郭從民　張立（lì）軍　李化明（míng）　張利平
（中（zhōng）車唐山機車車輛有限公司）

　　摘　要：動車組牽引電機溫度過高對運營安全（quán）可靠有很大影響，為保證動車（chē）組安全可靠（kào）運行，有效（xiào）降低故障率，動車組牽引電機溫度（dù）升高超過限值時將限速運行，影響運營秩序（xù）。文章對導致牽引電機溫度過高的故障原因進行（háng）了分析，並提（tí）出了整改和（hé）維護措施，以保（bǎo）證動車組安全可靠運行。
　　關鍵詞：動車組；牽引電機；溫度過高故障；冷卻通風裝（zhuāng）置；通風量　
　　1　概述
　　動車（chē）組牽引電機溫（wēn）度過高對（duì）運營安全可靠有很大影響，為保證動車（chē）組安全可靠運行，有效降低（dī）故障率，通過對牽（qiān）引（yǐn）電機溫度監控係統、電機軸承（chéng）、電機冷卻通風係統以及運行環境四個方向進行深入分析，結合實際情況，提出了整改和維護（hù）措（cuò）施。

　　2　牽引傳（chuán）動簡介
　　一個牽引單元的牽引主電路（lù）設備主（zhǔ）要由1個受電弓、1個牽引變壓器、2個牽引變流器、8個牽引電機和2個牽引（yǐn）控製單元（TCU）組成。每個牽（qiān）引電（diàn）機帶有一（yī）套機械傳動裝置包括齒輪箱、聯軸節。動車組牽引係統的組件分布（bù）在以下車上，它們對稱地位於兩個牽引單元中（zhōng）。
　　牽引傳動裝置（zhì）利用交-直-交傳動（dòng）技術，采用AC25kV接觸網供電。每列動車組都由兩組互相（xiàng）對稱的牽引單元組成，它們之間用車頂電纜連接起（qǐ）來。每列動車組的（de）牽引功率為8800kW，再生製動時為8000kW。

　　主電路主要由網側高壓電器（qì）、牽引變（biàn）壓器、牽引變流器和（hé）牽引電動機等（děng）組成。
　　牽引電機為三相四極（jí）異步牽引電機，牽引工（gōng）況作為電動機運行，再生製動時作為發電機運行，電機安裝有溫度傳感器（qì）和速度傳感器，用於測量電子定子的溫度和電機的轉速，該電機采用風冷的方式進（jìn）行（háng）冷卻（què），額（é）定電（diàn）壓值較（jiào）高，約為2700V，以適應電機寬調速範圍、動車組高速運行的需要。

　　牽引電機主要由（yóu）定子（zǐ）、轉（zhuǎn）子、軸承、端蓋等部件（jiàn）組成，定子采用鑄造（zào）機座加工後套裝鐵心結構，定子機座采用高質（zhì）量的球墨鑄鐵（tiě）製造，鐵心由絕緣冷軋矽鋼（gāng）板疊壓（yā），采用（yòng）絕緣（yuán）拉杆固定。定子框架（jià）為焊接結構，由高強度低（dī）損耗的矽（guī）鋼片疊壓而成，可以抑製定子內鐵（tiě）損（sǔn）。有多根拉板分布在定（dìng）子衝片的四（sì）周，焊接到定子壓圈上。定（dìng）子繞組線圈為雙層成型繞組，由扁銅導體繞成（chéng），導體（tǐ）外包絕緣（yuán）薄膜。線圈嵌入定子槽內，定子（zǐ）槽進（jìn）行了良好的絕（jué）緣。槽楔（xiē）采用聚酰亞胺（àn）樹脂浸潤（rùn）玻璃製成。嵌線完成後，通過（guò）高溫銅點焊連接引（yǐn）線。

　　電機轉子為鼠籠結構，由（yóu）高強度鍛造合（hé）金鋼轉軸、絕緣冷軋矽鋼（gāng）板疊壓（yā）鐵心、銅導條鼠籠繞組等部件（jiàn）組成。
　　轉子由矽鋼（gāng）片疊壓而成，該矽鋼片熱套（tào）在一個套（tào）筒上，並（bìng）在兩個轉子壓圈之間進行疊壓。轉子籠由合金導條和端環通過高頻釺焊焊接而（ér）成。電（diàn）機在Z高轉速內都滿足轉子高精度（dù）的動（dòng）平衡要求（qiú）。電機軸（zhóu）由高強度合金鋼製成，通過護環對端環進行保護（hù）。轉子軸由（yóu）軸承支撐，可以承受一定轉矩（jǔ）產生的應力（lì），所（suǒ）有軸承（chéng）均使用脂潤滑，油脂可以（yǐ）通過端蓋上的加油油嘴進行補充。外端蓋對電機部件起（qǐ）到保護、支撐的（de）作用。

　　電機軸承用於（yú）承擔徑向（xiàng）及軸向的作用力，在電機的驅（qū）動端采用的是圓柱滾動軸承、非驅動（dòng）端采用的是球滾動（dòng）軸承。
　　一台（tái）牽引（yǐn）電機通風機為轉向架的兩個牽引電（diàn）動機提（tí）供所需的通風（fēng）。SL583775SL590179牽引電（diàn）機通風機位於動車組的地板下區域（靠（kào）近轉向架），牽引電機內部設有風道並與外部（bù）風道相連，用於牽引電機內部的通風冷卻。
　　3　故障分（fèn）析及處理措施
　　牽引電機溫度升高故障原因主要有如下四點：牽（qiān）引電機軸承、電機溫（wēn）度監控係（xì）統、電機冷卻通（tōng）風係統、運行環境。其（qí）中電機冷卻通風係統通風量不足，冷卻效果差導致電機溫度升高的為（wéi）主（zhǔ）要原因。

　　3.1牽引電機自身原因分析
　　3.1.1電機軸承問題。牽（qiān）引電機軸（zhóu）承損壞、磨損（sǔn）以及軸承潤滑脂過多、過少（shǎo）或者汙染老化都可能會引起電機溫度的升高。
　　電機（jī）溫度升高時，可打開貯存室蓋板對油脂量和（hé）油脂狀態進行檢查：如油脂發（fā）黑，清理後則需進行跟（gēn）蹤觀察；如室（shì）內幹燥，缺少油脂，則需補加適量（liàng）油脂；如室內油脂偏多，則需清除（chú）多餘油脂（zhī）。

　　3.1.2電（diàn）機轉子問題。電機籠型轉（zhuǎn）子（zǐ）斷條，電機在額定（dìng）負載下轉子發熱，會使電機溫升過高。需查明斷條處，並（bìng）重新補焊。
　　3.1.3電機繞組問題。電機繞組匝間短路（lù）或相間短路以（yǐ）及繞組（zǔ）接地，會使電機溫升（shēng）過高。此類故障需查明（míng）繞組故障，重新絕（jué）緣處理。
　　3.2溫度監控係統（tǒng）原因（yīn）分析
　　牽引電機溫（wēn）度由溫度傳感器監控，當傳（chuán）感器（qì）故障時，會報出溫（wēn）度測量不可信或者傳感器（qì）失效故障。
　　此時需（xū）檢查電機溫（wēn）度（dù）傳感器外觀（guān）是否正常，插頭各針腳是（shì）否正常，有無進水、縮針等故障現象，測量傳感器阻值是否正常，並對故障件進行更換。
　　3.3牽（qiān）引電機通風裝置原因分析
　　牽引電機溫度升高故障中，大部分由牽（qiān）引電機通風裝置問題導致。而這其中，通風裝置入口空氣過濾器堵塞是導致通風（fēng）量降低的主要因素。
　　電機通（tōng）風裝置空氣過濾器堵塞問題。如圖1，牽引電機通風裝置入口空氣器過（guò）濾器（qì）的過濾方式為阻擋式。通過三層非封閉式圓形管壁組成了過濾風道（dào）。到達每個過濾層（céng）都會（huì）使灰塵雜物被阻擋，被阻擋的灰塵雜物靠自重下落到過濾器底部的集塵槽內。並且由於（yú）過濾（lǜ）器內部風道有較窄區域，使較大體積雜物直接被阻擋，但（dàn）此區域由於狹窄，較容易產生堵塞（sāi）。經過三層阻擋式（shì）過濾，較為幹淨（jìng）的氣體被吸進葉輪風道。

　　總結該故障情況的判斷方案如（rú）下：（1）由於通風裝置通風量小引起的電機溫度高的特點是同一轉向架的兩個牽引電機會同時報故障，因為同一（yī）轉向架上的兩個牽引電機共用一個通風冷卻裝置，可通過這一特點初步判斷牽引電機溫度高的故障原因；（2）動車組高壓供電，要求通風機起高速，用風速計（或U型管）對比測量故障（zhàng）牽引電機和正常牽引電機（要求選取不同轉向架的電機）傳動端出（chū）風口（kǒu）的風速，如果對比風速明顯偏小，則說明通（tōng）風量（liàng）小，基本斷定空氣（qì）過（guò）濾器發生堵塞，需要及時清潔處理。測量（liàng）風速對比時需注意選取（qǔ）電機相同（tóng）位置（zhì）的出風口（kǒu）作為測量對象。
　　此類故障多發生（shēng）在每年（nián）春季，這段（duàn）時間為柳絮末（mò）期和氣（qì）溫的快速回（huí）升期（qī）。結合現場（chǎng）實際情況，考慮過濾器本（běn）身結構特點、雜物堵塞程度、過濾器拆裝難易程度、堵塞物（多為絮狀物）等因素，針對牽引電機通風裝置的清潔做出以下建（jiàn）議方（fāng）案：
　　年3月底至（zhì）第（dì）二年2月底之間的M1、M2、M3修時：（1）拆解過濾器下方集塵槽，並進行清潔；（2）拆解過濾（lǜ）器外防護罩，用毛刷清潔。
　　單個風機過（guò）濾器清潔所需人員為鉗工2名（míng），所需時（shí）間為無電作業約（yuē）20分鍾。整列車作業需（xū）考慮流水作業約需（xū）3.5小時（未考（kǎo）慮分組）。
　　每年2月底至3月（yuè）底（柳絮期，高溫季之前）的專項檢（jiǎn）修需對所有車組通風裝置過濾器進行一輪（lún）水洗清潔：（1）拆解過濾器（qì）下方集塵槽，並進行清潔；（2）拆解過濾器整體，對過濾（lǜ）器內外（wài）兩個麵用高壓（yā）水槍進行衝洗，用高壓空氣（qì）吹幹後恢複安裝（zhuāng）。
　　3.4牽引（yǐn）電機運行環境原因分（fèn）析
　　牽引電機定（dìng）子溫度除（chú）了（le）與（yǔ）冷卻通風裝（zhuāng）置通風量有關，還受運行（háng）環境溫度（dù）、Z高運行速度持續時間（中間停站頻率）的影響。運行環境溫（wēn）度越高，電機定子溫度越高；Z高運行速度持續時間越（yuè）長，定（dìng）子（zǐ）溫度（dù）峰值越高（gāo）。因此，日常維護中氣溫較（jiào）高時，需注重電機（jī）冷卻通風裝置的檢查，發（fā）現（xiàn）通風量減小（xiǎo）時需立（lì）即處理，尤（yóu）其對於停靠站較少的長交路運行車組，通風量問題的處理更（gèng）是刻不容緩。
　　4　結語
　　針對牽引電機溫度高故障，從牽引電機溫度監控係統、電機軸承、電機冷（lěng）卻通風（fēng）係統以及運行環境（jìng）四個方向進（jìn）行了統計（jì）和分（fèn）析，根據實（shí）際情況出（chū）現問題提出整改和維護措施，以達到（dào）有效降低（dī）高（gāo）速動車組牽引電（diàn）機溫度升（shēng）高故障率，保證動車組安全可靠運行的目（mù）的（de）。結合上述分析，對牽引電機溫（wēn）度過高故障處理提出以下建（jiàn）議：利用風速測量儀，對不同線路、不同Z高運營速度持續時間、不同環境溫度、不同檢修裏程時對車組牽引電機通風量進行測量，建立通風量數據庫（kù）。通過對數（shù）據的有效分析，分析不同環境下通風量允許（xǔ）的Z小值，製定精確的通風（fēng）裝置空氣過濾器的清潔計劃方案，以減小人力物力的浪費。
　　優化通風裝置空氣過濾器的安裝方案設計，使之便於拆裝，減小（xiǎo）清潔工作量，降低動車組的維（wéi）護成本。
　　參考文獻
　　[1]梁習鋒，王寶金，趙建農.高速（sù）列車（chē）牽（qiān）引電機冷卻風機風量實車測量（liàng）方法研究[J].流（liú）體機械，2003，31.
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來源：《中國高新技（jì）術企業》2016年21期