地鐵車輛牽引電機異響問題及解決措施

李奇峰

(深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

近年來隨著地鐵車輛牽引電機異響問題解決技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于地鐵車輛牽引電機異響問題產(chǎn)生的原因、故障表現(xiàn)、檢查方法以及問題解決等研究也在不斷深入，這對于提升地鐵車輛牽引電機異響問題解決效率、提高維修效果具有重要意義。以地鐵車輛檢修中出現(xiàn)的故障情況為重要切入點，并針對牽引電機的異響問題進(jìn)行分析，具體探索異響的產(chǎn)生位置、檢查方法、應(yīng)用設(shè)備以及內(nèi)在原因，由此提出解決牽引電機異響的決策措施和創(chuàng)新方案。

1 地鐵車輛電機故障表現(xiàn)

在地鐵車輛電機檢修中出現(xiàn)的故障主要是牽引電機異響問題。這種牽引電機的異響問題，在實際解決中難度較大，需要進(jìn)一步探索其產(chǎn)生原因，才能從源頭上抑制異響問題的出現(xiàn)。

在開展地鐵車輛電機檢修的過程中，對牽引電機檢測時偶爾會出現(xiàn)異響情況，并且電機軸承還伴有一定程度的損壞，經(jīng)過仔細(xì)檢查觀察得出：與牽引電機異響同時存在的情況為電機與聯(lián)軸節(jié)之間的金屬刮碰聲，并表現(xiàn)出節(jié)奏感和規(guī)律感的特點。這種異響問題的存在，實際上并不會造成地鐵車輛的車體本身造成較大程度的損害，只是造成車體發(fā)生橫向的偏移或者振動情況，但長此以往勢必會影響到地鐵車輛運行的安全性，甚至為牽引電機的應(yīng)用埋下潛在的安全隱患。

此外，經(jīng)過拆卸具有異響問題的牽引電機之后，還發(fā)現(xiàn)牽引電機內(nèi)部的軸承設(shè)備也存在較大的損耗，電腐蝕、磨損、燒傷等情況也較為常見，并直接影響到牽引電機的使用壽命。

2 地鐵車輛牽引電機異響問題

結(jié)合地鐵車輛電機檢修的故障情況，探究地鐵車輛牽引電機異響問題的產(chǎn)生主要是從地鐵車輛牽引電機的拆機檢查結(jié)果出發(fā)，結(jié)合牽引電機異響問題的表現(xiàn)形式來分析異響產(chǎn)生的部件設(shè)備和內(nèi)在原因，并進(jìn)一步分析異響的檢查方法。

2.1 異響問題的產(chǎn)生

針對地鐵車輛牽引電機檢修的結(jié)果顯示，出現(xiàn)地鐵車輛牽引電機異響問題集中表現(xiàn)在地鐵車輛牽引電機的不同運行狀態(tài)上，主要原因見圖1。

圖1 地鐵車輛牽引電機異響產(chǎn)生的原因

2.1.1 通電狀態(tài)異響

地鐵車輛牽引電機在通電狀態(tài)下出現(xiàn)異響，實踐中常常表現(xiàn)為嗡嗡聲，需要仔細(xì)鑒別才能發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，這種嗡嗡聲產(chǎn)生的原因有以下幾點。

1)電源斷開或者電線斷路的影響，當(dāng)電機斷路器繞組時，定子和轉(zhuǎn)子之間由于電源動力不足而發(fā)出嗡嗡聲。

2)斷路器繞組線路出現(xiàn)故障，主要情況為接線位置錯誤或者接線方向錯誤，而導(dǎo)致電機通電不轉(zhuǎn)動，并發(fā)出異響。

3)牽引電機的電源回路某接點位置的螺絲出現(xiàn)松動的結(jié)果，導(dǎo)致電流通過產(chǎn)生異響。

4)牽引電動機轉(zhuǎn)子運行不穩(wěn)定，出現(xiàn)卡殼的情況。

5)電源電壓不足，從而無法給電機提供穩(wěn)定的運行動力，從而造成嗡嗡聲。

6)電機軸承故障，造成較大異響產(chǎn)生。

總而言之，通電狀態(tài)電機不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，產(chǎn)生異響的原因主要是電流問題和軸承問題。

2.1.2 運行狀態(tài)異響

牽引電機在運行過程中突然發(fā)出異響，產(chǎn)生原因包括幾點。

1)軸承運行產(chǎn)生磨損，發(fā)出響聲。

2)電機定子與轉(zhuǎn)子間的接觸面積增加，大面積摩擦造成響聲或者電機運轉(zhuǎn)的油量不足，造成空響。

3)電機通風(fēng)口被堵住，造成通風(fēng)不暢，風(fēng)扇和風(fēng)罩摩擦，造成聲響。

4)軸承或電機的鐵芯不穩(wěn)定，產(chǎn)生晃動的結(jié)果，造成異響。

此外，對比電機通電狀態(tài)下產(chǎn)生異響的原因，在運行過程中電機各設(shè)備之間存在電源短路的情況也是造成異響的重要原因。

2.1.3 振動狀態(tài)異響

電機振動狀態(tài)下產(chǎn)生異響的主要原因是由于電機運作的振動幅度較大而產(chǎn)生的。

1)振幅過大導(dǎo)致了軸承磨損，并與運行軌道的縫隙變大，從而造成了空氣流的存在，發(fā)生異響。

2)軸承轉(zhuǎn)子無法保持平衡狀態(tài)，左右晃動碰觸周圍設(shè)備或者造成振動異常等造成異響。

3)電機連接設(shè)備尚未進(jìn)行校正或者接觸不良，振動作用下發(fā)生異響。

4)電機支架、籠型轉(zhuǎn)子等配套設(shè)備安裝存在問題，受到振動作用而影響電機運行，造成異響。

2.2 異響的檢查方法及應(yīng)用設(shè)備

結(jié)合地鐵車輛牽引電機異響產(chǎn)生的原因，在實踐中多利用振動檢測法、噪音判斷法以及溫度檢測法等檢測電機出現(xiàn)異響的具體位置以及發(fā)生異響的本質(zhì)原因，從而采取針對性的措施解決異響問題，保障設(shè)備的正常應(yīng)用。

1)利用振動檢測法檢測異響是利用振動頻譜測試儀來針對軸承異響信息進(jìn)行統(tǒng)計和分析，通過對比其與正常牽引電機運轉(zhuǎn)聲音的差異，或者在其他頻率下軸承的運行效果等得出軸承的特殊狀態(tài)：軸承內(nèi)圈表面存在印痕，造成軸承滾子的運行軌道不夠光滑，從而產(chǎn)生異響。

2)噪音判斷法是通過對比軸承噪音與其他異響的差異，并根據(jù)現(xiàn)有的軸承噪音標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步判斷軸承的狀態(tài)，從而得出其異響位置。

3)溫度檢測法是利用專業(yè)的溫度傳感器測定軸承運轉(zhuǎn)過程中的溫度數(shù)值，并針對運行時電機溫度升高的速度和停止時溫度下降的水平，來具體判斷軸承運行的溫度環(huán)境，從而結(jié)合溫度過高對軸承的影響，而解決異響問題。

3 地鐵車輛牽引電機異響的解決措施

地鐵車輛牽引電機異響問題的出現(xiàn)與地鐵車輛牽引電機軸承損壞兩者之間存在密切的聯(lián)系，并且軸承腐蝕是導(dǎo)致地鐵車輛牽引電機出現(xiàn)異常的重要原因。只有解決了地鐵車輛牽引電機軸承的腐蝕情況，才能有效解決異響問題。

針對軸承電蝕情況的解決，需要分析軸承電蝕產(chǎn)生的原因和原理。在實踐中，軸承電蝕主要是受到牽引電機應(yīng)用環(huán)境的限制，導(dǎo)致供電過程中，會存在軸承電流源在軸承設(shè)備之間流轉(zhuǎn)的情況，進(jìn)而較高軸電壓的存在使得其產(chǎn)生了導(dǎo)電回路，并使得軸承電流產(chǎn)生，在無法流動的情況下造成軸承電蝕的結(jié)果。針對這種情況產(chǎn)生的內(nèi)在原因，通過優(yōu)化軸承絕緣、改善接地方案方法，可以有效減少軸承電蝕情況，從而保障牽引電機軸承的正常，從而降低異響的出現(xiàn)概率。

1)優(yōu)化軸承逆變器在于通過選擇參數(shù)更合適的EIM電容設(shè)備，在逆變器負(fù)極位置進(jìn)行安裝和處理，并利用質(zhì)地更軟的銅絞線來短接線安裝逆變器設(shè)備，達(dá)到降低軸承內(nèi)部電路電感值的效果，優(yōu)化軸承電流。

2)改善接地方案需要滿足整個地鐵車輛接地的標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上調(diào)整接地電阻的合理位置，達(dá)到降低軸承線路感抗值的效果，進(jìn)而降低軸承的流經(jīng)電流值，減少牽引電機的軸承電壓，保護(hù)軸承的正常運行電源環(huán)境。

3)增設(shè)濾波器的方法主要是與逆變器結(jié)合應(yīng)用，提高其吸收逆變器上高次諧波的效果，從而降低線路中脈沖電壓的頻繁波動影響，預(yù)防軸承電流過高造成的危害。

4)優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)。經(jīng)調(diào)研國內(nèi)地鐵牽引電機成熟運用的軸承防電蝕方案主要有2種：①加裝接地環(huán)。從轉(zhuǎn)軸、端蓋聯(lián)通軸承內(nèi)外圈，使軸電流不流經(jīng)軸承內(nèi)部。②增加軸承緣性能。增加軸承外圈絕緣圖層厚度，增加絕緣軸承阻抗，從而降低軸電流，減少軸承電腐蝕發(fā)生。也可以通過使用新型陶瓷絕緣軸承進(jìn)行替代。

除上述方法外，在實踐中解決地鐵車輛牽引電機異響問題也存在其他操作方法。但都是從軸承電流、電壓問題的解決、電機運行環(huán)境的維護(hù)、牽引電機系統(tǒng)設(shè)備的配合性檢測等角度出發(fā)，通過整體掃描檢測或者拆機檢修的方法，對存在異響的位置進(jìn)行判斷，從而解決異響問題。

4 結(jié)語

針對牽引電機異響的表現(xiàn)形式和存在狀態(tài)分析地鐵車輛牽引電機異響問題及解決措施，探索地鐵車輛牽引電機異響問題產(chǎn)生的設(shè)備原因和具體位置，從而針對性地進(jìn)行解決，并在實踐中不斷創(chuàng)新解決方法，提高解決效率，確保所有地鐵車輛的行車安全。