側架磁粉探傷機故障診斷與維修

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型側架磁粉探傷機是鐵路貨車轉向架生產的關鍵裝備，主要用于對側架進行探傷。該設備狀態的好壞不僅影響鐵路貨車轉向架生產的順利進行，還會直接影響側架探傷結果，進一步影響鐵路貨車行車安全。本文選取了幾個典型故障進行描述，并對故障分析和維修過程進行詳細介紹，為以后類似故障的維修提供技術參考。

2 探傷機磁化原理

側架探傷機對側架進行多向磁化，充磁時要在短時間內將通過側架和固定線圈內的電流升到設定值（周向2800～3500A，縱向1700～2400A），并保持一定的時間，從而達到磁化的效果，使工件內部、表面和周圍產生磁場。磁化曲線如圖1所示。

圖1 磁化曲線

周向磁化通過直接對側架通電來完成，縱向磁化采用通電螺旋管線圈產生磁場來完成。復合磁化由周向、縱向兩相交流電流在工件上感應出交變旋轉磁場。若工件存在缺陷，由于缺陷處的磁阻增大而產生漏磁，形成局部磁場，磁粉便會集聚在缺陷區域，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整，由兩只晶閘管來完成初級調壓，VT1/VT2、VT3/VT4構成兩對反向并聯晶閘管組完成控制磁化電流調整工作，其具體的調節通過晶閘管觸發電路板來實現。

圖3 探傷機主電路控制原理

3 故障診斷實例

3.1 周向充磁故障

（1）故障現象與檢查 側架探傷機起動后運行良好，動作正常。但開工前做試驗時發現：標準試片縱向人工缺陷磁痕顯示不清晰，試片圓環不閉合，周向電流不穩定，表針有明顯擺動，橫向人工缺陷明顯。根據設備操作人員描述與現場檢查發現，探傷機除試片縱向人工缺陷不清晰和周向電流不穩定外，其余一切運行正常，并未發現明顯故障。

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

1）探傷電極與側架接觸不良。如果長時間使用探傷機且不對探傷機電極進行必要的清理，很可能會出現電極沾染油污、塵土或銹蝕等，造成接觸不良；側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，每完成一件側架探傷，電極需要與探傷小車摩擦4次，長時間使用導致電極磨損過大，有效接觸面積減小，也會造成接觸不良。

2）PLC控制電路故障。如果PLC輸入條件不滿足，信號異常、輸出控制線路故障導致周向輸出信號時有時無，甚至無周向輸出，就會影響周向充磁時間，進而導致周向磁場異常。

3）充磁電路故障。側架探傷機采用標準觸發模塊，觸發模塊電源不穩定、可調電位器電阻阻值不能連續平穩調整，都會造成觸發不穩定，引起觸發電壓波動，使晶閘管導通不穩定，直接導致磁場異常。

（3）故障處理 遵循故障維修先易后難的原則，進行如下檢查。

1）檢查電極與所探傷側架情況，發現電極與側架都比較干凈，二者接觸良好。

2）檢查電極磨損情況，發現兩端電極平整、厚度合適，不會造成接觸不良。

3）手動運行探傷小車到位，觀察接近開關指示燈與對應PLC輸入信號指示燈，并未發現異常，說明控制電路輸入部分條件滿足，PLC充磁起動輸出正常。

4）測量主電路各部分電壓，發現電壓正常。

5）檢查觸發線路，測量晶閘管控制極對陰極有0～5V電壓，表明觸發電路正常。

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

通過上述整體故障檢查與檢測，并未發現探傷機故障。重新做試驗，試片縱向缺陷顯示仍然不明顯，證明周向磁場仍然異常。

重新整理思路，對照圖樣對線路進行深入檢查，發現探傷小車夾頭底座與方管聯接固定螺釘所墊的尼龍套有老化現象。尼龍套在此起絕緣作用，長時間使用，受吊裝工件時沖擊與磁懸液浸泡影響，導致其絕緣性能下降。長久使用不清洗，磁懸液附著在尼龍套上，也會造成絕緣不良，導致次級變壓器一端通過電極與探傷小車相連后，電流不經過側架，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），使得檢測縱向缺陷時出現異常。

圖4 周向電極短路故障示意

針對這種現象，將探傷小車整體吊出，清洗連接部位，更換受損尼龍套。再次進行試驗，設備運行正常，試片人工缺陷全部清晰可見，故障消除。

因這種故障并不經常發生，而且發生時引起的故障現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生，應定期檢查電極是否干凈、接觸面積是否良好，預防側架與電極接觸不良；定期清洗探傷小車夾頭底座與方管聯接處，防止磁懸液積累造成短路，并在清洗時檢查尼龍套與膠木板絕緣性，預防此類故障再次發生。

3.2 縱向充磁故障

（1）故障現象與檢查 充磁時探傷室內有異響，并發現有多點打火并有煙霧產生，主回路電源總空氣開關掉閘。根據探傷操作人員描述，停機檢查縱向線圈，發現多個尼龍墊圈被擊穿，導致線圈與機體連接，形成線路接地，造成設備線圈故障。

（2）故障分析 縱向二次線圈接地故障，一般是因為設備長期使用，加上受磁懸液浸蝕，導致線圈與機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。

對照圖樣分析：主回路電源掉閘可能是由于主回路電流增大，超過總空氣開關額定值所引起的。如果晶閘管擊穿，相當于導通角完全打開，縱向充磁主變壓器一次電流增大，主電路過負荷掉閘。縱向充磁線圈的絕緣等級是按變壓器二次工作電流最大值設計的，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，在絕緣最薄弱處發生擊穿，導致線圈與機體接地的二次故障。

（3）故障處理 用指針式萬用表R×100擋測量晶閘管，黑表筆接陽極，紅表筆接陰極，萬用表指針向右偏轉，說明該晶閘管已被擊穿。更換同型號晶閘管，清掃探傷室，修復損壞的線圈，并做好線圈絕緣防護，檢查充磁回路整體絕緣防護無破損。開機調整縱向電流，再次試驗，發現設備運行正常，充磁做試驗，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，而是應該深層次、全方面地分析故障原因，逐步排查消除故障點，保障設備正常運行。

3.3 沖刷磁痕故障

（1）故障現象與檢查 開機做試驗，發現周向、縱向電流表讀數正常，但標準試片人工缺陷磁痕顯示模糊。

經驗查設備各方面運行正常，進行充磁試驗，試片顯示缺陷模糊。反復試驗，每次顯示試片缺陷均有不同，差異較大。改變試片位置，故障依舊。

（2）故障分析 試片缺陷顯示不清晰，一般與充磁電流有關。當充磁電流低于下限工作電流（周向2800A、縱向1700A）時，產生的磁場也會變弱，磁懸液磁粉粒子受力較小，造成試片缺陷會顯示不清晰。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 檢查外部并未發現異常，手動操作進行試驗，試片缺陷顯示清晰。再次進行自動探傷試驗，試片顯示缺陷仍模糊，故障未消除。

仔細檢查設備結構發現：如果噴淋時間長，在充磁時噴淋不能及時關閉，磁懸液會把磁粉沖散，就不能清楚地顯示試片缺陷。手動單獨進行噴淋，關斷噴淋時，噴液關閉有延時。而噴淋主要由PLC、繼電器、電磁氣動閥和風動控制閥控制。圍繞此方向進行簡單分析如下。

1）PLC控制輸出時間一般不會變，PLC故障基本排除。

2）繼電器長期使用，觸點輕微粘連、彈簧不靈敏或遲緩可能造成斷電延時，導致換向遲緩。

3）電磁氣動閥風路不清潔、缺少潤滑會導致換向延遲；風動控制閥受磁懸液磁粉沉淀影響，動作不迅速，也會造成換向延遲。

4）風壓不足會導致閥體動作緩慢。

按此思路，更換繼電器，但故障仍然存在。更換電磁氣動閥、風動控制閥，檢查風路后，再次進行試驗，試片缺陷顯示清晰，故障消除。噴淋動作在探傷室內進行，噴淋狀態不易觀察，出現故障不容易被發現。為防止日后工作中出現類似故障，應仔細觀察設備工作狀態，定期檢查電氣元器件、閥體，確保設備正常運行。

4 結束語

在日常的維修工作中，由于維修人員容易被設備的一些表面故障現象所誤導，造成故障誤判，所以在處理這種故障時，不僅要掌握探傷機的工作原理，更要清楚其構造與部件連接方式，才能準確、快速地排除故障。通過3個典型故障實例的檢查、分析和處理過程介紹，希望能對維修人員處理類似故障時有所幫助，從而減少維修時間，保障設備正常運行。