郭永杰

(南車戚墅堰機(jī)車有限公司， 江蘇常州 213011 )

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DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)常見故障原因分析及應(yīng)對(duì)措施

郭永杰

(南車戚墅堰機(jī)車有限公司， 江蘇常州 213011 )

從近年來DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)在運(yùn)用過程中發(fā)生的故障情況入手，深入分析了主發(fā)電機(jī)常見故障發(fā)生的原因，提出了針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，通過實(shí)施取得了良好效果。

DF11型內(nèi)燃機(jī)車； 主發(fā)電機(jī)； 故障原因； 應(yīng)對(duì)措施

DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)是機(jī)車電傳動(dòng)系統(tǒng)中電能的產(chǎn)生部件，在機(jī)車運(yùn)行中起到不可或缺的作用，其工作的可靠性直接影響到機(jī)務(wù)段的運(yùn)輸秩序和機(jī)車的運(yùn)用安全。在運(yùn)用過程中暴露出來的問題較多，有定子方面的故障也有轉(zhuǎn)子方面的故障，一旦發(fā)生故障，機(jī)務(wù)段一般都不具備修復(fù)條件，需返廠修復(fù)，不但影響機(jī)車的運(yùn)用，而且造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對(duì)主發(fā)電機(jī)的常見故障進(jìn)行分析并采取對(duì)策是十分必要的。

1　常見故障統(tǒng)計(jì)分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年至2014年DF11型內(nèi)燃機(jī)車因主發(fā)電機(jī)故障形成機(jī)破或臨修共計(jì)21起，按故障車號(hào)、配屬、發(fā)生年份、故障類型、數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1。

表1　主發(fā)電機(jī)常見故障統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1可以知道：DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)故障主要有以下4類故障：定子聯(lián)線燒斷；定子繞組燒損；轉(zhuǎn)子磁極聯(lián)線燒斷；轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低，根據(jù)表2得出常見故障統(tǒng)計(jì)餅狀圖，如圖1。

2　故障原因分析

2.1定子聯(lián)線燒斷原因分析

主發(fā)電機(jī)定子聯(lián)線燒斷指的是定子三相匯流環(huán)U、V、W和N環(huán)與各繞組的焊接端頭發(fā)生斷裂，其故障原因有3點(diǎn)：(1)柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)大，匯流環(huán)和各繞組連接處產(chǎn)生相對(duì)位移，該位移使得兩者相互作用力加大，且DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)匯流環(huán)位置凸出機(jī)座為外掛式，進(jìn)一步使得匯流環(huán)和各繞組連接處相對(duì)位移擴(kuò)大，進(jìn)一步使得兩者相互作用力加大；(2)主發(fā)電機(jī)各繞組與匯流環(huán)連接為直線連接，無振動(dòng)緩沖地帶，使得振動(dòng)時(shí)兩者相互作用力產(chǎn)生的沖量直接作用于焊接端頭；(3)匯流環(huán)在其圓周方向上每隔60°安裝1只固定螺桿將匯流環(huán)固定，共6只，固定螺桿跨度大，匯流環(huán)振動(dòng)嚴(yán)重。

2.2定子繞組燒損原因分析

主發(fā)電機(jī)定子繞組燒損故障可分為輕微燒損和嚴(yán)重?zé)龘p兩種情況，輕微燒損指的是某個(gè)線圈局部燒損，嚴(yán)重?zé)龘p指的是多個(gè)線圈發(fā)生燒損甚至硅鋼片也被燒蝕，從物理學(xué)角度講，輕微燒損一般是由于個(gè)別線圈接地引起，而嚴(yán)重?zé)龘p一般是由于匝間短路或相間短路引起。故障發(fā)生的原因主要有3點(diǎn)：(1)原設(shè)計(jì)定子線圈匝間絕緣及對(duì)地絕緣強(qiáng)度薄弱，DF11機(jī)車主發(fā)電機(jī)定子線圈為2根1.9 mm×8 mm單絲聚酰亞胺薄膜燒結(jié)導(dǎo)線并繞而成，每個(gè)線圈3匝，線圈的匝間絕緣即為導(dǎo)線本身的絕緣，而線圈對(duì)地絕緣材料為0.05×20聚酰亞胺薄膜，尤其部分早期電機(jī)槽口絕緣更是無法保證；(2)電機(jī)新造時(shí)不管是線圈制作過程還是定子嵌線過程均有很多諸如需要存取、折彎、敲擊、調(diào)整等工序，這些工序雖然均有工藝和質(zhì)量控制要求，但是實(shí)際上對(duì)線圈的損傷難以避免；(3)電機(jī)使用壽命無法做到修程管理。電機(jī)在長(zhǎng)期使用過程中是熱冷反復(fù)循環(huán)的工作過程，而保證線圈的對(duì)地絕緣、匝間絕緣、相間絕緣良好的絕緣材料將因長(zhǎng)年限的使用使得其絕緣老化、變質(zhì)，這也是導(dǎo)致繞組燒損的重要原因。

2.3轉(zhuǎn)子磁極聯(lián)線燒斷原因分析

主發(fā)電機(jī)磁極聯(lián)線燒斷包括勵(lì)磁引出線燒斷故障，其后果是機(jī)車將產(chǎn)生無壓無流的故障導(dǎo)致機(jī)破，DF11機(jī)車主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障點(diǎn)主要有以下2個(gè)位置：(1)勵(lì)磁引出線接頭處由于電機(jī)工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生的交變力使其松動(dòng)、氧化，在大修過程中如不采取必要措施就會(huì)導(dǎo)致裝車后該處接觸電阻變大而燒損；(2)磁極聯(lián)線燒斷的原因一是由于轉(zhuǎn)子新造時(shí)聯(lián)線處折彎應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，二是新造焊接時(shí)冷熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，三是電機(jī)運(yùn)行時(shí)聯(lián)線處冷熱交替和振動(dòng)不斷。

2.4轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低原因分析

主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低是內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)的一個(gè)慣性質(zhì)量問題，除磁極裝配新造時(shí)對(duì)地絕緣不良或匝間絕緣不良導(dǎo)致燒損或接地外，常見轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低的原因?yàn)檗D(zhuǎn)子本身結(jié)構(gòu)密封性不好，轉(zhuǎn)子磁極裝配和支架之間縫隙較大，在機(jī)車運(yùn)行過程容易吸收碳粉、灰塵和潮氣，這些物質(zhì)長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣電阻低，嚴(yán)重者發(fā)生接地。

3　應(yīng)對(duì)措施

3.1定子聯(lián)線燒斷應(yīng)對(duì)措施

結(jié)合上述分析的3點(diǎn)原因，需從繞組聯(lián)線和匯流環(huán)的相對(duì)振動(dòng)處著手，即增加聯(lián)線的靈活度，減少聯(lián)線受匯流環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，將匯流環(huán)的振幅減少，減少聯(lián)線和匯流環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)對(duì)措施為：(1)將主發(fā)電機(jī)直線型聯(lián)線改成“Ω”型聯(lián)線；(2)增加匯流環(huán)一體化固定螺桿，由原設(shè)計(jì)的6只改為12只，如圖2。

3.2定子繞組燒損應(yīng)對(duì)措施

定子繞組燒損是主發(fā)電機(jī)比較棘手的技術(shù)難題，從預(yù)防修和繞組更新兩個(gè)方面制定應(yīng)對(duì)措施為：(1)從預(yù)防修角度看，一是應(yīng)制定標(biāo)準(zhǔn)做好可視部分絕緣狀態(tài)的檢查和清潔度的控制；二是使用匝間絕緣測(cè)試儀測(cè)試?yán)@組匝間和相間絕緣狀態(tài)，制定內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)卡控一些絕緣不良的電機(jī)裝車使用；三是做好電機(jī)使用年限或機(jī)車修程管理，結(jié)合鐵路主管部門對(duì)達(dá)到一定年限的電機(jī)實(shí)施定子繞組更新修，雖然成本較高，但也是必須要做的事情；(2)從定子繞組更新修理看，一是嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求采購(gòu)繞組和嵌線；二是在鐵芯槽底放置DM復(fù)合薄膜加強(qiáng)定子繞組對(duì)地絕緣，并做好嵌線前槽部尤其槽口毛刺處理并設(shè)置槽口U型絕緣片；三是強(qiáng)調(diào)嵌線質(zhì)量過程控制。

3.3轉(zhuǎn)子磁極聯(lián)線燒斷應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極聯(lián)線燒損包括勵(lì)磁引出線燒斷故障原因分析，需采取以下2個(gè)措施：(1)電機(jī)修理時(shí)將勵(lì)磁引出線接頭打開，打開后將銅排連接處打磨檢查，確保其干凈、平整、無裂紋，不滿足要求的需更換銅排連接處一段，更換方法為銀銅焊搭接法，并更換絕緣墊圈、平墊圈和銅螺母，如圖3所示；(2)針對(duì)磁極聯(lián)線燒斷情況分為兩種情況，一是法蘭側(cè)主要是針對(duì)磁極聯(lián)線進(jìn)行絕緣包扎，最大程度加強(qiáng)其一體化程度；二是柴油機(jī)側(cè)，DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子柴油機(jī)側(cè)磁極聯(lián)線處于磁極線圈上部，較法蘭側(cè)其振動(dòng)更大，需設(shè)計(jì)一支架將焊接完成的磁極聯(lián)線進(jìn)行定位，使聯(lián)線處振動(dòng)減小。

圖3　轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線接頭聯(lián)接圖

3.4轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低應(yīng)對(duì)措施

轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣低主要應(yīng)對(duì)措施為：(1)提高轉(zhuǎn)子磁極裝配的密封性，在對(duì)磁極進(jìn)行重裝過程中，在線圈和鐵芯之間應(yīng)多墊一些聚砜氈將一些縫隙填充滿，并采用真空壓力浸漆提升其整體性和密封性；(2)大修時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其清洗質(zhì)量，熱水泡、清洗液擦洗、高壓清水沖洗、干燥及浸漆，每一步都極其重要的，都應(yīng)嚴(yán)格保證工作時(shí)間和要求；(3)機(jī)務(wù)段在運(yùn)用過程中，應(yīng)注重其清潔度控制，如磁極根部灰塵、垃圾較多，在空氣濕度較大的情況下，轉(zhuǎn)子絕緣無法得到有效控制等。

4　結(jié)束語

通過對(duì)DF11型內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)常見故障現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與原因分析，制定了有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，這些措施于2012年開始在機(jī)車大修時(shí)逐步實(shí)施，隨著措施的到位，主發(fā)電機(jī)故障數(shù)由2012年的9起連續(xù)下降為2013年的6起，2014年的3起。2015年至7月僅發(fā)生1起故障，可見隨著措施的實(shí)施使DF11機(jī)車由于主發(fā)電機(jī)故障引起的機(jī)破、臨修明顯下降，提高了DF11型內(nèi)燃機(jī)車正常的使用效率，提高了運(yùn)輸生產(chǎn)效率。

[1]戚墅堰機(jī)車車輛廠.東風(fēng)11型內(nèi)燃機(jī)車電傳動(dòng)系統(tǒng)[M]北京:中國(guó)鐵道出版社，1996.

[2]永濟(jì)電機(jī)廠，東風(fēng)4D、東風(fēng)11型內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)用戶手冊(cè)[M]，北京:中國(guó)鐵道出版社，1998.

[3]王正茂，閻治安，崔新藝，等，電機(jī)學(xué)[M].西安:西安交通大學(xué)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，工程師(

2015-09-11)

U269.5

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.02.17