浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析

浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析

作者：刘勇

来源：《中国科技博览》2013年第37期

摘要：对CRH2型动车组牵引电机检修常见故障现象及原因进行分析，提出改进建议。

關键词：CRH2；牵引电机；常见故障；轴承；速度传感器；原因分析；改进建议。

【分类号】：U266.2；U269

1.问题的提出

动车组牵引电机作为动车组十大关键技术之一，它性能的好坏直接影响到动车组可靠运行。为维持牵引电机正常工作，检修部门不得不采取临修、专项修和定期检修等方法来维护牵引电机正常功能，但实际上牵引电机故障仍屡屡出现，运行维护成本很高。

CRH2型动车组牵引电机采用鼠笼式、三相交流异步电机，由定子、转子、轴承、通风系统及速度传感器等部件组成。同直流电动机相比，具有功率大、体积小、质量轻、结构简单、便于维护的特点。随着牵引电机绕组绝缘质量的提高及浸漆工艺的改进，绕组故障的发生逐渐减少，然而随着动车组牵引电机的高速化，牵引电机轴承故障和速度传感器故障越来越突出，两者的使用状态直接影响牵引电机使用性能，涉及到动车组运行安全。本文主要从牵引电机轴承和速度传感器常见故障现象进行分析。

2.CRH2型动车组牵引电机轴承常见故障及分析

CRH2型动车组牵引电机轴承一般采用日本NSK轴承，在运行及检修中常见故障现象有以下两种：（1）轴承异音（2）轴承过热

根据2010年至2013年牵引电机检修期间处理的入厂鉴定和返工故障类型统计，其中轴承类故障分布大致见下表1。

2.1轴承异音故障现象及分析

在牵引电机综合试验和手动转动电机轴时，发现牵引电机轴承异音主要有以下三种故障现象：

（1）轴承发出干磨声，且声音中含有与转速无关、不规则金属声音。

（2）轴承发出声音小而不规则，与转速无关，但也会有咕噜的声音。

（3）轴承发出咕噜的声音，其周期与转速成正比。

通过对牵引电机多年检修经验的积累，发现第一类故障的原因主要是缺少润滑油，第二类故障的原因主要是轴承中有杂质；第三类故障的原因主要是轴承内部有伤或损坏，故障如图所示：

2.2轴承温度过热故障现象及分析

动车组检修规程中规定牵引电机须做轴承温升试验：电机在通风（风量：20m3/min）状况下电机由变频电源供电，以转速1500r/min运行15min，提高转速至4140r/min运行15min，提高转速至最高使用转速6120r/min，运行30分钟。确认轴承温度不超过温升限制55K，温度不超过95℃。在牵引电机综合试验中发现部分牵引电机温升较快、过高，超出温升标准，有些还伴随着振动大、有异音。主要故障现象有以下几种：

（1）轴承发热过重，伴随有振动、异音出现。

（2）轴承严重过热，噪音增大，伴有明显的不连续的金属声音

（3）轴承发热，但振动、噪音等无异常。

通过对过热牵引电机进行分解检查，发现第一类故障牵引电机主要是轴承内部存在缺陷；第二类故障牵引电机主要是存在轴承走内圈或外圈现象；第三类故障牵引电机主要是通风不畅，风道内有异物；

3. CRH2型动车组牵引电机速度传感器常见故障及分析

CRH2型动车组牵引电机在非传动轴端安装了两个速度传感器，用以给传动控制系统提供速度信号，便于逆变器控制盒制动控制，基本原理如图：齿轮接近磁铁时，磁力线就会集中到齿轮的齿部，并随齿轮旋转发生变化。磁力线移动变化经磁阻元件检测、电路处理后作为脉冲输出。速度传感器工作原理和输出信号见下图：

CRH2型动车组检修规程规定：在检修中需要测量速度传感器输出波形：在输入DC12V 电压情况下，速度传感器的A 相、B 相的相位差要求在90±40°的范围内，电压Vh 大于8V。

3.1速度传感器常见故障及分析

在速度传感器检修中，速度传感器常见故障为信号断路，一种表现为速度传感器表面良好；另一种表现为速度传感器顶端有磕碰、变形，如图所示。从速度传感器工作原理图可知，

速度传感器内部有磁阻元件、磁铁和内部电路，属于精密元件。第一种故障原因主要是存在使用年限较长、元器件老化失效或内部元件焊接不良、虚接；第二种故障原因主要是牵引电机非传动端端盖内有异物，在高速转动时异物击打速度传感器或速度传感器在检修传输过程中受到外力击打造成内部线路松动、断路和元件损害。

4.改进建议

4.1加强牵引电机各部件的清洗工作，杜绝异物混入电机内部。

4.2科学合理、定量加注轴承润滑脂。

4.3进一步优化轴承装配工艺，防止轴承装配出现不到位、不正位现象。

4.4研究、制定速度传感器检修过程中运输防护工装，防止运输过程中出现磕碰。

4.5加强与速度传感器厂家的科研协作，研究速度传感器使用寿命。

5.结束语

针对检修中的常见故障，从工艺设计、检修要求及故障表面现象等方面，分析故障产生原因，提出了改进建议。正确判断和处理牵引电机故障现象，不但可以保证动车组的安全性，而且可以大大减少检修的人力和检修修时，进一步探索新的、更有效的牵引电机的研发和使用。

参考文献：

1.张曙光，主编。CRH2型动车组，中国铁道出版社，2008.北京