梁競(jìng)

摘 要：電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后，容易發(fā)生各類故障。如何及時(shí)地對(duì)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(jī)故障擴(kuò)大化、保證列車正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。本文主要就地鐵牽引電機(jī)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(jī)；軸承異音；運(yùn)轉(zhuǎn)

引 言：地鐵在進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)牽引電機(jī)軸承異音。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)軸承故障，及時(shí)進(jìn)行糾正預(yù)防，保證了地鐵車輛的安全運(yùn)營(yíng)。

1 電機(jī)故障分析

在地鐵車輛牽引系統(tǒng)中，三相異步電動(dòng)機(jī)有著廣泛的應(yīng)用。電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后，容易發(fā)生各類故障。如何及時(shí)地對(duì)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(jī)故障擴(kuò)大化、保證列車正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。常見(jiàn)的電機(jī)故障類型主要有以下幾種：

（1）電動(dòng)機(jī)在通電后不能轉(zhuǎn)動(dòng)，既沒(méi)有異響、異味，也沒(méi)有冒煙。故障原因可能是：①電源沒(méi)有接通。②對(duì)過(guò)流繼電器調(diào)節(jié)得過(guò)小。③控制設(shè)備存在接線的錯(cuò)誤。④熔絲可能已經(jīng)熔斷。

（2）電動(dòng)機(jī)在通電后不能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cuò)。③電源回路接點(diǎn)松動(dòng)導(dǎo)致接觸電阻較大。④電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被卡住或者負(fù)載過(guò)大。⑤電源電壓不足或較低。⑥電機(jī)軸承內(nèi)油脂過(guò)硬或卡住。

（3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)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(dòng)。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(guò)高。⑦定子繞組之間短路或者錯(cuò)接。

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

2 牽引電機(jī)故障的診斷方法

在電機(jī)出現(xiàn)故障后，及時(shí)采取有效的故障診斷方法準(zhǔn)確判斷出電機(jī)故障原因，才能采取相應(yīng)的故障控制措施來(lái)進(jìn)行處理，確保設(shè)備正常運(yùn)行。通常，對(duì)故障牽引電機(jī)進(jìn)行通電測(cè)試后，主要檢測(cè)運(yùn)行噪音、軸承溫升以及電機(jī)體振動(dòng)三個(gè)方面的情況。

（1）噪音判定

噪音的測(cè)試條件是根據(jù)《GB10069旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)試方法》中規(guī)定：電機(jī)應(yīng)在空載穩(wěn)定的額定轉(zhuǎn)速的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)保證供電頻率和電壓為額定值。運(yùn)行噪音測(cè)試方法為：在試運(yùn)行過(guò)程中，制訂軸承噪聲一般評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)（主要以經(jīng)驗(yàn)評(píng)判為主）。這就證明可以把軸承在運(yùn)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(cè)試方法如下：軸承的溫度可以通過(guò)商用磁石PT100溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量，但在電機(jī)通電測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)電機(jī)溫度的參考測(cè)試點(diǎn)RFP1（最大60℃）和RFP2（最大70℃），其中常溫按照20℃計(jì)算。通常，新軸承的溫度上升速度要比已經(jīng)在運(yùn)行中的軸承快。在執(zhí)行完運(yùn)行操作后，其溫度會(huì)降到正常操作溫度并維持穩(wěn)定。在更換軸承后的試運(yùn)行過(guò)程中，軸承的最大溫度不能超過(guò)90K（即溫升不超過(guò)70K）。

（3）電機(jī)體振動(dòng)判定

振動(dòng)量測(cè)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(guò)8m/s，并且在振蕩參考測(cè)量點(diǎn)處，沿電機(jī)x， y 和 z 軸方向上的振蕩值不能超過(guò)3.5m/s。

3 典型案例——軸承異音的電機(jī)故障診斷分析

對(duì)此類軸承異音的電機(jī)故障進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，測(cè)試方法如下：（1）對(duì)比其他牽引電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音；（2）在低頻、額定頻率時(shí)評(píng)判軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否有雜質(zhì)音以及間斷性的異音。通過(guò)測(cè)試，得到測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

故障原因分析：

對(duì)牽引電機(jī)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(jiàn)滾柱面的生銹痕跡以及個(gè)別較深的沿軸向的印子（用手摸該印子明顯感覺(jué)到有凹陷的感覺(jué)）。

經(jīng)過(guò)分析，產(chǎn)生銹跡的原因是牽引電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中空氣中夾雜的水分通過(guò)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(guò)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(jī)在組裝轉(zhuǎn)子的時(shí)候滾珠拉傷了內(nèi)環(huán)面，由于該位置被拉傷，隨著電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(duì)異音電機(jī)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(cè)試。（2）規(guī)范潤(rùn)滑油脂加注方法以保證潤(rùn)滑油脂的潔凈；規(guī)范電機(jī)的組裝工藝以減少新軸承受到拉傷的可能性。（3）架修中對(duì)軸承蓋和端板完全清潔后，在這個(gè)地方的潤(rùn)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(chǔ)空間，避免因油脂積聚過(guò)多造成的軸承溫升過(guò)快。（4）建議在牽引電機(jī)運(yùn)行10年后（120萬(wàn)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(wàn)公里）。（5）對(duì)于更換軸承后的電機(jī)，不能立即加速到額定轉(zhuǎn)速，需要逐漸增加其運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，讓軸承與潤(rùn)滑油脂充分磨合，同時(shí)進(jìn)行短時(shí)間的低頻反向旋轉(zhuǎn)。

對(duì)異音電機(jī)采取以上控制措施后，電機(jī)測(cè)試結(jié)果如下：軸承運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，在額定頻率下聽(tīng)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(yǔ)

綜上，將故障原因查找清楚后，后續(xù)將地鐵轉(zhuǎn)運(yùn)改為鐵路運(yùn)輸，再無(wú)此問(wèn)題發(fā)生?？傊?，軸承是電機(jī)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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