賀志剛

摘要：伴隨著交流變速體系的發(fā)展，該產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了架線式變頻變速電機(jī)車。而本文就是以電機(jī)車為源頭，分析了礦用架線電機(jī)車直流牽引電機(jī)的特征，故障產(chǎn)生的因素，以及應(yīng)采取的相應(yīng)防范措施。

關(guān)鍵詞：架線電機(jī)車；煤礦

前言

直流電發(fā)動(dòng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用到煤礦井上輸送的架線型與儲(chǔ)電池型的電機(jī)車?yán)?，因?yàn)槠渚邆漭^好的機(jī)器把控特性。直流發(fā)動(dòng)機(jī)與交流發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，其優(yōu)點(diǎn)有：1、具有優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)性能；2、在廣闊的范圍內(nèi)，可平滑、經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)速運(yùn)行；3、在電磁制動(dòng)上，投入的附件配置雖低，然而容易生效。但是，直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)造繁雜，運(yùn)營(yíng)中維修比較困難。相對(duì)直流電機(jī)車來說，平常唯有對(duì)故障形成的原因做出明確地剖析判斷，方可以采用相應(yīng)的措施，做好防備與故障處理。

一、故障產(chǎn)生的因素

當(dāng)前煤礦井下應(yīng)用的煤礦通電架線型電機(jī)車有很多，根據(jù)這些年的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)整理，脫車直流電發(fā)動(dòng)機(jī)修整率極高。作為直流電機(jī)，關(guān)鍵出現(xiàn)在變向器、電刷、主磁極和電樞繞組、軸承等部位，依據(jù)這些可以找到直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用在架線式電機(jī)車中常產(chǎn)生故障形成的因素。

（一）變向器。在牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)程中，變向器出現(xiàn)故障機(jī)率較為顯著。所以，處理變向器故障確實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵的問題。大家從直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工作特質(zhì)知道，直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，其變向是一個(gè)相對(duì)繁雜的物理、化學(xué)等多樣式問題的整體表現(xiàn)。所以，變向器出現(xiàn)問題亦是直流電發(fā)動(dòng)機(jī)一般會(huì)發(fā)生的故障。此問題的特點(diǎn)在于：灼熱留痕，其有兩大可能性：其一，假若由變向器的灼熱表面觀察情況還好，則選用紗布濕潤(rùn)了汽油再擦拭，沒有出現(xiàn)顯眼的留痕就行了；其二灼熱比較嚴(yán)重時(shí)，選用濕潤(rùn)汽油的紗布清潔后，仍有灼熱留下的跡象。

變向器在變向時(shí)會(huì)有出現(xiàn)火花，以至形成環(huán)火，其則是造成變向器灼傷的重要因素。 出現(xiàn)火花關(guān)鍵有機(jī)械與電磁兩種：①機(jī)械原因：變向器表層關(guān)鍵有灰塵、電刷磨損粉沒擦干凈現(xiàn)象；變向器表層還有變向片突出、變向片間云母絕緣突出、變向器表面不夠光潔現(xiàn)象；每種變向器的氣隙不勻稱；轉(zhuǎn)子不夠平衡，而且產(chǎn)生電刷在變向器上跳動(dòng)。②電磁原因：推遲變向，使用后劇邊的電流密度擴(kuò)大，當(dāng)后刷邊離開變向片的時(shí)候，變向元件中還存有一些磁場(chǎng)熱能還沒釋放出來，因此后刷邊也許產(chǎn)生火花。超越變向，使前刷邊的電流密度擴(kuò)大，而前刷邊剛觸碰到變向片，觸碰到面積較窄，也許接觸面上形成較高的電壓降和較大的熱量而在前刷邊下產(chǎn)生火花。

關(guān)于拖延變向，也許還會(huì)發(fā)生更重大的故障，才會(huì)產(chǎn)生環(huán)火。在電動(dòng)機(jī)牽引進(jìn)程中，受電弓發(fā)現(xiàn)忽然離開架線抑或是忽然觸碰到架線，使直流電動(dòng)機(jī)遭到?jīng)_擊負(fù)載的影響。此時(shí)因?yàn)殡姍C(jī)電樞電流急劇加大，變向元件的電抗電勢(shì)增強(qiáng)，遠(yuǎn)大于變向電勢(shì)，導(dǎo)致造成過分耽誤變向，讓后刷邊產(chǎn)生猛烈的火花與電弧。由于在電樞的扭轉(zhuǎn)與發(fā)電力的作用下，火花與電弧勢(shì)必會(huì)伸張，讓后者往外拓張。進(jìn)而，電流的快速上升，變向片壓強(qiáng)顯著上升，從而出現(xiàn)電位差火星。兩種火花綜合在一起，最后可能會(huì)變成超越兩級(jí)的電弧，甚而會(huì)造成變向器的崩潰。

（二）電刷。在直流電動(dòng)機(jī)的電刷產(chǎn)生故障的機(jī)率也較高。壓力彈簧導(dǎo)致電刷壓力普遍在l4.7-24.5kPa之間，如果壓力大小不適當(dāng)，則會(huì)產(chǎn)生故障；電刷在刷握內(nèi)太松而產(chǎn)生跳動(dòng)；電刷在刷握內(nèi)太緊而被卡死；電刷磨損太深；形成和變向器接觸不好；各電刷桿之間的距離不相同，導(dǎo)致部分電刷所短路的元件不在幾何中心線上；電刷含銅占比高，降低了變向同路電阻，對(duì)變向?qū)е轮萍s；電刷沒有研磨好，讓電刷與變向器接觸面小。如此均是形成電刷故障的關(guān)鍵因素，都能夠促成變向器時(shí)產(chǎn)生火化，接著毀壞變向器和電刷。

（三）主磁極與電樞繞組。繞電阻短路、斷掉、連地線等各種形式均是主磁極、電線繞組的問題。由于發(fā)電機(jī)主磁極電線繞組而發(fā)生的問題中，繞電阻連地線出問題的占比相對(duì)高。所以，應(yīng)注重剖析導(dǎo)致繞組接地的原因。

1、繞電阻隔絕氣體縫隙。電機(jī)車在日常電壓運(yùn)作時(shí)，引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組絕緣在電力的作用下會(huì)發(fā)生摩擦損壞的情況。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的摩擦損壞會(huì)讓絕緣層內(nèi)形成空氣氣隙，在空氣隙內(nèi)形成少數(shù)電子。當(dāng)電壓達(dá)到相應(yīng)程度時(shí)，這些電子與原子互相沖擊讓絕緣中帶電的電子加多，累積到相應(yīng)數(shù)量時(shí)，出現(xiàn)氣隙放電侵入絕緣層，讓絕緣層變漸漸變薄，最后引致絕緣損壞。

2、絕緣老化。在電動(dòng)機(jī)表層積累的灰塵太厚，而機(jī)身里面灰塵也太多，方會(huì)使繞組散熱不好；通常過負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，讓電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在溫度太高的現(xiàn)象下工作。這樣一來都會(huì)讓發(fā)動(dòng)機(jī)絕緣層在化學(xué)作用下老化，造成隔絕成效很低，絕緣性能削減。由于引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用懸掛式裝配，電機(jī)車輪對(duì)于軌道接頭處、帶動(dòng)車輪的縫隙、發(fā)動(dòng)機(jī)承載中的負(fù)擔(dān)均會(huì)出現(xiàn)各種機(jī)器振動(dòng)和電磁振動(dòng)。其振動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電磁力作用于電樞與兩極上，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，導(dǎo)致絕緣架構(gòu)發(fā)生摩擦損壞情況。

3、工作條件。電機(jī)車牽引發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在較差工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，通常有濕氣侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，使主磁極繞組與電樞繞組絕緣潮濕，絕緣阻值下降；電動(dòng)機(jī)密閉得不夠嚴(yán)實(shí)，灰塵侵入電動(dòng)機(jī)里面，電刷與變向器摩擦產(chǎn)生的碳粉與可導(dǎo)電的銅粉也殘存在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，其組合物擁有防潮的特效，會(huì)造成隔絕電阻數(shù)額的再一次削減，最后是出現(xiàn)繞組連地線出現(xiàn)問題。

4、軸承故障。作為牽引發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件——軸承，也經(jīng)常出現(xiàn)故障。軸承自身存有缺陷；軸承在裝配時(shí)受到損傷；軸承缺潤(rùn)滑油；采用了不合格的潤(rùn)滑油抑或是潤(rùn)滑油的牌子不適合等，均是故障形成的主要因素。

二、防范措施

普遍運(yùn)用的牽引發(fā)動(dòng)機(jī)，它壽命相當(dāng)長(zhǎng)的。準(zhǔn)確運(yùn)用與合理維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，可以減輕故障的產(chǎn)生。依據(jù)上段牽引發(fā)動(dòng)機(jī)故障剖析成效，盡可能規(guī)避與減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生，應(yīng)采用相關(guān)的防范措施。

（一）應(yīng)用前的故障排查。對(duì)于全新的、長(zhǎng)時(shí)間未有使用的電機(jī)做好故障的排查工作：人力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)輪觀察其運(yùn)動(dòng)有否靈便；觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的隔絕電阻；繞組的直通電流電阻；檢驗(yàn)電刷摩擦損毀情況，壓強(qiáng)的多少，和變向器的觸碰大致情形。

（二）適當(dāng)操作。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中，電機(jī)車司機(jī)應(yīng)適當(dāng)操作，盡可能規(guī)避超載運(yùn)行、承擔(dān)沖擊壓力與操控過電壓等情況。

（三）按標(biāo)準(zhǔn)檢修。依據(jù)直流發(fā)動(dòng)機(jī)的檢修完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行檢修，其修理工藝應(yīng)符合需求；更換元件要和原來的元件的型號(hào)同樣，而且質(zhì)量不差于原來的元件；變向器表層有一層氧化膜，修理時(shí)把變向器擦干凈，處理灼傷即可，不可以用紗布打磨，避免導(dǎo)致變向器表層不平滑與損壞表面氧化膜；電刷應(yīng)盡可能研磨，安裝時(shí)還應(yīng)關(guān)注刷把里面的張弛度與壓強(qiáng)的合理范圍；電刷裝配后需和變向器進(jìn)行研磨；軸承要求必定要溫度高時(shí)再裝配，而且涂上相應(yīng)的潤(rùn)滑油；發(fā)動(dòng)機(jī)維修完后，要轉(zhuǎn)動(dòng)輪齒，觀察其運(yùn)轉(zhuǎn)靈活與否，未有卡死等情形出現(xiàn)方可。

（四）按期維持保護(hù)。按期清理發(fā)動(dòng)機(jī)表面的灰塵，改善電動(dòng)機(jī)的散熱情況；檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的接線端子，確保接線不松脫、接實(shí)了；如期檢驗(yàn)、清潔發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承，換上新的潤(rùn)滑機(jī)油；如期檢測(cè)隔絕電阻；如期清潔電刷和發(fā)動(dòng)機(jī)變向器的表層，觀察電刷和變向器的接觸情形，其壓強(qiáng)有否適中，電刷在刷把里有否松落抑或者卡死等現(xiàn)象。

三、結(jié)束語

對(duì)于架線式牽引電機(jī)車的發(fā)動(dòng)機(jī)，一定要搞清楚故障出現(xiàn)的原因。剖析明確后，相應(yīng)的采取防范措施，則效果較好。在裝配、應(yīng)用、維護(hù)、檢查、修整等各程序中，均要嚴(yán)格細(xì)致，早發(fā)現(xiàn)早排查，方不會(huì)讓問題繼續(xù)惡化。

參考文獻(xiàn)：

[1]薄煤層礦井架線電機(jī)車常見故障的處理及處理方法 郭英杰； 張瑞強(qiáng) 科技傳播 2011-05-23

[2]礦用電機(jī)車的永磁同步電機(jī)控制關(guān)鍵技術(shù)研究 鄭昌陸 上海大學(xué) 2013-09-01

[3]煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與智能調(diào)度研究 高峰 山東科技大學(xué) 2011-04-01

[4]煤礦平巷運(yùn)輸安全保障系統(tǒng)的研究 盧偉 華中科技大學(xué) 2012-01-01