某型交流發電機頻率不穩定故障分析

王 嘯 羅 雁 苑振宇

1 故障狀況

某國產軍機在外場地面試車檢查時，發現組合傳動發電機工作頻率不穩定，穩態頻率為403.4 Hz，產品出廠頻率要求為（402±0.5）Hz。檢查產品外部調頻蝸桿保險完好，未發現人為調整現象。

2 故障原因分析

2.1 故障檢查

故障發電機返回后上試驗臺進行了性能試驗，在試驗過程中發現當輸入轉速在（5 000～9 000）r/min 變化時，輸出頻率從一開始的403.4 Hz 緩慢降低，最終穩定在402.6 Hz，符合組合傳動發電機正常工作頻率（400±4）Hz，但不滿足工藝規定的調頻點（402±0.5）Hz 要求，同時與出廠調定的頻率401.6 Hz，有較大的差異。

為進一步查明故障原因，根據頻率調整工藝驗證組合傳動發電機頻率調整工作性能。通過調整產品外部頻率調整螺桿，當順時針旋轉，觀察頻率呈線性降低，逆時針旋轉，頻率呈線性升高，初步判定調節器功能良好，調頻蝸桿嚙合可靠。

為排除產品內部運動部件的影響，進行了組合傳動發電機分解檢查。檢查泵馬達部件馬達軸、泵軸轉動順暢，耳圈斜盤組合運動靈活，隨動活塞運動無阻塞。再分解泵馬達部件，檢查隨動活塞、耳圈組件、泵斜盤、搖臂、驅動銷等零組件均完好，未見異常。離心調節器進行單獨試驗，包括滯回試驗、啟動點試驗、重復性檢查，均符合工藝。分解離心調節器部件，檢查閥芯、旋轉閥套、安裝座等零組件均完好。

分解檢查各個部件未見異常，因此將組合傳動發電機重新裝配，查找裝配過程可能導致頻率變化的原因。在裝配調頻螺桿時，發現調頻螺桿存在一定的軸向串動量。調頻螺桿由旁邊的螺釘和墊片限位，并沒有完全固定。并且由于調節螺桿工作時需要旋轉調整發電機輸出頻率，因此在設計時便預留了一定的活動間隙。

將組合傳動發電機重新裝配進行性能試驗，首先將發電機輸出頻率調整為401.5 Hz，將調頻螺桿向外拉至極限位置，觀察發電機輸出頻率升至402.1 Hz。證實了調頻螺桿軸向串動會影響發電機輸出頻率的推測。再將調頻螺桿重新推回原位置，但發電機輸出頻率仍為402.1 Hz，并未立即恢復到初始狀態。繼續進行負載沖擊、加減速試驗，發電機輸出頻率始終為402.1 Hz 左右。將組合傳動發電機停止運行，重新啟動，當轉速達到5 000 r/min 時，發電機輸出頻率降低到401.9 Hz。繼續進行負載沖擊、加減速等試驗，發現發電機輸出頻率逐漸降低，最終穩定在401.5 Hz 左右。

2.2 故障分析

調頻螺桿與離心調節器調整齒輪嚙合（圖1），通過旋轉調頻螺桿帶動調整齒輪轉動，以調整離心調節器的輸出控制壓力，進而調整組合傳動發電機的輸出頻率。調頻螺桿軸向串動會直接影響離心調節器的輸出控制壓力，而影響組合傳動發電機的輸出頻率。

圖1 調頻螺桿嚙合關系

通過測量，發現調頻螺桿串動量約為0.4 mm，螺桿螺紋螺距為1 mm，線數為2，軸向串動0.4 mm 相當于調頻螺桿旋轉0.4*1/2=0.2 圈。根據調節螺桿旋轉一圈頻率變化2 Hz，因此調頻螺桿旋轉0.2 圈頻率約變化0.4 Hz。

經過試驗驗證，調頻螺桿軸向拉出再次復位后，頻率并不會立即恢復，而在重新啟動后頻率由高緩慢降低，最終達到穩定狀態，這就是該組合傳動發電機返廠檢查頻率從403.4 Hz 緩慢降低到402.6 Hz 的原因。

2.3 故障定位

產品修理工藝中規定，在設定溫度條件下，輸入轉速（5000±50）r/min 時，給組合傳動發電機加負載（5±1）KW，此時，組合傳動發電機的輸出頻率f=（402±0.5）Hz，如果輸出頻率不符合，應旋轉調整螺桿進行調整，順時針旋轉降低頻率，逆時針旋轉增加頻率，每一圈改變2 Hz，調整合格后，給調速器調整螺桿打好保險絲，再進行后續試驗。工藝注明：給調速器調整螺桿打保險絲時，注意不要使調整螺桿轉動。

圖2 調頻螺桿裝配示意圖

針對本次頻率超差故障，問題原因：一是頻率檢查合格后打保險時，意外轉動了調頻螺桿，使頻率發生變化；二是后續試驗檢查時需要拆除保險，重新調整或打保險時，調頻螺桿拉出未能恢復到調定的位置，而最終打完保險后沒有對頻率進行檢查和確認。

3 改進措施

（1）在工藝中細化調頻螺桿保險要求，規定頻率調整合格后，在試驗臺上給調頻螺桿打上保險，并在打完保險后對輸出頻率重新檢查。

（2）規定只要動過調頻螺桿保險，必須打完保險后對頻率重新檢查。

4 結論

本文針對組合傳動發電機工作頻率不穩定故障進行了分析和驗證，從故障查處、分析及排除過程進行闡述，為同類產品故障分析提供參考。