截割電機(jī)常見故障分析及其預(yù)防措施研究

張宏彬

（山西焦煤西山煤電西銘礦， 山西 太原 030052）

引言

交流電牽引采煤機(jī)是目前煤礦開采的主要采煤設(shè)備，對(duì)于采煤機(jī)而言，截割電機(jī)是采煤機(jī)的動(dòng)力來源，其工作性能的維護(hù)對(duì)于煤炭生產(chǎn)效率具有重要意義。在采煤機(jī)日常檢修中，截割電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的故障有軸承落架、密封不嚴(yán)、潤滑脂失效等，這些故障將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)絕緣下降、出力不足，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電機(jī)匝間短路等電氣故障。本文針對(duì)每一類故障給出了相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)采煤機(jī)檢修人員的工作具有一定的借鑒意義。

1 軸承落架及其預(yù)防措施

1.1 發(fā)生原因

軸承落架是截割電機(jī)常見故障之一，發(fā)生原因有軸承裝配過緊、軸承潤滑脂失效導(dǎo)致軸承磨損、軸承游隙不合理、端蓋安裝不同心等。

1）軸承裝配過松或過緊。截割電機(jī)的軸、軸承、軸承座三者之間的配合十分重要，如果配合過松，將會(huì)導(dǎo)致蠕變，蠕變會(huì)使配合面受到磨損；如果配合過緊，滾珠與滾道之間的壓力過大，將導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中的摩擦力增大，摩擦力增大將會(huì)導(dǎo)致熱量的積累，從而加劇軸承的疲勞程度。

2）軸承潤滑脂失效導(dǎo)致軸承磨損。潤滑脂是一種耗材，在采煤機(jī)進(jìn)行截割作業(yè)過程中會(huì)慢慢流失，如果遇到軸承溫度較高的情況，潤滑脂還會(huì)極速變質(zhì)，導(dǎo)致潤滑效果下降。在添加潤滑脂的工作時(shí)，要注意使用與原先標(biāo)號(hào)一致的潤滑脂，如果標(biāo)號(hào)不一致將導(dǎo)致兩種潤滑脂不能有效融合，進(jìn)而丟失。

3）軸承游隙不合理。軸承的游隙包括徑向游隙和軸向游隙，軸承的游隙對(duì)于軸承來說是很重要的一個(gè)技術(shù)參數(shù)，特別是對(duì)于防爆電機(jī)而言，游隙的選擇至關(guān)重要，游隙過大會(huì)導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)和噪聲等，游隙過小會(huì)導(dǎo)致軸承溫升過高。對(duì)于截割電機(jī)而言，一般選取大游隙軸承。

4）端蓋安裝不同心或小蓋安裝偏斜。截割電機(jī)檢修過程均會(huì)涉及端蓋的安裝，在端蓋安裝過程中，如果端蓋安裝不同心或者安裝小蓋時(shí)螺絲沒有擰緊，均會(huì)導(dǎo)致軸承損壞。

1.2 預(yù)防措施

一是軸承裝配時(shí)注意軸、軸承、軸承座之間的配合。二是定期更換潤滑脂，按照相關(guān)規(guī)定，應(yīng)保持至少10 000 h 補(bǔ)充一次，至少20 000 h 更換一次，在補(bǔ)充潤滑脂時(shí)應(yīng)注意使用相同標(biāo)號(hào)的潤滑脂，以保持新舊潤滑脂良好融合。三是對(duì)截割電機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，如果涉及更換軸承，應(yīng)特別注意軸承游隙的選擇，選擇大游隙軸承，嚴(yán)格對(duì)照相關(guān)表格進(jìn)行選型。四是對(duì)檢修后的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)仔細(xì)檢查電機(jī)端蓋是否同心、小蓋螺絲是否擰緊[1-2]。

2 密封失效及其預(yù)防措施

2.1 發(fā)生原因

截割電機(jī)密封不嚴(yán)，會(huì)導(dǎo)致液壓油或冷卻水進(jìn)入電機(jī)腔體，進(jìn)而降低定子絕緣電阻，影響電機(jī)出力。

由于國內(nèi)外廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使用材料不同，對(duì)于同一型號(hào)采煤機(jī)的溝槽，生產(chǎn)的O 形圈或支撐環(huán)區(qū)別很大。從設(shè)計(jì)上來講，國外廠家采用英制單位AS568 英尺來設(shè)計(jì)O 形圈線徑和內(nèi)徑，國內(nèi)廠家采用國標(biāo)單位毫米，二者在單位換算時(shí)會(huì)產(chǎn)生微量誤差，如果尺寸偏小則壓縮量不夠，會(huì)導(dǎo)致密封不嚴(yán)；如果尺寸偏大則會(huì)導(dǎo)致O 形圈被切傷。從材料上來講，國外廠家生產(chǎn)的O 形圈和支撐環(huán)一般采用丁腈橡膠作為基礎(chǔ)，并在其中添加其他微量元素，而國內(nèi)廠家生產(chǎn)的O 形圈材料為丁腈橡膠，支撐環(huán)材料為聚四氟乙烯，無微量元素添加。聚四氟乙烯材料的特點(diǎn)是特性小、硬度高，如果在安裝支撐環(huán)時(shí)出現(xiàn)尺寸不均勻的現(xiàn)象，就會(huì)把O 形圈切傷。對(duì)于溫度高、濕度大的綜采工作面，采煤機(jī)回采過程中截割電機(jī)腔體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，噴霧器產(chǎn)生的水汽會(huì)從電機(jī)接線處進(jìn)入電機(jī)本體。

骨架油封失效導(dǎo)致高速軸漏油。截割部一軸和三軸的骨架油封是特別容易損壞的部件，如果此處的骨架油封出現(xiàn)變形，軸內(nèi)的液壓油就會(huì)進(jìn)入截割電機(jī)腔體。加油過量或采煤機(jī)傾斜量過大，液壓油進(jìn)入截割電機(jī)腔體導(dǎo)致絕緣電阻下降。

2.2 預(yù)防措施

對(duì)于密封不嚴(yán)的情況，維修人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查所有O 形圈和支撐環(huán)的密封效果，在更換配件時(shí)盡量使用原廠配件，防止出現(xiàn)密封件不合格的情況。圖1 為截割部一軸組件密封件裝配圖，多處使用O 形圈、擋圈等密封件。如圖2 所示，現(xiàn)在有的采煤機(jī)截割電機(jī)尾部及接線口由電機(jī)護(hù)罩和殼體保護(hù)，保證電機(jī)不受外界損害。采煤機(jī)檢修人員應(yīng)熟悉截割部骨架油封的使用情況，并定期檢查維護(hù)，如果出現(xiàn)油封失效應(yīng)及時(shí)更換油封。在對(duì)截割部加油時(shí)應(yīng)保持油位合理，防止油量過多。采煤機(jī)司機(jī)應(yīng)盡量避免采煤機(jī)在前后落差較大的坡面工作[3-4]。

圖1 一軸組件密封件裝配圖

圖2 截割電機(jī)接線口的防護(hù)措施示意圖

3 溫升過高及其預(yù)防措施

3.1 發(fā)生原因

截割電機(jī)溫升過高的原因有兩方面：一是水冷系統(tǒng)遭受破壞，一般為水冷管路堵塞；二是定子鐵芯硅鋼片絕緣降低導(dǎo)致電機(jī)損耗增加。

1）水冷管堵塞的原因：水壓過大導(dǎo)致水冷管損壞。截割電機(jī)的冷卻方式一般為水冷，在電機(jī)殼體圓周上均勻分布著12 根或14 根水冷管，由于水冷管和電機(jī)殼體之間采用了熱裝工藝，水冷管道的水壓不能過大，一般小于3 MPa。井下冷卻水雜質(zhì)含量高，長期使用將導(dǎo)致水垢或雜質(zhì)附著在水冷管壁上，導(dǎo)致水冷管實(shí)際內(nèi)徑變細(xì)，冷卻效果變差。

2）硅鋼片絕緣降低導(dǎo)致電機(jī)損耗增加的原因：電機(jī)的鐵芯由硅鋼片疊放組成，每層硅鋼片之間是絕緣的，但是在采煤機(jī)長期運(yùn)行過程中，硅鋼片之間的絕緣性可能由于振動(dòng)等原因被破壞，因此硅鋼片之間會(huì)存在渦流，導(dǎo)致電機(jī)的渦流損耗增加。如果硅鋼片的絕緣損壞導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布不均，磁導(dǎo)率下降，將會(huì)導(dǎo)致磁滯損耗增加。渦流損耗和磁滯損耗均以熱能的形式釋放在空間中，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部溫升過高[5]。

3.2 預(yù)防措施

嚴(yán)格控制電機(jī)水冷系統(tǒng)的水壓，防止水壓過高導(dǎo)致水冷管被破壞。水冷管在電機(jī)殼體內(nèi)部，檢修人員無法觀察水冷管是否通暢，因此必須定期使用清洗劑對(duì)水冷管進(jìn)行沖洗，防止異物堵塞。檢修人員應(yīng)當(dāng)關(guān)注截割電機(jī)的工作效率，如果電機(jī)損耗增加，應(yīng)當(dāng)分析是否為硅鋼片絕緣導(dǎo)致，如果鐵芯內(nèi)部有放電或灼燒痕跡，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換硅鋼片。

4 電氣故障及其預(yù)防措施

4.1 發(fā)生原因

采煤機(jī)截割電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，上述密封失效、軸承落架、溫升過高等故障均可短時(shí)運(yùn)行，但是長期運(yùn)行均極有可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)電氣故障，影響煤礦生產(chǎn)。截割電機(jī)常見的電氣故障有三相短路、缺相、堵轉(zhuǎn)、過載、三相不平衡等。

4.2 預(yù)防措施

定期檢查電機(jī)的接線電纜絕緣，對(duì)于破損和老化的電纜應(yīng)及時(shí)更換。對(duì)采煤機(jī)的供電電源進(jìn)行定期檢查，防止電源電壓不穩(wěn)。長期欠壓工作或過壓工作均有可能導(dǎo)致電機(jī)短路。在采煤機(jī)檢修時(shí)要及時(shí)清理電機(jī)周圍的異物，防止其進(jìn)入電機(jī)腔體或齒輪箱等部位，引起電機(jī)堵轉(zhuǎn)。使用過程中盡量避免頻繁啟停截割電機(jī)，防止各部件的冷熱交替，導(dǎo)致絕緣性能下降[6-7]。

5 結(jié)語

截割電機(jī)是采煤機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能關(guān)系著采煤效率的提升。本文分析了截割電機(jī)常見的故障，包括軸承落架、密封失效、溫升過高和電氣故障等，并給出了相應(yīng)的預(yù)防措施，維修人員需對(duì)常見的截割電機(jī)故障進(jìn)行適當(dāng)總結(jié)，提高采煤機(jī)工作可靠性。