CRH2动车组MT205牵引电机常见故障分析与预防

毕业设计（论文）中文再要CRH2动车组MT205牵引电机常见故障分析与预防摘要：我国高速铁路发展迅速，已形成具有中国特色的高铁技术体系。对乘坐动车出行的依赖越来越重，对出行安全也越来越重视，为使动车组的高速行驶，保障动车组高速运行安全。做为动车组核心驱动部件-牵引电机（MCM）的故障也非常重视，为防止牵引电机的故障，从而导致不必要的事故发生。通过对牵引电机的定子、转子、通风系统、速度传感器、轴承等部位常见故障进行分析，同时对牵引系统的故障进行检测分析。因为在静态调试的过程中通常难以及时发现故障，最终还要对牵引电机进行检修实验，确保牵引电机运行状态的良好。对所发生的事故加以分析、对事故教训的吸取，达到对动车组事故的预防条件。关键词：动车组；牵引电机；结构功能；系统；故障目录引言................................................................11、CRH2牵引电机的特性与参数........................................21.1牵引电机特点1.2牵引电机技术参数2、CRH2牵引电机的组成..............................................33、CRH2牵引电机的常见故障分析......................................43.1转子故障3.2定子故障3.3轴承故障3.4气隙偏心故障3.4速度传感器故障3.6温度传感器故障3.7其他故障4、CRH2牵引电机自身故障原因分析及诊断处理..........................54.1电机绕组问题4.1.1定子电流法诊断4.1.2定子故障诊断4.1.3电机偏心故障诊断4.1.4轴承故障4.2速度传感器故障4.3牵引电机轴承故障6、CRH2温度监控系统原因分析及诊断处理..............................67、MT205牵引电机的维护和实验.......................................77.1电机组装后的实验7.2牵引电机个部位的维护8、CRH2牵引电机故障预防措施.......................................88.1源头控制8.2交接卡控8.3处理方案9、参考文献.......................................................910、总结..........................................................1011、致谢..........................................................11引言自1821年，法国法拉第首先证明可以把电力转化成旋转动力，之后德国雅可比在此基础上制作成了简单的电动机。自2007年动车组上线以来，牵引电机用于驱动机车上的车轴。牵引电机主要分为两类故障：1、电机本体故障，故障后牵引电机需要更换；2、牵引电机配件故障，故障后电机无法正常运行，但在更换配件后牵引电机可继续使用。牵引电机因电流分为直流电机、交流电机。交流电机按转速变化情况分为同步电机和异步电机。异步电动机又分为单相异步电动机和三相异步电动机。牵引电机的工作原理与直流电动机相同，但受轨距和车轮直径的限制，通过轨缝和岔道时会承受较大的震动和冲击力，在恶劣天气运用时，还要时刻防止雨、雪、沙砾、尘埃的入侵。因此牵引电机及结构非常的紧凑，选取的材料刚度较大。本文通过对CRH2型机车MT204的结构的了解，对运行中会出现的常见故障分析及预防维护。CRH2牵引电机的优点及主要参数：1.1优点=1\*GB3①动态性能和黏着利用好：有较硬的自然特性，其防空转（黏着利用）性能较好。出现空转时，牵引力会急剧下降，使黏着牵引力快速恢复。=2\*GB3②体积小、质量轻，功率大、运行可靠：去掉了换向器和电刷装置，有了充分利用的空间。=3\*GB3③结构简单、牢固：不需要检查换向器和电刷装置，降低牵引电机的故障率；除了对轴承的润滑外，几乎不需要维护。=4\*GB3④良好的牵引性能：合理的利用系统的调压、调频特性，实现宽范围的平滑调速，提高机车的高速区功率利用、恒功率调速比，调节控制调频特性提高机车起动转矩。=5\*GB3⑤功率因数高,谐波干扰小：采用四象限变流器，通过PWM斩波控制法，调节电网输入电流的相位，使电网侧的功率因数接近1,电流波形接近正弦波。=6\*GB3⑥整体机械强度高：能在高速运行中承受轮轨的冲击力。1.2牵引电机技术参数名称三相鼠笼异步电机型号MT204极数4极相数3相输出电压300kW电压2000V电流106A频率104Hz转速差1.4%转速4140r/min效率94.0%功率因数87.0%绝缘等级等级200温度上升极限200K（定子绕组；电阻法）冷却方式强制风冷方式（20m3动力传送方式平行万向节齿轮型挠性联轴器方式最高使用转速6120r/min最高实验转速7040r/min轴承润滑脂unimaxRNO.2质量440kg2、CRH2牵引电机的组成我国动车组普遍采用的三相鼠笼式异步电机，用架悬式悬挂方式，强迫风冷散热方式组成。CRH2型动车组列车采用四极三相鼠笼式异步电机，每架动车转向架上具有2个牵引电机，每列机车有16个牵引电机。转向架牵引电机主要由定子、转子和其他附件组成。定子：定子铁心、机座、端盖、罩壳等。转子：转子铁心、转子绕组、转子转轴、风扇、端环。其他附件：轴承、轴承盖、风罩、出线盒、吊环。传感器部：温度传感器、速度传感器3CRH2牵引电机的常见故障分析牵引电机在前进时有供电驱动、制动蓄电的功能。在运行过程中，由于速度等级较高，常出现各种各样的故障。根据反馈的信息，常见的牵引电机故障主要可以分成以下几种：转子故障、定子故障、轴承故障、气隙偏心故障、速度传感器故障、温度传感器故障和其他类型故障等常见故障。3.1转子故障牵引电机常见的转子故障有转子脏污、表漆剥离、转子导条断裂、转子断裂。转子转子脏污、转子导条断裂和转子断裂会使动整个驱动装置温度过高，造成牵引电机负载过高，压力过大。转子表漆剥离会使转子本体受损，严重时会导致转子破裂。3.2定子故障定子故障是一种比较常见牵引电机故障。一般来说，定子匝间短路及绕组接地故障属于最容易出现的一种定子故障，和其他故障相比较，定子故障通过定子匝间短路故障，导致定子局部过热，使部分线路出现绝缘失效的情况，其严重性极为突出。3.3轴承故障轴承故障也是一种不容忽视的牵引电机故障。动车组的牵引电机轴承部分可以分成保持架、滚动体、内圈和外圈。按照固定周期要求对润滑脂进行补充，防止牵引电机运行过程中轴承的磨损。因此，轴承故障多数是由于牵引电机受到突发外力作用导致的轴承滚动体受损的故障。3.4气隙偏心故障牵引电机气隙偏心故障分为铁芯呈椭圆形或定转子不同轴心造成的静态偏心和由转轴弯曲，轴径椭圆，高转速时的机械共振造成的动态偏心故障。3.5度传感器故障速度传感器故障是牵引电机运行过程中较为常见的一种故障，主要为传感器本身器件原因及高温高压电流快速变化导致的信号传输不整正确，进而导致牵引电机实际速度与传感器反馈给控制系统的速度不一致，影响牵引系统正常运行。3.6温度传感器故障温度传感器故障原因与速度传感器类似，只是温度传感器传递的是牵引电机各主要部件的温度信号，如定子铁芯、转子铁芯、轴承等，而速度传感器传递的是牵引电机的速度信号。3.7其他故障其他故障主要指由于其他不可控因素导致的牵引电机故障，如动车组运行过程中地面飞石导致的排风罩变形、传感器电缆损伤、铭牌脱落等4、CRH2牵引电机自身故障的诊断4.1电机绕组问题。牵引电机绕组匝间短路、绕组接地等问题，这种故障会造成牵引电机的运行负载超出额定数值，会导致牵引电机长时间在超负荷状态下运行，温度很容易升到不安全范。为了应对和处理电机绕组问题，需要切除故障电机运行，必要时令动车组减速。该类故障有以下诊断方法。4.1.1定子电流法诊断三相异步牵引电机定子电流分析法采用时间与空间互差120°的三相分布对称绕组。当某一处定子绕组出现匝间短路时，定子绕组的对称性就会出现破坏，会导致转子出现正序电流分量（正转分量）和负序电流分量（反转分量），出项负序电流分量，则说明该电机出现故障，便于牵引电机非接触测量、噪声水平低、便于集中监控。4.1.2转子故障诊断根据定子的电流分析法，由定子的匝间短路引起的正负序电流（谐波分量）通过定子与转子的耦合关系，推算牵引电机的故障。4.1.3电机偏心故障诊断电机偏心分为动态偏心和静态偏心，通过电流监测的方法来检测偏心故障，还可以通过磁动势和磁道波得到牵引电机存在偏心故障，根据故障下的气隙磁导与长度，推算出磁势，再推算出磁通后分析谐波判定是否出现故障。这些故障无法进行在线修复，必须由维修人员进行故障排查确认后更换故障牵引电机，故障牵引电机需由专业厂家进行返厂解体，然后进一步查找故障点，进行绝缘修复4.2速度传感器故障速度传感器故障导致系统报出电机空转故障，进而切除牵引电机运行。多起速度传感器故障同时发生会使动车组减速运行，严重时会导致动车晚点。因此，必须在发现故障当晚回库检修时更换速度传感器，避免多起速度传感器故障同时发生在同一列动车组上。4.3牵引电机轴承故障牵引电机轴承损坏、油脂过多、油脂不足等等都可能造成牵引电机温度超出标准值。为了有效处理这一故障，则打开贮存室盖板检查润滑油脂的多少和状态。如果发现油脂存在变色、不足、污染等问题，需要第一时间进行更换，并进行定期的跟踪检查，确认轴承部分稳定运行方可结束检修。同时，为避免轴承额外受力导致滚动体、滚道面损伤，应在牵引电机流转安装过程中进行必要防护，如采用防轴窜装置等6CRH2温度监控系统原因分析及诊断处理动车组牵引电机的温度一般是借助温度传感器来进行监控的，在温度传感器出现故障的情况下，其测定的温度数值就不再准确，会给工作人员判断电机运行状态带来负面影响。因此，我们有必要对温度监控系统的故障进行分析和诊断。其故障分析和处理可以从以下两个方面入手：（1）通风装置通风量不足导致的电机温度过高。这种故障表现为一个转向架上的两个牵引电机会在同一时间出现故障警报。这主要是因为二者借助一个通风冷却装置进行降温通风，而在通风装置的通风量不足以降温的时候，牵引电机就会出现温度过高的问题。（2）动车组高压供电中，通风装置往往需要持续高速运行，此时如果温度监控系统出现了质量问题，作业人员可借助风速计对故障牵引电机和无故障电机的出风口风速分别进行测定，而后对数据进行比对，如发现风速存在较大差异，即可判断通风量不足，空气过滤器出现故障。只要采取针对性的措施，对空气过滤器进行清理处理，即可消除故障。7、MT205牵引电机的维护和实验7.1电机组装后的实验（1）用可变频电源以10~14Hz进行约2小时的空载运行后，再用30~40Hz进行空载运行，测量转子轴承的温升，直到轴承的温升达到稳定为止（不得超过44K）。（2）听轴承的声音你，有异常声音时要检查轴承，有故障则更换新品。（3）测量绝缘电阻，用400V兆欧表在常温下测量，确认绝缘电阻在3MΩ以上。（4）在全部引出线和定子框之间，施加工业交流电压4000V持续1分钟，进行绝缘强度实验。7.2牵引电机个部位的维护（1）转子：用干燥的压缩空气除去转子上的尘埃和再用洗涤剂擦拭仍然存在的脏污；清理干净后，转子表面红色油漆剥离，则要涂布覆盖漆进行修补。放置转子时，一定要用转子轴或转子铁心支撑。（2）定子：用干燥的压缩空气除去定子上的尘埃和再用洗涤剂擦拭仍然存在的脏污；清理干净后，定子表面红色油漆剥离，则要涂布覆盖漆进行修补。如果铁心框和铝托架接合面的防水材料剥离，涂防水剂进行修补，注意铝托架不能用碱性清洗剂清洗。（3）轴承：充填润滑脂后，实施1400r/min左右30min的空载运转，使润滑脂充分进入各个部位。【注意充填油量】（4）速度传感器：及时清洁、维护，不要使速度传感器本体的顶端以及PG齿轮外围堆积灰尘，注意拆下来的速度传感器不能发生碰撞。8CRH2牵引电机故障预防措施8.1源头控制电机动态故障是因为检修过程中没将传感器处理到位，因此要求厂家在拆装过程中进行全面检查，各个部位进行全面检测，从根本上对故障进行控制，避免较晚发现故障，从而耽误了最佳检修的时机。8.2交接卡控在交接时，对牵引电机进行全面检查，全面审查各参数及电阻值和牵引电机的性能，通过静态调整，加强牵引电机质量的监督和控制，进而对牵引电机起到预防控制的作用。8.3处理方案在预防对策的制定中，虽然可以将故障发生的概率控制在最小限度，但即使如此，也不能避免故障的发生，所以做好解决问题的方法是最重要的。（1）加强牵引电机维护质量的卡控，注重速度传感器的维护，避免速度传感器粗暴分解造成的损伤，制作速度传感器的专用存放工装，避免在检修过程中对转速传感器造成二次损坏。并且，在测量期间，确保速度传感器的绝缘电阻正常（2）在高级修理过程中，加强牵引电机的质量检查，重视电机插头内的密封圈丢失、插头芯孔偏转、速度传感器表面状态等故障的检查力，将不利影响控制在最小限度。同时，在动态调整期间，以不同的工作速度观察速度传感器的信号传输状态。（3）牵引电机的规格、型号、生产厂家、修理、日期及装货记录利用动车组管理信息系统等软件进行记录，确保牵引电机检查的追溯性。（4）加强对牵引电机抱死故障实例分析和宣传教育，根据车上的机师加强对车轴死亡的故障应急处理能力和确认能力，使动车组能够安全运行。9参考文献王世雄，机电信息，动车组牵引电机故障分析及诊断张振宇，内燃机与配件，动车组牵引电机故障分析及诊断孙