DF11型内燃机车主发电机常见故障原因分析及应对措施

郭永杰

(南车戚墅堰机车有限公司， 江苏常州 213011 )



DF11型内燃机车主发电机常见故障原因分析及应对措施

郭永杰

(南车戚墅堰机车有限公司， 江苏常州 213011 )

从近年来DF11型内燃机车主发电机在运用过程中发生的故障情况入手，深入分析了主发电机常见故障发生的原因，提出了针对性的应对措施，通过实施取得了良好效果。

DF11型内燃机车； 主发电机； 故障原因； 应对措施

DF11型内燃机车主发电机是机车电传动系统中电能的产生部件，在机车运行中起到不可或缺的作用，其工作的可靠性直接影响到机务段的运输秩序和机车的运用安全。在运用过程中暴露出来的问题较多，有定子方面的故障也有转子方面的故障，一旦发生故障，机务段一般都不具备修复条件，需返厂修复，不但影响机车的运用，而且造成较大的经济损失，因此，对主发电机的常见故障进行分析并采取对策是十分必要的。

1　常见故障统计分析

据统计2011年至2014年DF11型内燃机车因主发电机故障形成机破或临修共计21起，按故障车号、配属、发生年份、故障类型、数量进行统计，如表1。

表1　主发电机常见故障统计表

根据表1可以知道：DF11型内燃机车主发电机故障主要有以下4类故障：定子联线烧断；定子绕组烧损；转子磁极联线烧断；转子对地绝缘低，根据表2得出常见故障统计饼状图，如图1。

2　故障原因分析

2.1定子联线烧断原因分析

主发电机定子联线烧断指的是定子三相汇流环U、V、W和N环与各绕组的焊接端头发生断裂，其故障原因有3点：(1)柴油发电机组振动大，汇流环和各绕组连接处产生相对位移，该位移使得两者相互作用力加大，且DF11型内燃机车主发电机汇流环位置凸出机座为外挂式，进一步使得汇流环和各绕组连接处相对位移扩大，进一步使得两者相互作用力加大；(2)主发电机各绕组与汇流环连接为直线连接，无振动缓冲地带，使得振动时两者相互作用力产生的冲量直接作用于焊接端头；(3)汇流环在其圆周方向上每隔60°安装1只固定螺杆将汇流环固定，共6只，固定螺杆跨度大，汇流环振动严重。

2.2定子绕组烧损原因分析

主发电机定子绕组烧损故障可分为轻微烧损和严重烧损两种情况，轻微烧损指的是某个线圈局部烧损，严重烧损指的是多个线圈发生烧损甚至硅钢片也被烧蚀，从物理学角度讲，轻微烧损一般是由于个别线圈接地引起，而严重烧损一般是由于匝间短路或相间短路引起。故障发生的原因主要有3点：(1)原设计定子线圈匝间绝缘及对地绝缘强度薄弱，DF11机车主发电机定子线圈为2根1.9 mm×8 mm单丝聚酰亚胺薄膜烧结导线并绕而成，每个线圈3匝，线圈的匝间绝缘即为导线本身的绝缘，而线圈对地绝缘材料为0.05×20聚酰亚胺薄膜，尤其部分早期电机槽口绝缘更是无法保证；(2)电机新造时不管是线圈制作过程还是定子嵌线过程均有很多诸如需要存取、折弯、敲击、调整等工序，这些工序虽然均有工艺和质量控制要求，但是实际上对线圈的损伤难以避免；(3)电机使用寿命无法做到修程管理。电机在长期使用过程中是热冷反复循环的工作过程，而保证线圈的对地绝缘、匝间绝缘、相间绝缘良好的绝缘材料将因长年限的使用使得其绝缘老化、变质，这也是导致绕组烧损的重要原因。

2.3转子磁极联线烧断原因分析

主发电机磁极联线烧断包括励磁引出线烧断故障，其后果是机车将产生无压无流的故障导致机破，DF11机车主发电机转子故障点主要有以下2个位置：(1)励磁引出线接头处由于电机工作时振动产生的交变力使其松动、氧化，在大修过程中如不采取必要措施就会导致装车后该处接触电阻变大而烧损；(2)磁极联线烧断的原因一是由于转子新造时联线处折弯应力产生裂纹，二是新造焊接时冷热应力产生裂纹，三是电机运行时联线处冷热交替和振动不断。

2.4转子对地绝缘低原因分析

主发电机转子对地绝缘低是内燃机车主发电机的一个惯性质量问题，除磁极装配新造时对地绝缘不良或匝间绝缘不良导致烧损或接地外，常见转子对地绝缘低的原因为转子本身结构密封性不好，转子磁极装配和支架之间缝隙较大，在机车运行过程容易吸收碳粉、灰尘和潮气，这些物质长期积累会导致转子对地绝缘电阻低，严重者发生接地。

3　应对措施

3.1定子联线烧断应对措施

结合上述分析的3点原因，需从绕组联线和汇流环的相对振动处着手，即增加联线的灵活度，减少联线受汇流环的相对运动的影响，将汇流环的振幅减少，减少联线和汇流环的相对运动，应对措施为：(1)将主发电机直线型联线改成“Ω”型联线；(2)增加汇流环一体化固定螺杆，由原设计的6只改为12只，如图2。

3.2定子绕组烧损应对措施

定子绕组烧损是主发电机比较棘手的技术难题，从预防修和绕组更新两个方面制定应对措施为：(1)从预防修角度看，一是应制定标准做好可视部分绝缘状态的检查和清洁度的控制；二是使用匝间绝缘测试仪测试绕组匝间和相间绝缘状态，制定内控标准卡控一些绝缘不良的电机装车使用；三是做好电机使用年限或机车修程管理，结合铁路主管部门对达到一定年限的电机实施定子绕组更新修，虽然成本较高，但也是必须要做的事情；(2)从定子绕组更新修理看，一是严格按照图纸要求采购绕组和嵌线；二是在铁芯槽底放置DM复合薄膜加强定子绕组对地绝缘，并做好嵌线前槽部尤其槽口毛刺处理并设置槽口U型绝缘片；三是强调嵌线质量过程控制。

3.3转子磁极联线烧断应对措施

根据转子磁极联线烧损包括励磁引出线烧断故障原因分析，需采取以下2个措施：(1)电机修理时将励磁引出线接头打开，打开后将铜排连接处打磨检查，确保其干净、平整、无裂纹，不满足要求的需更换铜排连接处一段，更换方法为银铜焊搭接法，并更换绝缘垫圈、平垫圈和铜螺母，如图3所示；(2)针对磁极联线烧断情况分为两种情况，一是法兰侧主要是针对磁极联线进行绝缘包扎，最大程度加强其一体化程度；二是柴油机侧，DF11型内燃机车主发电机转子柴油机侧磁极联线处于磁极线圈上部，较法兰侧其振动更大，需设计一支架将焊接完成的磁极联线进行定位，使联线处振动减小。

图3　转子励磁引线接头联接图

3.4转子对地绝缘低应对措施

转子对地绝缘低主要应对措施为：(1)提高转子磁极装配的密封性，在对磁极进行重装过程中，在线圈和铁芯之间应多垫一些聚砜毡将一些缝隙填充满，并采用真空压力浸漆提升其整体性和密封性；(2)大修时应严格控制其清洗质量，热水泡、清洗液擦洗、高压清水冲洗、干燥及浸漆，每一步都极其重要的，都应严格保证工作时间和要求；(3)机务段在运用过程中，应注重其清洁度控制，如磁极根部灰尘、垃圾较多，在空气湿度较大的情况下，转子绝缘无法得到有效控制等。

4　结束语

通过对DF11型内燃机车主发电机常见故障现象进行统计与原因分析，制定了有针对性的应对措施，这些措施于2012年开始在机车大修时逐步实施，随着措施的到位，主发电机故障数由2012年的9起连续下降为2013年的6起，2014年的3起。2015年至7月仅发生1起故障，可见随着措施的实施使DF11机车由于主发电机故障引起的机破、临修明显下降，提高了DF11型内燃机车正常的使用效率，提高了运输生产效率。

[1]戚墅堰机车车辆厂.东风11型内燃机车电传动系统[M]北京:中国铁道出版社，1996.

[2]永济电机厂，东风4D、东风11型内燃机车电机用户手册[M]，北京:中国铁道出版社，1998.

[3]王正茂，阎治安，崔新艺，等，电机学[M].西安:西安交通大学出版社，2009.

Common Fault Reason Analysis and Countermeasures of DF11Diesel Locomotive Alternator

GUOYongjie

(CRRC Qishuyan Co., Ltd., Changzhou 213011 Jiangsu, China)

Aiming at the fault condition of DF11diesel locomotive alternator application in recent years, this paper deeply analyzes the common fault reason of the alternator, and puts forward the targeted countermeasures which have achieved good effect after implementation.

DF11diesel locomotive; alternator; fault reason; countermeasures

1008-7842 (2016) 02-0070-03

��)男，工程师(

2015-09-11)

U269.5

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.02.17