艉側(cè)推主電機高溫故障分析

袁濤

（交通運輸部北海救助局，山東 煙臺 264000）

該輪共配置 2 臺艏側(cè)推器和 1 臺艉側(cè)推器，其中艉側(cè)推采用武漢川崎船用機械有限公司設(shè)計的KT-72B3型，該艉側(cè)推裝置是由電力推進配合液壓伺服變距螺旋槳組成。側(cè)推器本體由大功率恒速電機驅(qū)動，主電機為全封閉船用三相鼠籠式異步電機，通過自耦降壓起動方式啟動。其側(cè)推槳葉直徑1450mm (中側(cè)斜式），推力約100kN，螺旋槳轉(zhuǎn)速475r/min，輸入軸轉(zhuǎn)速1450r/min，電動機功率710kW，額定工作電流約1300A。

1 故障概述

某日，該船靠碼頭期間，3 臺側(cè)推器均在運行，其中艉側(cè)推器突然出現(xiàn)主電機高溫報警但并未自動停機，風(fēng)機、油泵也未停止運行，檢查各控制柜均無明顯異常。

2 主電機高溫原因分析

主電機出現(xiàn)高溫，造成此故障的原因可在機械故障和電氣故障兩個方面著手。

2.1 機械故障分析

雜物纏繞槳葉部位。長時間不使用側(cè)推時，海生物會附著在槳葉及其轉(zhuǎn)軸部位；另外槳葉還有可能纏繞漁網(wǎng)等雜物。這些雜物都會使主電機負荷增加，從而使主電機繞組溫升高于正常值。主電機吸風(fēng)口過濾器異物堵塞、出風(fēng)口閘門封閉或艉側(cè)推風(fēng)機運轉(zhuǎn)故障，導(dǎo)致通風(fēng)不暢，繞組熱量無法有效擴散，導(dǎo)致主電機出現(xiàn)高溫。主電機內(nèi)部軸承缺少潤滑干摩擦或傳動設(shè)備間隙變小、傳動軸偏離等原因都會使摩擦增加，傳動設(shè)備運轉(zhuǎn)所需的力矩遠大于主電機產(chǎn)生的力矩，形成堵轉(zhuǎn)，主電機繞組溫度也會升高。

2.2 電氣故障分析

側(cè)推正常工作時由于啟動電流大，主觸點都會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。但是當(dāng)三相主觸點間隙不一致時，會導(dǎo)致三相主觸點拉弧程度不一樣，這樣就會使主觸點燒蝕程度不一樣。這樣就會使主觸點接觸面積過小，且三相不一樣的接觸面積造成極大的接觸電阻和相間電流嚴重不均，嚴重時甚至接近缺項運行狀態(tài)，這樣也能加大主電機的負荷，使主電機繞組高溫。

為了對主電動機加強監(jiān)控，艉側(cè)推分別在三相繞組中設(shè)置PTC熱敏電阻溫度檢測元件。由于PTC熱敏電阻具有很高的溫度敏感性，當(dāng)超過一定的溫度（居里溫度）時，它的電阻值呈階躍性升高，經(jīng)過控制箱中配套的LT3SE專用控制器，可以快速檢測電動機的繞組溫度突變，發(fā)出主電機高溫報警信號，以便及時采取應(yīng)對措施。

圖1 溫度檢測元件電路圖及接線實物圖

如圖1所知，兩組PTC熱敏電阻由6個PTC熱敏電阻元件組成，每組3個，每個繞組中嵌入1個，3個元件串聯(lián)后接線到控制箱內(nèi)的控制器上，1號PTC組（接線盒處的兩根電纜顏色分別為黑色和白色）設(shè)定≥145℃繞組高溫報警，2號PTC組（接線盒處的兩根電纜顏色分別為黑色和藍色）設(shè)定≥155℃高溫報警作為備用。

LT3SE控制器其對應(yīng)的脫扣電阻值范圍均為2700～3100歐姆，返回電阻值范圍為1650～1500歐姆。主電機繞組出現(xiàn)高溫后，當(dāng)3套繞組同時或任意1個繞組中的PTC熱敏電阻元件檢測到溫度有突然升高時，都會觸發(fā)控制器動作輸出主電機高溫報警信號。

3 故障的排除和處理

3.1 故障排查

當(dāng)艉側(cè)推出現(xiàn)主電機高溫報警時，為避免發(fā)生主電動機燒毀事故，立即通知駕駛臺將艉側(cè)推停止運行。通過拆卸檢查主電機吸風(fēng)口濾器發(fā)現(xiàn)無異物堵塞，觀察出風(fēng)口也無異常，再通過控制箱將駕駛臺操作轉(zhuǎn)換成機旁操作，并將其艉側(cè)推風(fēng)機開啟，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機風(fēng)量充足。然后選擇手盤車，即用手轉(zhuǎn)動故障側(cè)推主電機的輸出軸，與正常側(cè)推電機的輸出軸進行對比。經(jīng)過多人多次手盤，輸出軸轉(zhuǎn)動平滑，傳動裝置以及電機軸承也無因摩擦而發(fā)出異響，兩個側(cè)推轉(zhuǎn)動阻尼相差不大。由此可以排除機械故障。

此外，報警出現(xiàn)的同時使用手提紅外測溫儀測量電動機外殼溫度，并多點進行測量，測量均值約為50℃，與2臺艏側(cè)推測得的溫度相差無幾，可以確定主電機并未出現(xiàn)高溫，極有可能是PTC熱敏電阻溫度檢測元件出現(xiàn)故障而導(dǎo)致艉側(cè)推主電機出現(xiàn)高溫報警。于是拆開主電機本體上的接線盒，對主電動機繞組內(nèi)的PTC熱敏電阻溫度檢測元件進行外部檢測電阻值時，由于元件的耐壓不得超出5V，使用萬用表的高阻擋測量，極易造成測溫元件損壞。于是使用萬用表低阻擋，多次測得電阻值為∞，測溫元件確定為開路狀態(tài)。

由圖2艉側(cè)推主電機高溫報警電路圖分析可得，當(dāng)測溫元件開路時，也會使得LT3SE控制器動作，即線圈KW5.7得電，其觸點閉合使其中間接觸器K7.13線圈得電，接觸器觸點K7.13閉合，使主電機高溫指示燈RL3得電，出現(xiàn)主電機高溫報警。

3.2 故障處理

圖2 艉側(cè)推主電機高溫報警電路圖

由圖1接線實物圖可知，溫度檢測元件所使用的為1號PTC組（1TP1、1TP2），2號PTC組并未使用，用萬用表低阻擋2號PTC組電阻進行多次測量，測量值為1550～1622歐姆，接近控制器的返回電阻值，判斷其2號PTC組溫度檢測元件正常。將1號PTC組接線轉(zhuǎn)換成2號PTC組（2TP1、2TP2），接下來用萬用表測量控制電路，沒有故障。再就是檢查啟動柜內(nèi)接觸器，將其拆卸，測量其三相繞組線圈電阻相差無幾，檢查主觸點表面只存在輕微燒蝕，三相觸點接觸面均勻，無需打磨，最后是測量主電機絕緣，用兆歐表依次測量主電機三相對地絕緣和相間絕緣，均符合要求。一切檢查正常，準備就緒后，重新供電，主電機高溫報警消失，艉側(cè)推運轉(zhuǎn)正常，最終配合岸基修理，打開主電機后端蓋，吊出繞組并拆除1號開路測溫元件，重新接線，恢復(fù)原始狀態(tài)，多次試驗，艉側(cè)推運轉(zhuǎn)均正常。

4 結(jié)語

側(cè)推故障一般為電氣故障或機械故障。當(dāng)側(cè)推發(fā)生故障時，應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象，逐步排查，找到原因后排除。同時在日常也應(yīng)加強對側(cè)推的維護保養(yǎng)，減少故障率，延長使用壽命。