增吨提速后SS4改ZD105型直流牵引电动机可靠性降低原因分析

1、增吨提速后SS4改ZD105型直流 牵引电动机可靠性降低原因分 析增吨提速后SS4改ZD105型直流牵引电动机可靠性降低原因分析摘要：根据SS4改型机车担当万吨补机，其牵引吨位增加并提速后，牵引电动机落修率大幅增长并且惯性故障明显增多的情况，分析原因并提出可行性措施。1问题的提出SS4改型机车在呼和车间运用以来，牵引吨位一直小于4800t，平均货运速度为 60km/h ，其ZD105 型牵引电动 机运行可靠、平稳，落修率低于0.25台次/10万km，惯性 故障主要为环火。自2009年担当万吨补机后，牵引吨位增长，平均货运速度提高，牵引电动机运行可靠性迅速下降，落修率高达0.485台次/10万k

2、m。除环火外，还出现放电接地、主极绕组断路、轴承烧损等惯性故障现象。牵引电动机可靠性降低，给机车运行带来很大危害，因此，分析原因并采取有效措施，才能确保运输生产安全。2数据统计2008 2010年上半年牵引电动机主要检修情况见表表1牵引电动机主要检修情况项目200820092010上半年机破/件133临修/件91415落修/台163524环火放电/台368落修率/台次10万KM -10.2460.4850.438由表1可见，从2009年起牵引电动机机破、临修、落修等指标大幅度增长。2008 一 2010年上半年牵引电动机落修故障比较见表2。表2牵引电动机落修故障情况故障情况2008200920

3、10上半年环火61114放电1810主极接地112主极断路1410引线烧断321刷架故障120电刷破损110电枢故障043轴承破损042其他123总计153945由表2可见，从担当万吨补机后 ZD105型脉动直流牵引电动机惯性故障大幅度增加。3可靠性降低原因分析增吨提速后，牵引电动机惯性故障突出表现在环火放电、主极绕组断路、轴承烧损等方面，而且，电机环火放电 的状态与传统的定义有所不同，大部分为放电而非环火，即 换向器表面无烧痕，而升高片和换向器前端却灼伤严重。这 种现象以“电枢换向器尖端向放电板和升高片放电”来解释 较为合理，其原因是牵引电动机瞬间过载引起换向器片间电 压过高而放电。放电而未

4、形成环火的前提：一是换向器表面 清洁，没有形成所谓的导电桥；二是换向器上电位未达到足 以维持一定的电弧长度与强度的电压。SS4改机车额定功率为 6400kw,ZD105型脉动直流牵引电动机每台持续功率为 800kw.牵引吨位由4800t增长至 万吨补机,机车当属重载牵引。因为机车牵引除了自重和货物 重量外，还应包含路况和天气不良时所额外增加的负担，如 上坡、下雨等等，这些因素会使机车空转机率增加。因此， 增吨后牵引电动机的实际负载要比理论计算值大，甚至会出 现过载运行，由此引发了一系列故障，从而导致牵引电动机 可靠性下降。具体原因如下：(一) 牵引电动机过载是引起环火放电的主要因素。其 主要原

5、因包括以下几个方面：(1) 重载牵引时，启机时间过长，容易使牵引电动机在大 电流下被扼住，导致换向器局部过热而发生规则性变形凸出，使换向器表面失圆，其结果造成电刷与换向器表面接触 不良,火花增大，电刷易碎裂，最终导致电机环火。在增吨提 速之前，每年牵引电机发生换向器表面失圆的比率低于 0.65%,而增吨提速后比率达 5.84%。(2) 重载牵引启机时，乘务员提手柄过快，使电机瞬时过 电压、过电流而造成电机换向不良，引起环火或放电。经相 关人员跟车添乘证实有不良操纵现象而导致电机故障。(3) 重载牵引并提速，使电机磁场削弱加深。 十八台坡道 具有9.3 %。坡度，既长又大。重载下高速持续牵引，势

6、必导 致过分削弱磁场，电机将过载运行且发热加剧，主极磁场畸 变厉害，电抗电势和最大片间电压增加，从而使电机换向恶化，弓I起电枢放电甚至环火。(4) 重载牵引时，机车在启机或爬坡、下雨或空气潮湿时极易发生空转。机车轮对空转时，未按规定及时撒沙，个别 电机突然加速或剧烈振动，或发生轴重转移，加剧电枢反应，导致换向不良而引起环火。据统计，第1、2位牵引电动机环火放电率占总数的 79.2% , 而第3、4位仅占20.8%。（5）重载牵引机车过大坡道、道岔、弯道时，如速度、制 动力等方面未正确调整，易引起电机瞬时过电压、过电流而 导致环火。（二）重载牵引，使牵引电动机长期在大电流下工作甚 至超过额定电流

7、值工作，主极绕阻热胀冷缩严重且频繁，引 起材质疲劳，其焊接部位极易受损而烧断；同时机车提速， 使电机在运行中所受到的冲击、振动加剧，主极绕组发生松动而导致焊接部位受损。增吨提速前，一年内仅有5台电机发生主极绕组断路故障，而担当万吨补机后，就有14台电机出现主极绕组烧断情况。说明增吨提速后主极绕组烧损现 象加剧。（三）绝大多数牵引电机运行近 10年，绝缘介电强度降 低，陆续出现绕组泄漏电流超限而引起放电接地现象。（四）重载牵引时，电刷磨耗加快而频繁更换电刷，造 成电刷接触不良、换向面氧化膜难以生成以及刷架圈不能恢 复到位等问题而引起电机环火。电刷磨耗由电气磨耗和机械磨耗构成，前者占磨耗率的 70%，后者仅占30%。电机负 荷越大，其电枢电流就越高，则电刷磨耗越快。正因为如