截割電機常見故障分析及其預防措施研究

張宏彬

（山西焦煤西山煤電西銘礦， 山西 太原 030052）

引言

交流電牽引采煤機是目前煤礦開采的主要采煤設備，對于采煤機而言，截割電機是采煤機的動力來源，其工作性能的維護對于煤炭生產效率具有重要意義。在采煤機日常檢修中，截割電機經常出現的故障有軸承落架、密封不嚴、潤滑脂失效等，這些故障將會導致電機絕緣下降、出力不足，嚴重時導致電機匝間短路等電氣故障。本文針對每一類故障給出了相應的預防措施，對采煤機檢修人員的工作具有一定的借鑒意義。

1 軸承落架及其預防措施

1.1 發生原因

軸承落架是截割電機常見故障之一，發生原因有軸承裝配過緊、軸承潤滑脂失效導致軸承磨損、軸承游隙不合理、端蓋安裝不同心等。

1）軸承裝配過松或過緊。截割電機的軸、軸承、軸承座三者之間的配合十分重要，如果配合過松，將會導致蠕變，蠕變會使配合面受到磨損；如果配合過緊，滾珠與滾道之間的壓力過大，將導致軸承在運行過程中的摩擦力增大，摩擦力增大將會導致熱量的積累，從而加劇軸承的疲勞程度。

2）軸承潤滑脂失效導致軸承磨損。潤滑脂是一種耗材，在采煤機進行截割作業過程中會慢慢流失，如果遇到軸承溫度較高的情況，潤滑脂還會極速變質，導致潤滑效果下降。在添加潤滑脂的工作時，要注意使用與原先標號一致的潤滑脂，如果標號不一致將導致兩種潤滑脂不能有效融合，進而丟失。

3）軸承游隙不合理。軸承的游隙包括徑向游隙和軸向游隙，軸承的游隙對于軸承來說是很重要的一個技術參數，特別是對于防爆電機而言，游隙的選擇至關重要，游隙過大會導致電機振動和噪聲等，游隙過小會導致軸承溫升過高。對于截割電機而言，一般選取大游隙軸承。

4）端蓋安裝不同心或小蓋安裝偏斜。截割電機檢修過程均會涉及端蓋的安裝，在端蓋安裝過程中，如果端蓋安裝不同心或者安裝小蓋時螺絲沒有擰緊，均會導致軸承損壞。

1.2 預防措施

一是軸承裝配時注意軸、軸承、軸承座之間的配合。二是定期更換潤滑脂，按照相關規定，應保持至少10 000 h 補充一次，至少20 000 h 更換一次，在補充潤滑脂時應注意使用相同標號的潤滑脂，以保持新舊潤滑脂良好融合。三是對截割電機進行檢修時，如果涉及更換軸承，應特別注意軸承游隙的選擇，選擇大游隙軸承，嚴格對照相關表格進行選型。四是對檢修后的電動機，應仔細檢查電機端蓋是否同心、小蓋螺絲是否擰緊[1-2]。

2 密封失效及其預防措施

2.1 發生原因

截割電機密封不嚴，會導致液壓油或冷卻水進入電機腔體，進而降低定子絕緣電阻，影響電機出力。

由于國內外廠家設計標準和使用材料不同，對于同一型號采煤機的溝槽，生產的O 形圈或支撐環區別很大。從設計上來講，國外廠家采用英制單位AS568 英尺來設計O 形圈線徑和內徑，國內廠家采用國標單位毫米，二者在單位換算時會產生微量誤差，如果尺寸偏小則壓縮量不夠，會導致密封不嚴；如果尺寸偏大則會導致O 形圈被切傷。從材料上來講，國外廠家生產的O 形圈和支撐環一般采用丁腈橡膠作為基礎，并在其中添加其他微量元素，而國內廠家生產的O 形圈材料為丁腈橡膠，支撐環材料為聚四氟乙烯，無微量元素添加。聚四氟乙烯材料的特點是特性小、硬度高，如果在安裝支撐環時出現尺寸不均勻的現象，就會把O 形圈切傷。對于溫度高、濕度大的綜采工作面，采煤機回采過程中截割電機腔體內部會產生負壓，噴霧器產生的水汽會從電機接線處進入電機本體。

骨架油封失效導致高速軸漏油。截割部一軸和三軸的骨架油封是特別容易損壞的部件，如果此處的骨架油封出現變形，軸內的液壓油就會進入截割電機腔體。加油過量或采煤機傾斜量過大，液壓油進入截割電機腔體導致絕緣電阻下降。

2.2 預防措施

對于密封不嚴的情況，維修人員應當仔細檢查所有O 形圈和支撐環的密封效果，在更換配件時盡量使用原廠配件，防止出現密封件不合格的情況。圖1 為截割部一軸組件密封件裝配圖，多處使用O 形圈、擋圈等密封件。如圖2 所示，現在有的采煤機截割電機尾部及接線口由電機護罩和殼體保護，保證電機不受外界損害。采煤機檢修人員應熟悉截割部骨架油封的使用情況，并定期檢查維護，如果出現油封失效應及時更換油封。在對截割部加油時應保持油位合理，防止油量過多。采煤機司機應盡量避免采煤機在前后落差較大的坡面工作[3-4]。

圖1 一軸組件密封件裝配圖

圖2 截割電機接線口的防護措施示意圖

3 溫升過高及其預防措施

3.1 發生原因

截割電機溫升過高的原因有兩方面：一是水冷系統遭受破壞，一般為水冷管路堵塞；二是定子鐵芯硅鋼片絕緣降低導致電機損耗增加。

1）水冷管堵塞的原因：水壓過大導致水冷管損壞。截割電機的冷卻方式一般為水冷，在電機殼體圓周上均勻分布著12 根或14 根水冷管，由于水冷管和電機殼體之間采用了熱裝工藝，水冷管道的水壓不能過大，一般小于3 MPa。井下冷卻水雜質含量高，長期使用將導致水垢或雜質附著在水冷管壁上，導致水冷管實際內徑變細，冷卻效果變差。

2）硅鋼片絕緣降低導致電機損耗增加的原因：電機的鐵芯由硅鋼片疊放組成，每層硅鋼片之間是絕緣的，但是在采煤機長期運行過程中，硅鋼片之間的絕緣性可能由于振動等原因被破壞，因此硅鋼片之間會存在渦流，導致電機的渦流損耗增加。如果硅鋼片的絕緣損壞導致電機內部磁場分布不均，磁導率下降，將會導致磁滯損耗增加。渦流損耗和磁滯損耗均以熱能的形式釋放在空間中，會導致電機內部溫升過高[5]。

3.2 預防措施

嚴格控制電機水冷系統的水壓，防止水壓過高導致水冷管被破壞。水冷管在電機殼體內部，檢修人員無法觀察水冷管是否通暢，因此必須定期使用清洗劑對水冷管進行沖洗，防止異物堵塞。檢修人員應當關注截割電機的工作效率，如果電機損耗增加，應當分析是否為硅鋼片絕緣導致，如果鐵芯內部有放電或灼燒痕跡，應當及時更換硅鋼片。

4 電氣故障及其預防措施

4.1 發生原因

采煤機截割電機為三相異步電動機，上述密封失效、軸承落架、溫升過高等故障均可短時運行，但是長期運行均極有可能導致電動機出現電氣故障，影響煤礦生產。截割電機常見的電氣故障有三相短路、缺相、堵轉、過載、三相不平衡等。

4.2 預防措施

定期檢查電機的接線電纜絕緣，對于破損和老化的電纜應及時更換。對采煤機的供電電源進行定期檢查，防止電源電壓不穩。長期欠壓工作或過壓工作均有可能導致電機短路。在采煤機檢修時要及時清理電機周圍的異物，防止其進入電機腔體或齒輪箱等部位，引起電機堵轉。使用過程中盡量避免頻繁啟停截割電機，防止各部件的冷熱交替，導致絕緣性能下降[6-7]。

5 結語

截割電機是采煤機的關鍵部件，其性能關系著采煤效率的提升。本文分析了截割電機常見的故障，包括軸承落架、密封失效、溫升過高和電氣故障等，并給出了相應的預防措施，維修人員需對常見的截割電機故障進行適當總結，提高采煤機工作可靠性。