側(cè)架磁粉探傷機(jī)故障診斷與維修

郭磊，蓋曉朋

中車石家莊車輛有限公司 河北石家莊 050000

1 序言

CJW-3000型側(cè)架磁粉探傷機(jī)是鐵路貨車轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，主要用于對(duì)側(cè)架進(jìn)行探傷。該設(shè)備狀態(tài)的好壞不僅影響鐵路貨車轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)的順利進(jìn)行，還會(huì)直接影響側(cè)架探傷結(jié)果，進(jìn)一步影響鐵路貨車行車安全。本文選取了幾個(gè)典型故障進(jìn)行描述，并對(duì)故障分析和維修過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，為以后類似故障的維修提供技術(shù)參考。

2 探傷機(jī)磁化原理

側(cè)架探傷機(jī)對(duì)側(cè)架進(jìn)行多向磁化，充磁時(shí)要在短時(shí)間內(nèi)將通過側(cè)架和固定線圈內(nèi)的電流升到設(shè)定值（周向2800～3500A，縱向1700～2400A），并保持一定的時(shí)間，從而達(dá)到磁化的效果，使工件內(nèi)部、表面和周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁化曲線如圖1所示。

圖1 磁化曲線

周向磁化通過直接對(duì)側(cè)架通電來完成，縱向磁化采用通電螺旋管線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來完成。復(fù)合磁化由周向、縱向兩相交流電流在工件上感應(yīng)出交變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若工件存在缺陷，由于缺陷處的磁阻增大而產(chǎn)生漏磁，形成局部磁場(chǎng)，磁粉便會(huì)集聚在缺陷區(qū)域，顯示出缺陷的位置和形狀（見圖2）。

圖2 顯示缺陷的位置和形狀

探傷機(jī)主電路控制原理如圖3所示。主電路主要由周向磁化電源變壓器和縱向磁化電源變壓器組成，周向、縱向磁化電流控制調(diào)整，由兩只晶閘管來完成初級(jí)調(diào)壓，VT1/VT2、VT3/VT4構(gòu)成兩對(duì)反向并聯(lián)晶閘管組完成控制磁化電流調(diào)整工作，其具體的調(diào)節(jié)通過晶閘管觸發(fā)電路板來實(shí)現(xiàn)。

圖3 探傷機(jī)主電路控制原理

3 故障診斷實(shí)例

3.1 周向充磁故障

（1）故障現(xiàn)象與檢查 側(cè)架探傷機(jī)起動(dòng)后運(yùn)行良好，動(dòng)作正常。但開工前做試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)試片縱向人工缺陷磁痕顯示不清晰，試片圓環(huán)不閉合，周向電流不穩(wěn)定，表針有明顯擺動(dòng)，橫向人工缺陷明顯。根據(jù)設(shè)備操作人員描述與現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，探傷機(jī)除試片縱向人工缺陷不清晰和周向電流不穩(wěn)定外，其余一切運(yùn)行正常，并未發(fā)現(xiàn)明顯故障。

（2）故障分析 周向充磁是側(cè)架通過探傷小車與電極板連接，形成電流回路，然后產(chǎn)生周向磁場(chǎng)。縱向缺陷不清晰可能是周向磁場(chǎng)不穩(wěn)定或者缺少周向磁場(chǎng)造成的。周向磁場(chǎng)異常的原因可能有以下幾點(diǎn)。

1）探傷電極與側(cè)架接觸不良。如果長時(shí)間使用探傷機(jī)且不對(duì)探傷機(jī)電極進(jìn)行必要的清理，很可能會(huì)出現(xiàn)電極沾染油污、塵土或銹蝕等，造成接觸不良；側(cè)架本身接觸面鐵銹較多也可能造成接觸不良；電極與探傷小車采用摩擦式接觸，每完成一件側(cè)架探傷，電極需要與探傷小車摩擦4次，長時(shí)間使用導(dǎo)致電極磨損過大，有效接觸面積減小，也會(huì)造成接觸不良。

2）PLC控制電路故障。如果PLC輸入條件不滿足，信號(hào)異常、輸出控制線路故障導(dǎo)致周向輸出信號(hào)時(shí)有時(shí)無，甚至無周向輸出，就會(huì)影響周向充磁時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致周向磁場(chǎng)異常。

3）充磁電路故障。側(cè)架探傷機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)模塊，觸發(fā)模塊電源不穩(wěn)定、可調(diào)電位器電阻阻值不能連續(xù)平穩(wěn)調(diào)整，都會(huì)造成觸發(fā)不穩(wěn)定，引起觸發(fā)電壓波動(dòng)，使晶閘管導(dǎo)通不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致磁場(chǎng)異常。

（3）故障處理 遵循故障維修先易后難的原則，進(jìn)行如下檢查。

1）檢查電極與所探傷側(cè)架情況，發(fā)現(xiàn)電極與側(cè)架都比較干凈，二者接觸良好。

2）檢查電極磨損情況，發(fā)現(xiàn)兩端電極平整、厚度合適，不會(huì)造成接觸不良。

3）手動(dòng)運(yùn)行探傷小車到位，觀察接近開關(guān)指示燈與對(duì)應(yīng)PLC輸入信號(hào)指示燈，并未發(fā)現(xiàn)異常，說明控制電路輸入部分條件滿足，PLC充磁起動(dòng)輸出正常。

4）測(cè)量主電路各部分電壓，發(fā)現(xiàn)電壓正常。

5）檢查觸發(fā)線路，測(cè)量晶閘管控制極對(duì)陰極有0～5V電壓，表明觸發(fā)電路正常。

6）用指針式萬用表R×100擋測(cè)量晶閘管，黑表筆接陽極，紅表筆接陰極，此時(shí)電阻無窮大，用線瞬時(shí)短接控制極與陽極，萬用表指針偏轉(zhuǎn)，讀數(shù)為十幾歐姆，說明晶閘管正常。

通過上述整體故障檢查與檢測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)探傷機(jī)故障。重新做試驗(yàn)，試片縱向缺陷顯示仍然不明顯，證明周向磁場(chǎng)仍然異常。

重新整理思路，對(duì)照?qǐng)D樣對(duì)線路進(jìn)行深入檢查，發(fā)現(xiàn)探傷小車夾頭底座與方管聯(lián)接固定螺釘所墊的尼龍?zhí)子欣匣F(xiàn)象。尼龍?zhí)自诖似鸾^緣作用，長時(shí)間使用，受吊裝工件時(shí)沖擊與磁懸液浸泡影響，導(dǎo)致其絕緣性能下降。長久使用不清洗，磁懸液附著在尼龍?zhí)咨希矔?huì)造成絕緣不良，導(dǎo)致次級(jí)變壓器一端通過電極與探傷小車相連后，電流不經(jīng)過側(cè)架，直接通過探傷小車方管與另一端接通，造成跨工件周向電極短路故障（見圖4），使得檢測(cè)縱向缺陷時(shí)出現(xiàn)異常。

圖4 周向電極短路故障示意

針對(duì)這種現(xiàn)象，將探傷小車整體吊出，清洗連接部位，更換受損尼龍?zhí)住Ｔ俅芜M(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)備運(yùn)行正常，試片人工缺陷全部清晰可見，故障消除。

因這種故障并不經(jīng)常發(fā)生，而且發(fā)生時(shí)引起的故障現(xiàn)象也可能是多方面原因造成，并不容易判斷出是由此位置引起的故障。因此為防止此類故障發(fā)生，應(yīng)定期檢查電極是否干凈、接觸面積是否良好，預(yù)防側(cè)架與電極接觸不良；定期清洗探傷小車夾頭底座與方管聯(lián)接處，防止磁懸液積累造成短路，并在清洗時(shí)檢查尼龍?zhí)着c膠木板絕緣性，預(yù)防此類故障再次發(fā)生。

3.2 縱向充磁故障

（1）故障現(xiàn)象與檢查 充磁時(shí)探傷室內(nèi)有異響，并發(fā)現(xiàn)有多點(diǎn)打火并有煙霧產(chǎn)生，主回路電源總空氣開關(guān)掉閘。根據(jù)探傷操作人員描述，停機(jī)檢查縱向線圈，發(fā)現(xiàn)多個(gè)尼龍墊圈被擊穿，導(dǎo)致線圈與機(jī)體連接，形成線路接地，造成設(shè)備線圈故障。

（2）故障分析 縱向二次線圈接地故障，一般是因?yàn)樵O(shè)備長期使用，加上受磁懸液浸蝕，導(dǎo)致線圈與機(jī)體之間絕緣阻值下降，再加上磁懸液附著，更容易造成線圈接地，損壞線圈，造成縱向充磁故障。

對(duì)照?qǐng)D樣分析：主回路電源掉閘可能是由于主回路電流增大，超過總空氣開關(guān)額定值所引起的。如果晶閘管擊穿，相當(dāng)于導(dǎo)通角完全打開，縱向充磁主變壓器一次電流增大，主電路過負(fù)荷掉閘。縱向充磁線圈的絕緣等級(jí)是按變壓器二次工作電流最大值設(shè)計(jì)的，故障電流超過工作電流10余倍，加上縱向充磁線圈絕緣墊受磁懸液沖洗腐蝕，造成各處絕緣值高低不一，在絕緣最薄弱處發(fā)生擊穿，導(dǎo)致線圈與機(jī)體接地的二次故障。

（3）故障處理 用指針式萬用表R×100擋測(cè)量晶閘管，黑表筆接陽極，紅表筆接陰極，萬用表指針向右偏轉(zhuǎn)，說明該晶閘管已被擊穿。更換同型號(hào)晶閘管，清掃探傷室，修復(fù)損壞的線圈，并做好線圈絕緣防護(hù)，檢查充磁回路整體絕緣防護(hù)無破損。開機(jī)調(diào)整縱向電流，再次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行正常，充磁做試驗(yàn)，故障消除，試片人工缺陷顯示清晰，說明故障得到解決。處理類似故障，不能僅處理表面故障，而是應(yīng)該深層次、全方面地分析故障原因，逐步排查消除故障點(diǎn)，保障設(shè)備正常運(yùn)行。

3.3 沖刷磁痕故障

（1）故障現(xiàn)象與檢查 開機(jī)做試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)周向、縱向電流表讀數(shù)正常，但標(biāo)準(zhǔn)試片人工缺陷磁痕顯示模糊。

經(jīng)驗(yàn)查設(shè)備各方面運(yùn)行正常，進(jìn)行充磁試驗(yàn)，試片顯示缺陷模糊。反復(fù)試驗(yàn)，每次顯示試片缺陷均有不同，差異較大。改變?cè)嚻恢茫收弦琅f。

（2）故障分析 試片缺陷顯示不清晰，一般與充磁電流有關(guān)。當(dāng)充磁電流低于下限工作電流（周向2800A、縱向1700A）時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)變?nèi)酰艖乙捍欧哿Ｗ邮芰^小，造成試片缺陷會(huì)顯示不清晰。該試片各方向顯示都不清晰，說明周向、縱向充磁都有問題，電流表讀數(shù)正常，證明周向、縱向電流值大小符合要求。

（3）故障處理 檢查外部并未發(fā)現(xiàn)異常，手動(dòng)操作進(jìn)行試驗(yàn)，試片缺陷顯示清晰。再次進(jìn)行自動(dòng)探傷試驗(yàn)，試片顯示缺陷仍模糊，故障未消除。

仔細(xì)檢查設(shè)備結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：如果噴淋時(shí)間長，在充磁時(shí)噴淋不能及時(shí)關(guān)閉，磁懸液會(huì)把磁粉沖散，就不能清楚地顯示試片缺陷。手動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行噴淋，關(guān)斷噴淋時(shí)，噴液關(guān)閉有延時(shí)。而噴淋主要由PLC、繼電器、電磁氣動(dòng)閥和風(fēng)動(dòng)控制閥控制。圍繞此方向進(jìn)行簡(jiǎn)單分析如下。

1）PLC控制輸出時(shí)間一般不會(huì)變，PLC故障基本排除。

2）繼電器長期使用，觸點(diǎn)輕微粘連、彈簧不靈敏或遲緩可能造成斷電延時(shí)，導(dǎo)致?lián)Q向遲緩。

3）電磁氣動(dòng)閥風(fēng)路不清潔、缺少潤滑會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向延遲；風(fēng)動(dòng)控制閥受磁懸液磁粉沉淀影響，動(dòng)作不迅速，也會(huì)造成換向延遲。

4）風(fēng)壓不足會(huì)導(dǎo)致閥體動(dòng)作緩慢。

按此思路，更換繼電器，但故障仍然存在。更換電磁氣動(dòng)閥、風(fēng)動(dòng)控制閥，檢查風(fēng)路后，再次進(jìn)行試驗(yàn)，試片缺陷顯示清晰，故障消除。噴淋動(dòng)作在探傷室內(nèi)進(jìn)行，噴淋狀態(tài)不易觀察，出現(xiàn)故障不容易被發(fā)現(xiàn)。為防止日后工作中出現(xiàn)類似故障，應(yīng)仔細(xì)觀察設(shè)備工作狀態(tài)，定期檢查電氣元器件、閥體，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

在日常的維修工作中，由于維修人員容易被設(shè)備的一些表面故障現(xiàn)象所誤導(dǎo)，造成故障誤判，所以在處理這種故障時(shí)，不僅要掌握探傷機(jī)的工作原理，更要清楚其構(gòu)造與部件連接方式，才能準(zhǔn)確、快速地排除故障。通過3個(gè)典型故障實(shí)例的檢查、分析和處理過程介紹，希望能對(duì)維修人員處理類似故障時(shí)有所幫助，從而減少維修時(shí)間，保障設(shè)備正常運(yùn)行。