HXn5型機車冷卻風扇電機接地故障分析

熊偉 徐澤苗

摘要： 本文分析了HXn5型內燃機車冷卻風扇電機接地故障的產生原因，并提出了合理的修復措施。

關鍵詞：HXn5型內燃機車;冷卻風扇電機;接地故障

引言

HXn5型機車是戚機公司引進GE公司先進的設計和制造技術的大功率交流傳動內燃機車。HXn5機車自運用以來，到2018年進入C6修批量修階段。

冷卻風扇位于內燃機車冷卻水系統中， 擔負散熱器中冷卻水的強迫冷卻任務， 以保證柴油機工作在適宜的油水溫度范圍內， 因而是該系統的重要部件。[1]HXn5機車采用的冷卻風扇電機型號5GYA30C6，結構為立式、單軸伸、雙軸承支撐結構的三相鼠籠式的交流異步電動機，它是內定子、外轉子結構。電機主要由轉子裝配、定子裝配、機座和轉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C6修后，在運用中發生多起冷卻風扇電機接地故障。

（一）匝間短路

拆解故障電機，定轉子分離，檢查發現部分故障電機在繞組鼻部處燒損。

匝間短路由以下兩個原因：

（1）匝間絕緣在長期運行中老化，導致接地故障;

對定子裝配的繞組進行進一步拆解，發現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，導致接地故障。

對定子檢修的相關工序進行檢查，發現在吊運中鼻部繞組存在磕碰傷。

（二）定轉子接磨

部分故障電機存在定轉子相擦接磨的現象，接磨造成局部過熱，引起定子線圈燒損，導致接地故障。

選擇近期發生的3起接磨故障進行分析，對轉子內孔錐度面、轉軸錐度面、轉子鼠籠內徑、定子外徑進行檢測，發現以下問題。

（1）轉子內孔錐度的接觸面不良

塞規檢測3只電機轉子內孔錐度的接觸面均不良。轉子內孔接觸面不良導致轉軸與內孔裝配不良，轉子傾斜，局部氣隙減小，易造成定轉子接磨故障。

（2）轉子鼠籠內徑超差

測量2只故障電機轉子鼠籠內徑，結果如表1所示，發現鼠籠內徑偏差較大。其中1#轉子裝配，鼠籠內徑最小處Φ649.09mm，最大處為Φ649.78mm，超新造時標準達0.31mm，且最大相差已達0.69mm。新造時電機定轉子單邊氣隙僅為0.9mm，鼠籠內徑偏差較大易造成電機定轉子接磨。

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

（三）接地故障分析結論

（1）匝間絕緣在長期運行中老化，導致接地故障。

（2）在檢修過程中，繞組磕碰傷造成匝間絕緣不良，導致接地故障。

（3）轉子內孔錐度的接觸面不良、轉子鼠籠內徑超差造成定轉子接磨，導致接地故障。

二、改進措施

（一）增加匝間絕緣檢測方法

針對絕緣老化的現象，在檢修中增加匝間絕緣檢測工序，有效的判斷電機絕緣的狀態。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繞組絕緣是否良好，且顯示故障波形時，常有放電聲、電火花和特殊氣味等。[2]

（二）制作定子吊運支架工裝

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

（三）嚴控轉子內孔與轉軸接觸面的檢測

檢修時嚴控轉子內孔與轉軸接觸面的檢測，合格后方可進行組裝;

（四）制定合理的轉子內徑檢修標準

轉子更換風葉后，對轉子內徑進行檢測，制定合理的轉子內徑檢修標準并嚴格執行;

（五）增加電機氣隙檢測工序

在定子機座相應位置打孔，在電機組裝后，用塞尺檢查電機定轉子氣隙，合格后方可進行試驗、裝車。

參考文獻：

[1] 戰廣桓.冷卻風扇葉片的焊接工藝[J].機車車輛工藝，1999年，第1期：22-25

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

作者簡介：

熊偉（1976—），男，技師，畢業于株洲鐵路電機學校電機專業，現從事內燃機車電機檢修工作。

徐澤苗（1990—），男，工程師，畢業于南京工程學院自動化專業，工學學士，現主要從事機車電機工藝工作。