北钢联在智能检测、智能运维、智能检修领域的项目经验，功率模块智能化清洁线将整流模块、逆变模块的清洁量提高至35件/天，50件/天，是传统人工效率的3倍以上，大大降低了高铁核心模块的维护成本。如今，我国高铁营业里程已达2.5万公里，功率模块智能化清洁技术的突破，将大大支持高铁运营的后勤维保工作，为高铁的可靠运行提供技术支撑。未来的生产线经过改进、完善后，该技术将具有一定的通用性，可广泛用于家电、地铁、汽车等类似产品电气模块的清洁工作。
