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(tài)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(qū)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(lián)晶閘管組完成控制磁化電流調整工作，其具體的調節(jié)通過晶閘管觸發(fā)電路板來實現(xiàn)。

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(xiàn)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(fā)現(xiàn)：標準試片縱向人工缺陷磁痕顯示不清晰，試片圓環(huán)不閉合，周向電流不穩(wěn)定，表針有明顯擺動，橫向人工缺陷明顯。根據(jù)設備操作人員描述與現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，探傷機除試片縱向人工缺陷不清晰和周向電流不穩(wěn)定外，其余一切運行正常，并未發(fā)現(xiàn)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(wěn)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(xiàn)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(fā)模塊，觸發(fā)模塊電源不穩(wěn)定、可調電位器電阻阻值不能連續(xù)平穩(wěn)調整，都會造成觸發(fā)不穩(wěn)定，引起觸發(fā)電壓波動，使晶閘管導通不穩(wěn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)電壓正常。

5）檢查觸發(fā)線路，測量晶閘管控制極對陰極有0～5V電壓，表明觸發(fā)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(shù)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)探傷小車夾頭底座與方管聯(lián)接固定螺釘所墊的尼龍?zhí)子欣匣F(xiàn)象。尼龍?zhí)自诖似鸾^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?zhí)咨希矔斐山^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(xiàn)異常。

圖4 周向電極短路故障示意

針對這種現(xiàn)象，將探傷小車整體吊出，清洗連接部位，更換受損尼龍?zhí)住Ｔ俅芜M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(fā)生，而且發(fā)生時引起的故障現(xiàn)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(fā)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(lián)接處，防止磁懸液積累造成短路，并在清洗時檢查尼龍?zhí)着c膠木板絕緣性，預防此類故障再次發(fā)生。

3.2 縱向充磁故障

（1）故障現(xiàn)象與檢查 充磁時探傷室內有異響，并發(fā)現(xiàn)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(jù)探傷操作人員描述，停機檢查縱向線圈，發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象與檢查 開機做試驗，發(fā)現(xiàn)周向、縱向電流表讀數(shù)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(shù)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)：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?lián)Q向遲緩。

3）電磁氣動閥風路不清潔、缺少潤滑會導致?lián)Q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(tài)不易觀察，出現(xiàn)故障不容易被發(fā)現(xiàn)。為防止日后工作中出現(xiàn)類似故障，應仔細觀察設備工作狀態(tài)，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(xiàn)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。