地鐵車輛交流牽引電機故障診斷的應用及體會

摘要：作為城市交通的重要支撐，地鐵車輛成為了越來越多人出行的選擇，這意味著地鐵車輛的運行成為了當前社會關注的重點熱點話題，作為保證地鐵車輛安全運行的核心設備，交流牽引電機也隨之受到了重視，本文就交流牽引電機故障診斷的應用及體會進行了簡單探討，旨在為地鐵車輛的安全運行提供理論指導。

關鍵詞：地鐵車輛；交流牽引電機；故障診斷

交流牽引電機是地鐵車輛交流傳動的核心設備，換言之，電機的安全性直接關系著地鐵車輛以及乘車人的安全，為此，加強交流牽引電機故障診斷是非常重要的，是確保地鐵車輛安全運轉的大前提[1]。在對電機故障進行診斷時，可迅速查找到導致電機出現故障的主要原因，并及時對電機進行維護，同時還可對電機的狀態進行有效評估，進而通過有效措施加強電機的運行，確保電機始終能夠維持在穩定、安全以及可靠的階段，為車輛的安全運行提供支撐。

1.常見電機故障分析

三相異步電動機是地鐵車輛牽引系統中應用較為廣泛的一種電機，但這種電機在長時間運轉后，經常發生各種各樣的故障，及時對故障原因進行了解，可有效避免電機故障擴大化，對確保列車安全有著重要意義。較為多見的電機故障主要為：

1.1 當電機在通電后，仍然無法運轉，但此時未表現出異味和異響，也無冒煙等情況；這可能是由于：過流繼電器調節得非常小；電源未接通；熔絲可能由于高溫被熔斷；控制設備的接線錯誤[2]。

1.2 當電機接通電源后，不能夠轉動但同時伴隨有嗡嗡聲；這主要是由于：引出線接錯或繞組內部未正確連接；轉子或定子繞組之間出現斷路的情況，這可能是由于電源斷線或一相失電所致；有雜物將電動機轉子卡住或者其負載太大；電源回路接點發生松動使得接觸電阻過大；電機軸承被雜物卡住或由于內脂過硬無法有效運作；電源電壓較小或嚴重不足；

1.3 電機在運轉的過程中，出現異響；這主要是由于：電源電壓太大所致；定子油量過低或缺油引起；定子繞組之間連接錯誤或出現短路；風扇摩擦風罩所致或風道填塞。

1.4 當電動機在運轉時，其振動非常大；主要是由于：鐵芯變形或松動所致；繞線轉子斷路、籠型轉子開焊斷路以及加定子繞組發生故障；轉軸發生彎曲或者轉子不平衡所致；電動機的地腳螺絲出現松動；由于非正常磨損使得軸承滾面以及滾道之間的間隙越來越大；聯軸器的中心偏離，未進行校正。

1.5 若出現軸承過熱的情況；主要是由于：油質較差，摻有雜質；軸承內孔偏離中心，導致其不斷與軸發生刮擦；滑脂過少或過多；軸頸與軸承之間較緊或較松所致；軸承彎曲，或因間隙較小或較大；負債與電動機之間的皮帶非常緊[3]。

2.牽引電機故障的診斷方法

通過及時有效的故障診斷方法對電機故障進行準確的排查，唯有如此，才能夠為故障的處理提供指引，為解除故障保證設備正常運轉有著重要作用。常規情況下，在對故障牽引機進行診斷時，在通電的情況下，根據軸承溫升、噪音以及電機體振動三種方法來進行檢測。

2.1 軸承溫升判定 測試主要方法分析如下：商用磁石PT100溫度傳感器是軸承溫度測試的主要工具，當電機在通電后即可進行測試，最大70℃（RFP2）與最大60℃（RFP1）是電機溫度測試的兩個參考點，而常規溫度則以20℃為標準。通常情況下，新軸承的溫度相較于已經運行的軸承其溫度上升速度非常快。但在運行操作完成后，其溫度又會隨之下降到正常溫度范圍，并呈現為穩定狀態，當對軸承進行更換后，再次進行試行，這時軸承的最大溫度往往控制在90K范圍內，也就是所溫度上升不會超過70K。

2.2 噪音判定 按照《GB10069旋轉電機噪音測試方法》[4]中對噪音測試條件的規定方法來進行測試，具體方法如下：在測試時，必須在電機空載穩定狀態下通過額定轉速的方式對運行狀態進行測試，與此同時，還應當確保電壓以及電頻率始終保持穩定值；在測試的過程中，將電機通電運行，在判斷中以經驗判斷為主，另根據軸承噪聲評估標準為進行判斷。

2.3 電機體振動判定 具體測試方法為：在水平和垂直方向，彈性吊架的振蕩值n應當低于8m/s，而在震蕩參考測量點，根據電機的X，Y以及Z軸方向，其振蕩值也應當保持在3.5m/s范圍內。

3.典型案例——軸承異音的電機故障診斷

若軸承出現異音現象，在對其進行測試使，主要方法為：額定頻率以及低頻情況下，對軸承運轉有無其他間斷性雜音或持續雜音進行評判；與其他牽引電機運轉聲音進行對比；測試數據見表1。

故障原因分析：

對電機進行分解，觀察到其內部的油脂已經固化，且油脂量也非常少，此外，滾珠面也有生銹的跡象，用干凈的紗布將油脂擦拭干凈后，觀察到個別滾柱面上還存在沿軸向的深印，用手觸摸發現均為凹陷印子。

對其進行分析，導致其出現生銹，主要是由于牽引電機運行時，空氣中的水分經過迷宮環與油封之間存在的間隙滲入到軸承室內，經過長時間的作用，使得滾珠金屬面被銹蝕。再對進行進一步的分析，導致滾珠面出現軸向凹陷印子，主要是因為內環面上的印槽之間的距離基本一致，初步判斷為在對電機進行轉子組裝的過程中，內環面被滾珠拉傷，再因電機長時間的作用，滾珠對其的摩擦力不斷增加，故時間久了之后，出現較深的凹陷印子。

針對本次案例主要通過以下措施進行改善：①將原有的軸承進行替換，重新進行組裝，均勻涂抹上適量的油脂，再進行通電測試；②架修的過程中，對端板以及軸承蓋進行完全清理，再重新涂抹上油脂，需要注意的是，涂抹的油脂量應當控制在填充總容積的50%以下，為舊油脂的保留預留出一定的空間，以免出現油脂量過多致使軸承出現溫升過快的情況；③對油脂加注方法進行規范，使油脂始終能夠保持在潔凈狀態下；在對電機進行組裝時，必須按照相關要求執行，避免對軸承造成拉傷；④完成軸承更換的電機，在測試時，不能夠立即將其加速到額定轉速，而應當通過逐漸增速的方式，使其達到額定轉速，通過這種方法，能夠使潤滑油脂與軸承之間得到有效磨合，此外，還應當進行適當的低頻反向旋轉；⑤對電機運行時間進行記錄，若十年后運行達到120萬公里，則必須對軸承進行更換，無論是好是壞，都必須進行更換。

通過采用上述方法對異音電機進行有效處理，再對其進行測試，發現電機的異音情況得到了有效解決，并且經過長時間的試行，也未出現雜音，其發出的聲音呈現為均勻、連續的電磁感應音，與正常電機對比，聲音一致，此外電機軸承運轉情況也非常好。

參考文獻

[1] 周佳，羅威，張波，余士鑫.基于頻譜分析的地鐵車輛牽引電機故障診斷模擬試驗研究[J].輕工科技，2012，12（20）：148-149.

[2] 李金池.城軌車輛交流傳動主電路故障診斷的研究[D].西南交通大學，2013，5（1）.

[3] 黃亮.電力機車交流牽引電機故障診斷技術研究[D].西南交通大學，2009，5（1）.

[4] 陽同光.HXD1型電力機車異步牽引電機故障診斷方法研究[D].中南大學，2013，5（1）.