地鐵車輛交流牽引電機(jī)故障診斷的應(yīng)用及體會(huì)

摘要：作為城市交通的重要支撐，地鐵車輛成為了越來(lái)越多人出行的選擇，這意味著地鐵車輛的運(yùn)行成為了當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)熱點(diǎn)話題，作為保證地鐵車輛安全運(yùn)行的核心設(shè)備，交流牽引電機(jī)也隨之受到了重視，本文就交流牽引電機(jī)故障診斷的應(yīng)用及體會(huì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討，旨在為地鐵車輛的安全運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；交流牽引電機(jī)；故障診斷

交流牽引電機(jī)是地鐵車輛交流傳動(dòng)的核心設(shè)備，換言之，電機(jī)的安全性直接關(guān)系著地鐵車輛以及乘車人的安全，為此，加強(qiáng)交流牽引電機(jī)故障診斷是非常重要的，是確保地鐵車輛安全運(yùn)轉(zhuǎn)的大前提[1]。在對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行診斷時(shí)，可迅速查找到導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)故障的主要原因，并及時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)還可對(duì)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)估，進(jìn)而通過(guò)有效措施加強(qiáng)電機(jī)的運(yùn)行，確保電機(jī)始終能夠維持在穩(wěn)定、安全以及可靠的階段，為車輛的安全運(yùn)行提供支撐。

1.常見電機(jī)故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)是地鐵車輛牽引系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的一種電機(jī)，但這種電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，經(jīng)常發(fā)生各種各樣的故障，及時(shí)對(duì)故障原因進(jìn)行了解，可有效避免電機(jī)故障擴(kuò)大化，對(duì)確保列車安全有著重要意義。較為多見的電機(jī)故障主要為：

1.1 當(dāng)電機(jī)在通電后，仍然無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，但此時(shí)未表現(xiàn)出異味和異響，也無(wú)冒煙等情況；這可能是由于：過(guò)流繼電器調(diào)節(jié)得非常??；電源未接通；熔絲可能由于高溫被熔斷；控制設(shè)備的接線錯(cuò)誤[2]。

1.2 當(dāng)電機(jī)接通電源后，不能夠轉(zhuǎn)動(dòng)但同時(shí)伴隨有嗡嗡聲；這主要是由于：引出線接錯(cuò)或繞組內(nèi)部未正確連接；轉(zhuǎn)子或定子繞組之間出現(xiàn)斷路的情況，這可能是由于電源斷線或一相失電所致；有雜物將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子卡住或者其負(fù)載太大；電源回路接點(diǎn)發(fā)生松動(dòng)使得接觸電阻過(guò)大；電機(jī)軸承被雜物卡住或由于內(nèi)脂過(guò)硬無(wú)法有效運(yùn)作；電源電壓較小或嚴(yán)重不足；

1.3 電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，出現(xiàn)異響；這主要是由于：電源電壓太大所致；定子油量過(guò)低或缺油引起；定子繞組之間連接錯(cuò)誤或出現(xiàn)短路；風(fēng)扇摩擦風(fēng)罩所致或風(fēng)道填塞。

1.4 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其振動(dòng)非常大；主要是由于：鐵芯變形或松動(dòng)所致；繞線轉(zhuǎn)子斷路、籠型轉(zhuǎn)子開焊斷路以及加定子繞組發(fā)生故障；轉(zhuǎn)軸發(fā)生彎曲或者轉(zhuǎn)子不平衡所致；電動(dòng)機(jī)的地腳螺絲出現(xiàn)松動(dòng)；由于非正常磨損使得軸承滾面以及滾道之間的間隙越來(lái)越大；聯(lián)軸器的中心偏離，未進(jìn)行校正。

1.5 若出現(xiàn)軸承過(guò)熱的情況；主要是由于：油質(zhì)較差，摻有雜質(zhì)；軸承內(nèi)孔偏離中心，導(dǎo)致其不斷與軸發(fā)生刮擦；滑脂過(guò)少或過(guò)多；軸頸與軸承之間較緊或較松所致；軸承彎曲，或因間隙較小或較大；負(fù)債與電動(dòng)機(jī)之間的皮帶非常緊[3]。

2.牽引電機(jī)故障的診斷方法

通過(guò)及時(shí)有效的故障診斷方法對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的排查，唯有如此，才能夠?yàn)楣收系奶幚硖峁┲敢?，為解除故障保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要作用。常規(guī)情況下，在對(duì)故障牽引機(jī)進(jìn)行診斷時(shí)，在通電的情況下，根據(jù)軸承溫升、噪音以及電機(jī)體振動(dòng)三種方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

2.1 軸承溫升判定 測(cè)試主要方法分析如下：商用磁石PT100溫度傳感器是軸承溫度測(cè)試的主要工具，當(dāng)電機(jī)在通電后即可進(jìn)行測(cè)試，最大70℃（RFP2）與最大60℃（RFP1）是電機(jī)溫度測(cè)試的兩個(gè)參考點(diǎn)，而常規(guī)溫度則以20℃為標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，新軸承的溫度相較于已經(jīng)運(yùn)行的軸承其溫度上升速度非?？?。但在運(yùn)行操作完成后，其溫度又會(huì)隨之下降到正常溫度范圍，并呈現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)對(duì)軸承進(jìn)行更換后，再次進(jìn)行試行，這時(shí)軸承的最大溫度往往控制在90K范圍內(nèi)，也就是所溫度上升不會(huì)超過(guò)70K。

2.2 噪音判定 按照《GB10069旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪音測(cè)試方法》[4]中對(duì)噪音測(cè)試條件的規(guī)定方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，具體方法如下：在測(cè)試時(shí)，必須在電機(jī)空載穩(wěn)定狀態(tài)下通過(guò)額定轉(zhuǎn)速的方式對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)確保電壓以及電頻率始終保持穩(wěn)定值；在測(cè)試的過(guò)程中，將電機(jī)通電運(yùn)行，在判斷中以經(jīng)驗(yàn)判斷為主，另根據(jù)軸承噪聲評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)行判斷。

2.3 電機(jī)體振動(dòng)判定 具體測(cè)試方法為：在水平和垂直方向，彈性吊架的振蕩值n應(yīng)當(dāng)?shù)陀?m/s，而在震蕩參考測(cè)量點(diǎn)，根據(jù)電機(jī)的X，Y以及Z軸方向，其振蕩值也應(yīng)當(dāng)保持在3.5m/s范圍內(nèi)。

3.典型案例——軸承異音的電機(jī)故障診斷

若軸承出現(xiàn)異音現(xiàn)象，在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試使，主要方法為：額定頻率以及低頻情況下，對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)其他間斷性雜音或持續(xù)雜音進(jìn)行評(píng)判；與其他牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音進(jìn)行對(duì)比；測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

故障原因分析：

對(duì)電機(jī)進(jìn)行分解，觀察到其內(nèi)部的油脂已經(jīng)固化，且油脂量也非常少，此外，滾珠面也有生銹的跡象，用干凈的紗布將油脂擦拭干凈后，觀察到個(gè)別滾柱面上還存在沿軸向的深印，用手觸摸發(fā)現(xiàn)均為凹陷印子。

對(duì)其進(jìn)行分析，導(dǎo)致其出現(xiàn)生銹，主要是由于牽引電機(jī)運(yùn)行時(shí)，空氣中的水分經(jīng)過(guò)迷宮環(huán)與油封之間存在的間隙滲入到軸承室內(nèi)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的作用，使得滾珠金屬面被銹蝕。再對(duì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，導(dǎo)致滾珠面出現(xiàn)軸向凹陷印子，主要是因?yàn)閮?nèi)環(huán)面上的印槽之間的距離基本一致，初步判斷為在對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子組裝的過(guò)程中，內(nèi)環(huán)面被滾珠拉傷，再因電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的作用，滾珠對(duì)其的摩擦力不斷增加，故時(shí)間久了之后，出現(xiàn)較深的凹陷印子。

針對(duì)本次案例主要通過(guò)以下措施進(jìn)行改善：①將原有的軸承進(jìn)行替換，重新進(jìn)行組裝，均勻涂抹上適量的油脂，再進(jìn)行通電測(cè)試；②架修的過(guò)程中，對(duì)端板以及軸承蓋進(jìn)行完全清理，再重新涂抹上油脂，需要注意的是，涂抹的油脂量應(yīng)當(dāng)控制在填充總?cè)莘e的50%以下，為舊油脂的保留預(yù)留出一定的空間，以免出現(xiàn)油脂量過(guò)多致使軸承出現(xiàn)溫升過(guò)快的情況；③對(duì)油脂加注方法進(jìn)行規(guī)范，使油脂始終能夠保持在潔凈狀態(tài)下；在對(duì)電機(jī)進(jìn)行組裝時(shí)，必須按照相關(guān)要求執(zhí)行，避免對(duì)軸承造成拉傷；④完成軸承更換的電機(jī)，在測(cè)試時(shí)，不能夠立即將其加速到額定轉(zhuǎn)速，而應(yīng)當(dāng)通過(guò)逐漸增速的方式，使其達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，通過(guò)這種方法，能夠使?jié)櫥椭c軸承之間得到有效磨合，此外，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡皖l反向旋轉(zhuǎn)；⑤對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行記錄，若十年后運(yùn)行達(dá)到120萬(wàn)公里，則必須對(duì)軸承進(jìn)行更換，無(wú)論是好是壞，都必須進(jìn)行更換。

通過(guò)采用上述方法對(duì)異音電機(jī)進(jìn)行有效處理，再對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的異音情況得到了有效解決，并且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試行，也未出現(xiàn)雜音，其發(fā)出的聲音呈現(xiàn)為均勻、連續(xù)的電磁感應(yīng)音，與正常電機(jī)對(duì)比，聲音一致，此外電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)情況也非常好。

參考文獻(xiàn)

[1] 周佳，羅威，張波，余士鑫.基于頻譜分析的地鐵車輛牽引電機(jī)故障診斷模擬試驗(yàn)研究[J].輕工科技，2012，12（20）：148-149.

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