DF4D 型內燃機車牽引電機常見故障的分析

王永明

（山西潞安礦業集團鐵路運營公司機務段， 山西 長治 040031）

1 項目概況

山西潞安礦業集團鐵路運營公司有3 臺DF4D型內燃機車，牽引電動機車是DF4D 型內燃機車的主要電氣設備。DF4D 型內燃機車動力室內安裝有16V240ZJD 型柴油機、TQFR-3000E 型主發電機柴油發電機組以及為它工作服務的空氣濾清器、燃油輸送泵、啟動機油泵、冷卻水系統、機油和燃油濾清器、油水熱交換器、各類管路和閥類、膨脹水箱等[1-2]。

柴油發電機組的功率輸出經彈性法蘭通過萬向軸與啟動變速箱連接，啟動變速箱通過2 個輸出軸帶動啟動發電機、勵磁機、前轉向架牽引電動機通風機及測速發電機。柴油機自由端經傳動軸帶動靜液壓變速箱，由靜液壓變速箱驅動2 個靜液壓泵，由泵打出的高壓油輸送給靜液壓馬達。靜液壓變速箱中間軸的下方輸出經尼龍繩連接軸帶動后轉向架牽引電動機通風機[3]。

2 DF4D 型內燃機車牽引電動機的結構組成

DF4D 型內燃機車采用ZD109D 型牽引電動機，為軸懸式雙側斜齒輪傳動，它用來驅動大功率干線電力機車。當機車在牽引工況運行時，它作為電動機運行；當機車在制動工況運行時它作為發電機運行。

由于牽引電機的運行條件要比普通電機惡劣。所以，對電機電磁參數的選擇、零部件結構設計和絕緣材料的選用，都要考慮其工作特點，使電機具有調速范圍廣、啟動性能好并有較高的過載能力、良好的換向性能和通風散熱條件。各部件必須具備較高的機械強度、較高的絕緣等級材料和可靠的絕緣結構，并具有較好的防塵、防潮、防油污的能力，從而提高電機運行的可靠性。

ZD109D 型牽引電機是由定子、電樞、刷架、前后端蓋、封環及油箱等部件組裝而成。機車上裝有8臺ZD109D 型牽引電機，在電機換向器室上方有一個強迫通風進風口，冷卻風從換向器室分二路進入電機內部[4]。一路從換向器表面進入磁極和電樞間的間隙以及磁極線圈間的間隙后，經電樞線圈和補償線圈后端部從后端蓋的網狀蓋板出去；另一路從前端蓋與換向器壓圈間隙穿過換向器套筒筋條間風道進入電樞鐵芯通風孔道、電樞后支架筋條風道，然后從后端蓋網孔蓋板出去，從而達到降低電機內部各部件溫升的目的。

3 DF4D 型內燃機車牽引電機的工作特點

1）牽引電機的工作環境惡劣，牽引電機安裝在車體下面，時常受到外界環境的雨水、積雪、水霧的影響，同時礦區的大量粉塵也會進入到電機內部，對電機的正常工作產生影響，并使得其發生故障，降低使用壽命。

2）牽引電動機的尺寸較小，結構緊湊，對絕緣材料、導電材料和導磁材料的要求高。

3）機車在運行過程中，因撞擊產生的動力沖擊會傳遞給電動機，使其會受到很大的沖擊和振動。

4）負載分配不均勻。該機車上的數臺牽引電機之間采用并聯連接，電機通過車輪與鋼軌間的黏著作用相互耦合在一起。但是會基于空轉、滑行等原因造成負載分配不均，過載和欠載時有發生，機車牽引力發揮不充分。基于以上原因，DF4D 型機車牽引電機會在運行過程中發生各類故障，必須進行相應的應急處理。

4 DF4D 型機車牽引電機的故障分析與處理

4.1 軸承故障

牽引電機軸承發生故障后，一般表現為振動及噪聲增大，引起接地或環火，危害非常大。軸承故障發生的原因主要有：保持架鉚釘松動、斷裂或外圍擋邊偏磨，內圈松動或咬死，軸承甩油箱松動變形，滾珠及滾道剝離、歪磨或徑向間隙增大等[5-6]。

牽引電機軸承故障的處理方法：軸承損壞時更換軸承；將電機兩端端蓋或軸承裝平，旋緊螺栓；軸承與軸配合過松時，在軸承上鑲套過緊時重新加上。

4.2 電機異常振動或響聲

當牽引電機發生異常的振動或響聲時，就說明出現故障了。主要原因是：轉子與定子摩擦；轉子不平衡；電動機的地基不平；電動機安裝不符合要求；動軸承在軸上裝配不良或軸承損壞等。

處理方法：校正轉子中心線，銼去定子、轉子內外圓的硅鋼片突出部分；將轉子找正后，修復其鐵芯或軸；檢查地基及電機的安裝情況，旋緊松動的地腳螺栓螺母；檢查軸承的裝配情況或更換新軸承。

4.3 主電路接地故障

主電路接地故障主要表現為：運行中接地燈亮，柴油機卸載。原因分析：牽引電機正負端接地，主發交流側接地，牽引電機環火。

處理方法：解鎖DJ 提手柄，不接地為瞬間接地，不處理；再接地，解鎖DJ 將DK 置接地位，提手柄，不接地，為負端接地，不處理，繼續運行；又接地，為正端接地，解鎖DJ，用1～6GK 逐個甩電機，直到把接地電機甩掉為止；查找不到接地點，DK 置中立位，解鎖DJ，低手柄維持運行。

4.4 提手柄卸載燈不滅引發的故障

提手柄卸載燈不滅，機車不帶載故障主要表現為：主手柄提至“1”位，卸載燈不滅，機車不帶載。故障原因：LLC、1C～6C、LC 未發生吸合動作，導致控制電路發生故障導致。

處理辦法：首先檢查換向是否正常，如出現問題則采用手動換向；換向正常時，將“走車故障應急開關”置“LLC”或“LC”位運行；當1C～6C 某個不動作時，將相應的故障開關至“故障”位，維持運行。

4.5 提主手柄卸載燈滅且無電流無壓的故障

該故障主要表現為：主手柄提至“l”位時，卸載燈滅，但主發電機無電流電壓輸出。該故障主要發生在勵磁回路部分，機車勵磁回路如圖1 所示。

勵磁機L 電樞系統故障原因：LC 觸頭虛接、2ZL二級管反向擊穿、主發勵磁繞組開路。測速發電機CF 勵磁及電樞電路故障原因：Rlcfl 開路、功能電阻Rgt 故障、649～598 的LGC 反聯鎖虛接、LLC 主觸頭虛接、CF 故障等；主發電機F 電樞電路故障原因：1ZL 二級管反向擊穿、主發機電故障等。

圖1 機車勵磁回路圖

處理辦法：打開電器柜門，檢查勵磁脫扣2DZ是否跳開，如跳開重新閉合；檢查測速發電機皮帶是否斷，或CF 換向器是否環火，若CF 故障，立即使用故障勵磁；如使用故障勵磁，也無流無壓，拿下LC滅弧罩，檢查LC 主觸頭接觸狀態，如接觸不良或動觸頭丟失可短接577～595 號線；檢查主發滑環是否環火，若環火為電刷與滑環接觸不良所致，可下壓主發電刷，若滑環灼傷，可用砂紙打磨；裝有ZY2000型微機控制系統的機車如發生無流無壓現象，可斷開機控2K，將信號箱上牽引轉換開關由“勵調器”位，打至“油馬達”位，用“油馬達”勵磁，如用油馬達勵磁也無流無壓，將開關打至“0”位，使用故障勵磁。

4.6 機車制動缸壓力緩不到0 故障

機車制動缸壓力緩不到0 故障：自、單閥運轉位，機車制動缸還保留50 kPa 左右壓力，單閥手柄置緩解位壓力下降，但手柄移回運轉位，壓力又上升，機車不緩解。原因分析：作用閥總風供氣閥口漏泄，總風直接進入制動缸。

處理辦法：將作用閥總風供給塞門關閉，用扳手將作用閥上壓力開關接頭螺母松開，或者將某個機車制動缸來風管接頭松開即可，牽引列車制動時，列車制動，機車不制動，單機運行時，控制速度，使用手制動機停車，或者接上接頭螺母，需要停車時，單閥置制動區，緩慢開放總風供給塞門，機車制動。