熊偉 徐澤苗

摘要： 本文分析了HXn5型內(nèi)燃機車?yán)鋮s風(fēng)扇電機接地故障的產(chǎn)生原因，并提出了合理的修復(fù)措施。

關(guān)鍵詞：HXn5型內(nèi)燃機車;冷卻風(fēng)扇電機;接地故障

引言

HXn5型機車是戚機公司引進(jìn)GE公司先進(jìn)的設(shè)計和制造技術(shù)的大功率交流傳動內(nèi)燃機車。HXn5機車自運用以來，到2018年進(jìn)入C6修批量修階段。

冷卻風(fēng)扇位于內(nèi)燃機車?yán)鋮s水系統(tǒng)中， 擔(dān)負(fù)散熱器中冷卻水的強迫冷卻任務(wù)， 以保證柴油機工作在適宜的油水溫度范圍內(nèi)， 因而是該系統(tǒng)的重要部件。[1]HXn5機車采用的冷卻風(fēng)扇電機型號5GYA30C6，結(jié)構(gòu)為立式、單軸伸、雙軸承支撐結(jié)構(gòu)的三相鼠籠式的交流異步電動機，它是內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。電機主要由轉(zhuǎn)子裝配、定子裝配、機座和轉(zhuǎn)軸及其他附件等組成，如圖1所示。

一、接地故障原因分析

電機C6修后，在運用中發(fā)生多起冷卻風(fēng)扇電機接地故障。

（一）匝間短路

拆解故障電機，定轉(zhuǎn)子分離，檢查發(fā)現(xiàn)部分故障電機在繞組鼻部處燒損。

匝間短路由以下兩個原因：

（1）匝間絕緣在長期運行中老化，導(dǎo)致接地故障;

對定子裝配的繞組進(jìn)行進(jìn)一步拆解，發(fā)現(xiàn)部分線圈的包裹絕緣老化變色，并呈粉末狀。

（2）在檢修過程中，鼻部繞組磕碰傷造成匝間絕緣不良，導(dǎo)致接地故障。

對定子檢修的相關(guān)工序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在吊運中鼻部繞組存在磕碰傷。

（二）定轉(zhuǎn)子接磨

部分故障電機存在定轉(zhuǎn)子相擦接磨的現(xiàn)象，接磨造成局部過熱，引起定子線圈燒損，導(dǎo)致接地故障。

選擇近期發(fā)生的3起接磨故障進(jìn)行分析，對轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度面、轉(zhuǎn)軸錐度面、轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑、定子外徑進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)以下問題。

（1）轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面不良

塞規(guī)檢測3只電機轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面均不良。轉(zhuǎn)子內(nèi)孔接觸面不良導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸與內(nèi)孔裝配不良，轉(zhuǎn)子傾斜，局部氣隙減小，易造成定轉(zhuǎn)子接磨故障。

（2）轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑超差

測量2只故障電機轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑，結(jié)果如表1所示，發(fā)現(xiàn)鼠籠內(nèi)徑偏差較大。其中1#轉(zhuǎn)子裝配，鼠籠內(nèi)徑最小處Φ649.09mm，最大處為Φ649.78mm，超新造時標(biāo)準(zhǔn)達(dá)0.31mm，且最大相差已達(dá)0.69mm。新造時電機定轉(zhuǎn)子單邊氣隙僅為0.9mm，鼠籠內(nèi)徑偏差較大易造成電機定轉(zhuǎn)子接磨。

由鼠籠形狀示意圖（圖1、圖2）可以看出，鼠籠形狀呈橢圓形。因檢修時對風(fēng)葉進(jìn)行探傷，有裂紋的風(fēng)葉需進(jìn)行換新。在更換葉片作業(yè)時，風(fēng)焊切割葉片及焊接新葉片，導(dǎo)致輪轂受熱變形，因鼠籠與輪轂為過盈配合，鼠籠也隨之變形，導(dǎo)致鼠籠內(nèi)徑超標(biāo)，易導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子接磨故障。

（三）接地故障分析結(jié)論

（1）匝間絕緣在長期運行中老化，導(dǎo)致接地故障。

（2）在檢修過程中，繞組磕碰傷造成匝間絕緣不良，導(dǎo)致接地故障。

（3）轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面不良、轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑超差造成定轉(zhuǎn)子接磨，導(dǎo)致接地故障。

二、改進(jìn)措施

（一）增加匝間絕緣檢測方法

針對絕緣老化的現(xiàn)象，在檢修中增加匝間絕緣檢測工序，有效的判斷電機絕緣的狀態(tài)。匝間檢測儀是采用“沖擊波比較法”的原理，它是將沖擊電壓波交替地直接施加于被測試品和參照品的繞組上，利用沖擊電壓在二者中引起的衰減震蕩波有無差異來確定電機繞組絕緣是否良好，且顯示故障波形時，常有放電聲、電火花和特殊氣味等。[2]

（二）制作定子吊運支架工裝

針對檢修中的磕碰現(xiàn)象，制作定子吊運支架，底部繞組不接觸地面，有效的減少了繞組的磕碰傷。

（三）嚴(yán)控轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸接觸面的檢測

檢修時嚴(yán)控轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸接觸面的檢測，合格后方可進(jìn)行組裝;

（四）制定合理的轉(zhuǎn)子內(nèi)徑檢修標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)子更換風(fēng)葉后，對轉(zhuǎn)子內(nèi)徑進(jìn)行檢測，制定合理的轉(zhuǎn)子內(nèi)徑檢修標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行;

（五）增加電機氣隙檢測工序

在定子機座相應(yīng)位置打孔，在電機組裝后，用塞尺檢查電機定轉(zhuǎn)子氣隙，合格后方可進(jìn)行試驗、裝車。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戰(zhàn)廣桓.冷卻風(fēng)扇葉片的焊接工藝[J].機車車輛工藝，1999年，第1期：22-25

[2] 盧云峰，翟正江，張文英.中小型交流電機匝間短路分析及處理方法[J].露天采煤技術(shù)，2001年，第3期：47，50

作者簡介：

熊偉（1976—），男，技師，畢業(yè)于株洲鐵路電機學(xué)校電機專業(yè)，現(xiàn)從事內(nèi)燃機車電機檢修工作。

徐澤苗（1990—），男，工程師，畢業(yè)于南京工程學(xué)院自動化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)主要從事機車電機工藝工作。