電力機車牽引電機檢測線工藝設計研究

牟彥強 蘇曉奇 楊棯斐 田磊

摘? 要： 電力機車的發展是現代社會經濟生活所需，保障電力機車的穩定運行就是保障我國公民的人身財產安全。在電力機車牽引系統中，牽引電機是關鍵組件，對牽引電機的維修檢測有助于確保電力機車牽引系統的健康。由于牽引電機體積龐大、工藝復雜，為了方便從業人員的檢修，將“流水線”的思想引入到牽引電機的檢測流程中，并以和諧型牽引電機為例，提出了一套切實可行的檢測線工藝設計，為牽引電機的檢修做出了一定的貢獻。

關鍵詞： 電力機車;牽引電機;維修檢測;流水線工藝

電力牽引技術是現代電力機車的關鍵技術，牽引電機是電力機車牽引系統的關鍵組件之一。牽引電機的典型要求是在寬轉矩和速度范圍內具有高功率密度和高效率。由于不同車輛在具體應用時對牽引電機的要求不同，因此，在實踐中有許多不同型號的牽引電動機和動力傳動系統。研究如何統一檢修并簡化檢修流程，對于提高牽引電機的檢修質量和效率有至關重要的作用。

一、牽引電機的故障檢測

在出廠時，牽引電機經過了重重的檢測，確保其質量符合標準，因此，牽引電機在運行中十分可靠。但是，受到使用環境和轉子磨損等因素影響，牽引電機會有多種類型的故障產生。這些故障很可能會造成破壞性，并導致人身財產傷害。因此，重要的是要盡早發現這些故障，以防止機器完全故障并防止意外的發生。

常見牽引電機故障包括：定子電壓和電流不平衡、轉矩振蕩、效率降低、過熱、過度振動以及轉矩降低等。

準確的故障檢測系統具有較高的發生率和較低的誤報率。如果故障檢測系統的檢測能力很差，則很可能會錯過發展中的故障，從而可能導致嚴重的機器故障和整個系統的故障。相反，如果故障檢測系統過于敏感，則很可能會產生很高的誤報率，并可能導致做出錯誤的決定。因此，將測得的相的定子電流和時間視為輸入的模糊邏輯系統來研究故障檢測系統之間的平衡檢測是否差或太靈敏。依據我國和諧型號牽引電機的標準，在進行牽引電機維修檢測時，應采用考慮電磁、熱和機械場的多學科分析。通常通過評估電磁性能作為機器轉速的函數，并將計算出的電磁損耗作為熱分析中的熱源來完成。另外，在機械分析中利用電磁力找出牽引電機噪聲和振動的原因。一般而言，溫度對牽引電機的機電性能和電機性能會產生一定的影響，特別是熱負荷會對牽引電機轉子組件的機械耐久性產生影響。大部分牽引電機損耗都發生在定子繞組中。為了獲得對定子的足夠有效的冷卻，通過組合氣隙區域中的空氣冷卻和定子框架中的液體冷卻來進行PMSM的冷卻，轉子表面通過強制風冷冷卻。同時，內部和外部負載以及離心力引起的機械應力會影響電動機的疲勞壽命。此外，檢測時通常忽略熱機械應力，而這是導致轉子的離心力不足或過大的主要原因。

二、牽引電機檢修線的流程設計

（一）設計思想

通常而言，電力機車牽引電機的檢修基地往往工作量巨大，每天需要面對較大的檢修量。為了在如此巨大的檢修量下，確保檢修的工作效率和檢修水平，有意識的引入了“流水線”的設計思想，依據“總體流水、局部定位”的準則，綜合考慮牽引電機檢修線的設計。具體來說，在牽引電機檢修線的總體布局上，除考慮檢修基地的空間因素和物流因素之外，設計出的檢修線要求干凈整潔、操作方便，為此，需要在檢修線中添加多種輔助工裝，如各類機械手、裝卸裝置等，實現牽引電機檢修線的自動化;設計出的檢修線要求占地空間盡量要小，因此，需要設置多點管理，實現集中采集數據和檢修;設計出的檢修線要求具備上位機標準接口，以此實現檢修線的數字化檢修和管理。

（二）檢修流程

依據牽引電機的功能和檢修目的，可以將檢修流程分作以下幾個步驟：

第一步，需要檢修的牽引電機進入到待檢修緩存區，這一步的目的是確定帶檢修的電機是否具有檢修意義，如果沒有則進行報廢處理，如果有則進入下一流程;

第二步，確定電機有檢修意義后，待檢修電機進入解體區，目的是將電機分解，方便之后對電機零部件的逐一檢修;

第三步，檢修處理環節，將分解后的電機零部件按照定子、轉子、軸承、端蓋等順序逐一檢測，其中，能夠修復的零部件及時修復，包括清洗、涂漆等工作內容，修復后進行再次檢測，檢測不合格的零部件進入不合格區;不能修復的零部件同樣進入不合格區。對不合格區的零部件進行再次檢修或報廢處理。

第四步，將修復完畢且檢測合格的零部件進行裝配。

第五步，對裝配完畢的牽引電機進行空轉試驗，確定運行正常后，噴涂面漆并進行收尾工作。一切完畢后，牽引電機進入修后緩存區。

具體牽引電機檢修流水線的工藝流程見圖1所示。

（三）組織方案

牽引電機部組件的輸送主要采用機動輥道輸送系統配合RGV（有軌自動導引小車）來實現，其能根據生產需要將物料送至相應工位，提高周轉速度，減少運輸過程中的磕碰，實現有序生產。機動輥道具有積放功能，滿足拆解、組裝作業要求。拆解、組裝區采用KBK懸掛起重機用于部組件的吊裝作業。具有結構簡單，安全可靠，適應能力強等特點。

（四）管理系統

牽引電機檢測線管理系統分為兩個部分：其一是信息管理系統;其二是故障檢測系統。在信息管理系統中，綜合管理需要檢測的牽引電機，為檢測電機建立檢修檔案，方便牽引電機檢修人員查詢相關信息，包括安裝車號、電機型號、故障記錄等，便于再次檢修。在故障檢測系統中，主要采用模糊邏輯方法幫助檢修人員進行牽引電機的故障檢測。在故障檢測系統中，定子電流（Ia，Ib，Ic）和時間被視為模糊系統的輸入變量，電機狀態（MC）是輸出變量，上述變量用于故障檢測，故障類型（TF）用于故障診斷。通過觀察數據集來構造模糊規則和隸屬函數，例如：重大故障（缺相、轉子條損壞），嚴重損壞的故障（過電壓），中度故障（不平衡電壓、欠電壓、接地、匝間短路），次要故障;對于牽引電機健康狀況，選擇“過載”“承受”和“良好”。

三、結論

綜上所述，本次研究創新性的將“流水線”思想引入到和諧型牽引電機的檢修中，結合牽引電機常見故障和檢測方法，設計了一套切實可行的牽引電機檢測線設計方案，并對該方案加以論述，能夠依據所論述的設計方案，進行實踐操作。本次研究對于電力機車牽引電機的檢修基地，有重要的指導意義，對基地升級和改造有重要的參考價值。

參考文獻

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