高 伟,张铁竹,俎以宏
(郑州铁路职业技术学院,河南 郑州 451460)
2015年2月26日,武昌南机务段运用车间西线车队K736次机班乘务员,21时30分襄阳派班室出勤,23时25分襄阳东站接HXD3C0243机车,开车前机车检查试验正常。23时45分襄阳东开车,1时59分列车运行到安陆至云梦区间,机车突然跳主断,微机显示屏显示“APU2接地”,紧接着显示“APU1接地,APU1、APU2不动,车体通风机1、2故障,油泵MA22、21故障,压缩机MA19、20故障”。进行小复位后,主断仍合不上,机车无压无流,2时01分在区间停车。
乘务员向车站报告后,2时04分按照段技术人员指示切除辅助变流器APU2,主断仍合不上,把低压柜所有辅机电机自动开关都置断开位后,主断正常闭合,然后逐个恢复辅机自动开关,当恢复到车体通风机2自动开关时,主断跳开,因此判断车体通风机2有接地。故障隔离机车车体通风机2后,进行机车大复位,主断正常闭合,机车试风后,2时32分开车,4时22分到达武昌站。
故障机车回段后,技术人员对故障机车进行高压试验发现,重新恢复闭合车体通风机2自动开关后,车体通风机1和2均可正常启动,但车体通风机2启动后有较大振动及异音,几分钟后,机车跳主断,微机显示屏显示“APU2接地”,紧接着显示“APU1接地,APU1、APU2不动,车体通风机1、2故障”。检修人员拆开显示故障接地的车体通风机2接线盒,发现车体通风机2风机对外引线端子处绝缘套管有过热痕迹,对引线端子用500 V兆欧表进行绝缘测试,绝缘电阻为0兆欧,电机绕组接地。
为进一步查找电机振动大和接地故障原因,检修人员对车体通风机进行解体检查。拆下电机端盖,发现电机传动端轴承外油封脱落,端盖轴承散架,轴承支架断裂,轴承滚柱脱落。转子拨出后,可见转子轴颈拉伤,有过烧痕迹,转子铁芯表面拉痕严重。更严重的是,定子内部发生扫膛,定子铁芯和绕组拉伤变形,绕组绝缘漆包线破损,绕组间可见散落的细小铜镏颗粒,定子内部发现有残留轴承保持架碎片及防松垫圈。再次用万用表对定子绕组磨破部分进行对地测量,电阻为0。因此判定,机车运行中跳主断是由于车体通风机定子绕组接地,进而使辅助变流器APU2接地、APU1接地造成的。
从电机解体发现的多个不正常痕迹可以推断,机车运行中电机发生了扫膛现象,从而导致了电机定子绕组接地,机车跳主断后影响了正常行车。因此,重点分析电机发生的扫膛故障。
(1)对解体的电机配件仔细检查发现,电机传动端轴承压盖和轴承外油封都有摩擦发热的痕迹,而且油封有变形。轴承压盖安装在电机端盖上轴承座外侧,是固定不动的,而轴承外油封是通过加热套装在电机轴的上轴颈部位,电机运行时外油封随着电机轴转动。正常电机组装顺序是先加热套装油封再装上轴承压盖,组装后两者应有一定的间隙,不会发生摩擦。因此技术人员做出推测,如果油封加热套装不到位,或者油封变形,都有可能导致电机组装后轴承压盖和外油封间隙变小,当电机转动后两者发生摩擦,造成轴承发热,内外油封受热后脱落,进一步加剧摩擦,同时轴承室内润滑油受热融化溢出,轴承滚柱干磨,发热加剧,轴承保持架变形破裂。由于保持架变形破裂,轴承滚柱散开,有可能导致电机定转子间隙发生改变,定转子转动时不同心,定转子之间互磨,同时破裂的保持架碎片进入定转子间隙刮伤定子绕组,继而造成电机扫膛,绕组绝缘破损发生电机匝间短路与绕组接地,电机烧损。
(2)对解体的电机端盖轴承座内径、轴承外圈直径进行测量,轴承座内径52.048 mm,轴承外圈直径51.98 mm,两者间隙为0.068 mm,轴承外圈与轴承座配合间隙超出正常范围0~0.027 mm。由于此数据在轴承故障发生后测量,也可能是轴承发热变形造成,因此不作为故障判断的依据。
从以上分析和变形的油封验证可以得出结论如下。
电机解体组装时外油封组装不到位或者油封有变形,导致电机转动时外油封和轴承压盖之间摩擦,引起轴承发热,油封脱落,润滑油流失,进而引起轴承干磨,发热加剧,保持架变形破裂,碎片进入电机内部,电机扫膛后绕组绝缘破损,电机发生接地。
车体通风机由机车辅助变流器供电,因车体通风机2接地,引起辅助变流器APU2接地故障。机车装载有两组辅助变流器APU1和APU2,正常时两组同时工作,当APU2故障时,APU1代替APU2为所有负载提供电源。但2端车体通风机接地故障未消除,亦引起APU1故障接地而封锁,机车跳主断,机车无压无流,牵引封锁。
通过查阅机车检修记录,该车3个月以前刚刚做过二年检,修后走行46 992 km。显然造成此故障的责任部门为检修单位,后调查此电机为委外修,检修单位质量监督不到位。为防止机车辅助电机再发生类似故障,影响正常行车,提出以下建议。
(1)检修单位应对电机质量检验流程、重要工序全部覆盖到位,及时发现质量隐患。
(2)根据质量动态,将电机轴承压装工序纳入关键工序管理,进一步优化控制项点,以增强质量管理的针对性。
(3)加强职工技术培训,学习电机组装工艺及技术标准,提高电机检修技能。
[1] 张曙光.HXD3型电力机车[M]. 北京:中国铁道出版社,2009.
[2]张铁竹,王秀清.交流传动机车牵引与控制[M]. 成都:西南交大出版社,2014.