地铁牵引电机轴承异音故障排查探究

梁竞

摘 要：电机长期运行后，容易发生各类故障。如何及时地对故障原因作出准确判断并进行相应的处理，是防止电机故障扩大化、保证列车正常运行的一项重要工作。本文主要就地铁牵引电机轴承异音故障排查进行了具体的研究，以供参考。

关键词：电机；轴承异音；运转

引 言：地铁在进行动态调试后，发现牵引电机轴承异音。通过检查发现轴承故障，及时进行纠正预防，保证了地铁车辆的安全运营。

1 电机故障分析

在地铁车辆牵引系统中，三相异步电动机有着广泛的应用。电机长期运行后，容易发生各类故障。如何及时地对故障原因作出准确判断并进行相应的处理，是防止电机故障扩大化、保证列车正常运行的一项重要工作。常见的电机故障类型主要有以下几种：

（1）电动机在通电后不能转动，既没有异响、异味，也没有冒烟。故障原因可能是：①电源没有接通。②对过流继电器调节得过小。③控制设备存在接线的错误。④熔丝可能已经熔断。

（2）电动机在通电后不能转动，并且伴有嗡嗡声。故障原因如下：①定子或转子绕组之间存在断路，有可能是电源的一相失电或者断线。②绕组内部接反或引出线接错。③电源回路接点松动导致接触电阻较大。④电动机的转子被卡住或者负载过大。⑤电源电压不足或较低。⑥电机轴承内油脂过硬或卡住。

（3）电动机运行时存在异响。故障原因可能是：①定子和转子的槽楔或绝缘纸相摩擦；②轴承磨损，或者是油内、滚道内、滚体面粘附砂粒等异物。③铁芯存在松动。④轴承缺油或油量不足。⑤风道填塞，或者是风扇摩擦风罩造成。⑥电源电压过高。⑦定子绕组之间短路或者错接。

（4）电动机在运行中的振动较大。故障原因：①轴承遭非正常磨损后滚道与滚面间隙过大。②转子不平衡或转轴弯曲。③铁芯存在松动或变形。④联轴器没有进行中心校正。⑤电动机的地脚螺丝发生松动。⑥笼型转子开焊断路、绕线转子断路以及加定子绕组故障。

2 牵引电机故障的诊断方法

在电机出现故障后，及时采取有效的故障诊断方法准确判断出电机故障原因，才能采取相应的故障控制措施来进行处理，确保设备正常运行。通常，对故障牵引电机进行通电测试后，主要检测运行噪音、轴承温升以及电机体振动三个方面的情况。

（1）噪音判定

噪音的测试条件是根据《GB10069旋轉电机噪声测试方法》中规定：电机应在空载稳定的额定转速的运行状态下进行测定，同时保证供电频率和电压为额定值。运行噪音测试方法为：在试运行过程中，制订轴承噪声一般评估标准（主要以经验评判为主）。这就证明可以把轴承在运行中产生的噪声与其他类似构件进行比较以确认轴承是否发生偏离。

（2）轴承温升判定

轴承温升测试方法如下：轴承的温度可以通过商用磁石PT100温度传感器进行测量，但在电机通电测试过程中，通过电机温度的参考测试点RFP1（最大60℃）和RFP2（最大70℃），其中常温按照20℃计算。通常，新轴承的温度上升速度要比已经在运行中的轴承快。在执行完运行操作后，其温度会降到正常操作温度并维持稳定。在更换轴承后的试运行过程中，轴承的最大温度不能超过90K（即温升不超过70K）。

（3）电机体振动判定

振动量测试方法如下：弹性吊架在垂直方向和水平方向的最大振荡值n不能超过8m/s，并且在振荡参考测量点处，沿电机x， y 和 z 轴方向上的振荡值不能超过3.5m/s。

3 典型案例——轴承异音的电机故障诊断分析

对此类轴承异音的电机故障进行相应的测试，测试方法如下：（1）对比其他牵引电机的运转声音；（2）在低频、额定频率时评判轴承运转时是否有杂质音以及间断性的异音。通过测试，得到测试数据如表1所示。

表1 电机测试数据

故障原因分析：

对牵引电机分解后，发现油脂量偏少、油脂出现固化现象，滚珠面出现生锈的痕迹，将旧油脂清洁干净后，清楚看见滚柱面的生锈痕迹以及个别较深的沿轴向的印子（用手摸该印子明显感觉到有凹陷的感觉）。

经过分析，产生锈迹的原因是牵引电机运行过程中空气中夹杂的水分通过油封与迷宫环之间的间隙进入轴承室，使滚珠金属面部分生锈。

经过进一步观察，发现滚珠面存在一定深度的轴向印槽，产生轴向印子的原因是由于内环面上印槽之间的间距基本相同，初步判定为电机在组装转子的时候滚珠拉伤了内环面，由于该位置被拉伤，随着电机长时间运转，滚珠在该位置的摩擦力逐渐增大，久而久之滚珠在该位置形成了一定深度的沿轴向的印槽。

对异音电机采取相应的控制措施主要有：（1）更换轴承，并重新涂抹新油脂、组装、通电测试。（2）规范润滑油脂加注方法以保证润滑油脂的洁净；规范电机的组装工艺以减少新轴承受到拉伤的可能性。（3）架修中对轴承盖和端板完全清洁后，在这个地方的润滑油脂应略低于填充总容积的50%，保证预留出一定的旧油脂的存储空间，避免因油脂积聚过多造成的轴承温升过快。（4）建议在牵引电机运行10年后（120万公里），不管轴承状态好坏，统一更换轴承备件（轴承使用寿命 Ls >200万公里）。（5）对于更换轴承后的电机，不能立即加速到额定转速，需要逐渐增加其运转频率，让轴承与润滑油脂充分磨合，同时进行短时间的低频反向旋转。

对异音电机采取以上控制措施后，电机测试结果如下：轴承运转情况良好，在额定频率下听不到任何明显杂质音，只有电磁感应连续的、均匀的声音。

4 结束语

综上，将故障原因查找清楚后，后续将地铁转运改为铁路运输，再无此问题发生。总之，轴承是电机的核心配件，关系到行车安全，需要引起足够重视。

参考文献：

[1]吴新红.？运行环境对稀油润滑牵引电机轴承的影响及分析[J].电力机车与城轨车辆.？2013（06）.

[2]张林.？机车牵引电机轴承故障分析及检测方法研究[J].煤矿机械.？2013（04）.

[3]高培庆.？高速牵引电机轴承关键技术的发展趋势[J].机车电传动.？2007（02）.