地鐵牽引電機軸承異音故障排查探究

梁競

摘 要：電機長期運行后，容易發(fā)生各類故障。如何及時地對故障原因作出準(zhǔn)確判斷并進(jìn)行相應(yīng)的處理，是防止電機故障擴大化、保證列車正常運行的一項重要工作。本文主要就地鐵牽引電機軸承異音故障排查進(jìn)行了具體的研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：電機；軸承異音；運轉(zhuǎn)

引 言：地鐵在進(jìn)行動態(tài)調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)牽引電機軸承異音。通過檢查發(fā)現(xiàn)軸承故障，及時進(jìn)行糾正預(yù)防，保證了地鐵車輛的安全運營。

1 電機故障分析

在地鐵車輛牽引系統(tǒng)中，三相異步電動機有著廣泛的應(yīng)用。電機長期運行后，容易發(fā)生各類故障。如何及時地對故障原因作出準(zhǔn)確判斷并進(jìn)行相應(yīng)的處理，是防止電機故障擴大化、保證列車正常運行的一項重要工作。常見的電機故障類型主要有以下幾種：

（1）電動機在通電后不能轉(zhuǎn)動，既沒有異響、異味，也沒有冒煙。故障原因可能是：①電源沒有接通。②對過流繼電器調(diào)節(jié)得過小。③控制設(shè)備存在接線的錯誤。④熔絲可能已經(jīng)熔斷。

（2）電動機在通電后不能轉(zhuǎn)動，并且伴有嗡嗡聲。故障原因如下：①定子或轉(zhuǎn)子繞組之間存在斷路，有可能是電源的一相失電或者斷線。②繞組內(nèi)部接反或引出線接錯。③電源回路接點松動導(dǎo)致接觸電阻較大。④電動機的轉(zhuǎn)子被卡住或者負(fù)載過大。⑤電源電壓不足或較低。⑥電機軸承內(nèi)油脂過硬或卡住。

（3）電動機運行時存在異響。故障原因可能是：①定子和轉(zhuǎn)子的槽楔或絕緣紙相摩擦；②軸承磨損，或者是油內(nèi)、滾道內(nèi)、滾體面粘附砂粒等異物。③鐵芯存在松動。④軸承缺油或油量不足。⑤風(fēng)道填塞，或者是風(fēng)扇摩擦風(fēng)罩造成。⑥電源電壓過高。⑦定子繞組之間短路或者錯接。

（4）電動機在運行中的振動較大。故障原因：①軸承遭非正常磨損后滾道與滾面間隙過大。②轉(zhuǎn)子不平衡或轉(zhuǎn)軸彎曲。③鐵芯存在松動或變形。④聯(lián)軸器沒有進(jìn)行中心校正。⑤電動機的地腳螺絲發(fā)生松動。⑥籠型轉(zhuǎn)子開焊斷路、繞線轉(zhuǎn)子斷路以及加定子繞組故障。

2 牽引電機故障的診斷方法

在電機出現(xiàn)故障后，及時采取有效的故障診斷方法準(zhǔn)確判斷出電機故障原因，才能采取相應(yīng)的故障控制措施來進(jìn)行處理，確保設(shè)備正常運行。通常，對故障牽引電機進(jìn)行通電測試后，主要檢測運行噪音、軸承溫升以及電機體振動三個方面的情況。

（1）噪音判定

噪音的測試條件是根據(jù)《GB10069旋轉(zhuǎn)電機噪聲測試方法》中規(guī)定：電機應(yīng)在空載穩(wěn)定的額定轉(zhuǎn)速的運行狀態(tài)下進(jìn)行測定，同時保證供電頻率和電壓為額定值。運行噪音測試方法為：在試運行過程中，制訂軸承噪聲一般評估標(biāo)準(zhǔn)（主要以經(jīng)驗評判為主）。這就證明可以把軸承在運行中產(chǎn)生的噪聲與其他類似構(gòu)件進(jìn)行比較以確認(rèn)軸承是否發(fā)生偏離。

（2）軸承溫升判定

軸承溫升測試方法如下：軸承的溫度可以通過商用磁石PT100溫度傳感器進(jìn)行測量，但在電機通電測試過程中，通過電機溫度的參考測試點RFP1（最大60℃）和RFP2（最大70℃），其中常溫按照20℃計算。通常，新軸承的溫度上升速度要比已經(jīng)在運行中的軸承快。在執(zhí)行完運行操作后，其溫度會降到正常操作溫度并維持穩(wěn)定。在更換軸承后的試運行過程中，軸承的最大溫度不能超過90K（即溫升不超過70K）。

（3）電機體振動判定

振動量測試方法如下：彈性吊架在垂直方向和水平方向的最大振蕩值n不能超過8m/s，并且在振蕩參考測量點處，沿電機x， y 和 z 軸方向上的振蕩值不能超過3.5m/s。

3 典型案例——軸承異音的電機故障診斷分析

對此類軸承異音的電機故障進(jìn)行相應(yīng)的測試，測試方法如下：（1）對比其他牽引電機的運轉(zhuǎn)聲音；（2）在低頻、額定頻率時評判軸承運轉(zhuǎn)時是否有雜質(zhì)音以及間斷性的異音。通過測試，得到測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電機測試數(shù)據(jù)

故障原因分析：

對牽引電機分解后，發(fā)現(xiàn)油脂量偏少、油脂出現(xiàn)固化現(xiàn)象，滾珠面出現(xiàn)生銹的痕跡，將舊油脂清潔干凈后，清楚看見滾柱面的生銹痕跡以及個別較深的沿軸向的印子（用手摸該印子明顯感覺到有凹陷的感覺）。

經(jīng)過分析，產(chǎn)生銹跡的原因是牽引電機運行過程中空氣中夾雜的水分通過油封與迷宮環(huán)之間的間隙進(jìn)入軸承室，使?jié)L珠金屬面部分生銹。

經(jīng)過進(jìn)一步觀察，發(fā)現(xiàn)滾珠面存在一定深度的軸向印槽，產(chǎn)生軸向印子的原因是由于內(nèi)環(huán)面上印槽之間的間距基本相同，初步判定為電機在組裝轉(zhuǎn)子的時候滾珠拉傷了內(nèi)環(huán)面，由于該位置被拉傷，隨著電機長時間運轉(zhuǎn)，滾珠在該位置的摩擦力逐漸增大，久而久之滾珠在該位置形成了一定深度的沿軸向的印槽。

對異音電機采取相應(yīng)的控制措施主要有：（1）更換軸承，并重新涂抹新油脂、組裝、通電測試。（2）規(guī)范潤滑油脂加注方法以保證潤滑油脂的潔凈；規(guī)范電機的組裝工藝以減少新軸承受到拉傷的可能性。（3）架修中對軸承蓋和端板完全清潔后，在這個地方的潤滑油脂應(yīng)略低于填充總?cè)莘e的50%，保證預(yù)留出一定的舊油脂的存儲空間，避免因油脂積聚過多造成的軸承溫升過快。（4）建議在牽引電機運行10年后（120萬公里），不管軸承狀態(tài)好壞，統(tǒng)一更換軸承備件（軸承使用壽命 Ls >200萬公里）。（5）對于更換軸承后的電機，不能立即加速到額定轉(zhuǎn)速，需要逐漸增加其運轉(zhuǎn)頻率，讓軸承與潤滑油脂充分磨合，同時進(jìn)行短時間的低頻反向旋轉(zhuǎn)。

對異音電機采取以上控制措施后，電機測試結(jié)果如下：軸承運轉(zhuǎn)情況良好，在額定頻率下聽不到任何明顯雜質(zhì)音，只有電磁感應(yīng)連續(xù)的、均勻的聲音。

4 結(jié)束語

綜上，將故障原因查找清楚后，后續(xù)將地鐵轉(zhuǎn)運改為鐵路運輸，再無此問題發(fā)生?？傊S承是電機的核心配件，關(guān)系到行車安全，需要引起足夠重視。

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