HXn5型機(jī)車?yán)鋮s風(fēng)扇電機(jī)接地故障分析

熊偉 徐澤苗

摘要： 本文分析了HXn5型內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s風(fēng)扇電機(jī)接地故障的產(chǎn)生原因，并提出了合理的修復(fù)措施。

關(guān)鍵詞：HXn5型內(nèi)燃機(jī)車;冷卻風(fēng)扇電機(jī);接地故障

引言

HXn5型機(jī)車是戚機(jī)公司引進(jìn)GE公司先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。HXn5機(jī)車自運(yùn)用以來，到2018年進(jìn)入C6修批量修階段。

冷卻風(fēng)扇位于內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s水系統(tǒng)中， 擔(dān)負(fù)散熱器中冷卻水的強(qiáng)迫冷卻任務(wù)， 以保證柴油機(jī)工作在適宜的油水溫度范圍內(nèi)， 因而是該系統(tǒng)的重要部件。[1]HXn5機(jī)車采用的冷卻風(fēng)扇電機(jī)型號5GYA30C6，結(jié)構(gòu)為立式、單軸伸、雙軸承支撐結(jié)構(gòu)的三相鼠籠式的交流異步電動(dòng)機(jī)，它是內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子裝配、定子裝配、機(jī)座和轉(zhuǎn)軸及其他附件等組成，如圖1所示。

一、接地故障原因分析

電機(jī)C6修后，在運(yùn)用中發(fā)生多起冷卻風(fēng)扇電機(jī)接地故障。

（一）匝間短路

拆解故障電機(jī)，定轉(zhuǎn)子分離，檢查發(fā)現(xiàn)部分故障電機(jī)在繞組鼻部處燒損。

匝間短路由以下兩個(gè)原因：

（1）匝間絕緣在長期運(yùn)行中老化，導(dǎo)致接地故障;

對定子裝配的繞組進(jìn)行進(jìn)一步拆解，發(fā)現(xiàn)部分線圈的包裹絕緣老化變色，并呈粉末狀。

（2）在檢修過程中，鼻部繞組磕碰傷造成匝間絕緣不良，導(dǎo)致接地故障。

對定子檢修的相關(guān)工序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在吊運(yùn)中鼻部繞組存在磕碰傷。

（二）定轉(zhuǎn)子接磨

部分故障電機(jī)存在定轉(zhuǎn)子相擦接磨的現(xiàn)象，接磨造成局部過熱，引起定子線圈燒損，導(dǎo)致接地故障。

選擇近期發(fā)生的3起接磨故障進(jìn)行分析，對轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度面、轉(zhuǎn)軸錐度面、轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑、定子外徑進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)以下問題。

（1）轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面不良

塞規(guī)檢測3只電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面均不良。轉(zhuǎn)子內(nèi)孔接觸面不良導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸與內(nèi)孔裝配不良，轉(zhuǎn)子傾斜，局部氣隙減小，易造成定轉(zhuǎn)子接磨故障。

（2）轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑超差

測量2只故障電機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑，結(jié)果如表1所示，發(fā)現(xiàn)鼠籠內(nèi)徑偏差較大。其中1#轉(zhuǎn)子裝配，鼠籠內(nèi)徑最小處Φ649.09mm，最大處為Φ649.78mm，超新造時(shí)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)0.31mm，且最大相差已達(dá)0.69mm。新造時(shí)電機(jī)定轉(zhuǎn)子單邊氣隙僅為0.9mm，鼠籠內(nèi)徑偏差較大易造成電機(jī)定轉(zhuǎn)子接磨。

由鼠籠形狀示意圖（圖1、圖2）可以看出，鼠籠形狀呈橢圓形。因檢修時(shí)對風(fēng)葉進(jìn)行探傷，有裂紋的風(fēng)葉需進(jìn)行換新。在更換葉片作業(yè)時(shí)，風(fēng)焊切割葉片及焊接新葉片，導(dǎo)致輪轂受熱變形，因鼠籠與輪轂為過盈配合，鼠籠也隨之變形，導(dǎo)致鼠籠內(nèi)徑超標(biāo)，易導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子接磨故障。

（三）接地故障分析結(jié)論

（1）匝間絕緣在長期運(yùn)行中老化，導(dǎo)致接地故障。

（2）在檢修過程中，繞組磕碰傷造成匝間絕緣不良，導(dǎo)致接地故障。

（3）轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度的接觸面不良、轉(zhuǎn)子鼠籠內(nèi)徑超差造成定轉(zhuǎn)子接磨，導(dǎo)致接地故障。

二、改進(jìn)措施

（一）增加匝間絕緣檢測方法

針對絕緣老化的現(xiàn)象，在檢修中增加匝間絕緣檢測工序，有效的判斷電機(jī)絕緣的狀態(tài)。匝間檢測儀是采用“沖擊波比較法”的原理，它是將沖擊電壓波交替地直接施加于被測試品和參照品的繞組上，利用沖擊電壓在二者中引起的衰減震蕩波有無差異來確定電機(jī)繞組絕緣是否良好，且顯示故障波形時(shí)，常有放電聲、電火花和特殊氣味等。[2]

（二）制作定子吊運(yùn)支架工裝

針對檢修中的磕碰現(xiàn)象，制作定子吊運(yùn)支架，底部繞組不接觸地面，有效的減少了繞組的磕碰傷。

（三）嚴(yán)控轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸接觸面的檢測

檢修時(shí)嚴(yán)控轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸接觸面的檢測，合格后方可進(jìn)行組裝;

（四）制定合理的轉(zhuǎn)子內(nèi)徑檢修標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)子更換風(fēng)葉后，對轉(zhuǎn)子內(nèi)徑進(jìn)行檢測，制定合理的轉(zhuǎn)子內(nèi)徑檢修標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行;

（五）增加電機(jī)氣隙檢測工序

在定子機(jī)座相應(yīng)位置打孔，在電機(jī)組裝后，用塞尺檢查電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙，合格后方可進(jìn)行試驗(yàn)、裝車。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戰(zhàn)廣桓.冷卻風(fēng)扇葉片的焊接工藝[J].機(jī)車車輛工藝，1999年，第1期：22-25

[2] 盧云峰，翟正江，張文英.中小型交流電機(jī)匝間短路分析及處理方法[J].露天采煤技術(shù)，2001年，第3期：47，50

作者簡介：

熊偉（1976—），男，技師，畢業(yè)于株洲鐵路電機(jī)學(xué)校電機(jī)專業(yè)，現(xiàn)從事內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)檢修工作。

徐澤苗（1990—），男，工程師，畢業(yè)于南京工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)主要從事機(jī)車電機(jī)工藝工作。