一例HXD3C机车车体通风机轴承故障分析及建议

2017-01-27张铁竹俎以宏

郑州铁路职业技术学院学报 2017年4期

高伟，张铁竹，俎以宏

(郑州铁路职业技术学院，河南郑州 451460)

1 故障概况

2015年2月26日，武昌南机务段运用车间西线车队K736次机班乘务员，21时30分襄阳派班室出勤，23时25分襄阳东站接HXD3C0243机车，开车前机车检查试验正常。23时45分襄阳东开车，1时59分列车运行到安陆至云梦区间，机车突然跳主断，微机显示屏显示“APU2接地”，紧接着显示“APU1接地，APU1、APU2不动，车体通风机1、2故障，油泵MA22、21故障，压缩机MA19、20故障”。进行小复位后，主断仍合不上，机车无压无流，2时01分在区间停车。

乘务员向车站报告后，2时04分按照段技术人员指示切除辅助变流器APU2,主断仍合不上，把低压柜所有辅机电机自动开关都置断开位后，主断正常闭合，然后逐个恢复辅机自动开关，当恢复到车体通风机2自动开关时，主断跳开，因此判断车体通风机2有接地。故障隔离机车车体通风机2后，进行机车大复位，主断正常闭合，机车试风后，2时32分开车，4时22分到达武昌站。

2 故障原因及分析

2.1 故障原因

故障机车回段后，技术人员对故障机车进行高压试验发现，重新恢复闭合车体通风机2自动开关后，车体通风机1和2均可正常启动，但车体通风机2启动后有较大振动及异音，几分钟后，机车跳主断，微机显示屏显示“APU2接地”，紧接着显示“APU1接地，APU1、APU2不动，车体通风机1、2故障”。检修人员拆开显示故障接地的车体通风机2接线盒，发现车体通风机2风机对外引线端子处绝缘套管有过热痕迹，对引线端子用500 V兆欧表进行绝缘测试，绝缘电阻为0兆欧，电机绕组接地。

为进一步查找电机振动大和接地故障原因，检修人员对车体通风机进行解体检查。拆下电机端盖，发现电机传动端轴承外油封脱落，端盖轴承散架，轴承支架断裂，轴承滚柱脱落。转子拨出后，可见转子轴颈拉伤，有过烧痕迹，转子铁芯表面拉痕严重。更严重的是，定子内部发生扫膛，定子铁芯和绕组拉伤变形，绕组绝缘漆包线破损，绕组间可见散落的细小铜镏颗粒，定子内部发现有残留轴承保持架碎片及防松垫圈。再次用万用表对定子绕组磨破部分进行对地测量，电阻为0。因此判定，机车运行中跳主断是由于车体通风机定子绕组接地，进而使辅助变流器APU2接地、APU1接地造成的。

2.2 原因分析

从电机解体发现的多个不正常痕迹可以推断，机车运行中电机发生了扫膛现象，从而导致了电机定子绕组接地，机车跳主断后影响了正常行车。因此，重点分析电机发生的扫膛故障。

(1)对解体的电机配件仔细检查发现，电机传动端轴承压盖和轴承外油封都有摩擦发热的痕迹，而且油封有变形。轴承压盖安装在电机端盖上轴承座外侧，是固定不动的，而轴承外油封是通过加热套装在电机轴的上轴颈部位，电机运行时外油封随着电机轴转动。正常电机组装顺序是先加热套装油封再装上轴承压盖，组装后两者应有一定的间隙，不会发生摩擦。因此技术人员做出推测，如果油封加热套装不到位，或者油封变形，都有可能导致电机组装后轴承压盖和外油封间隙变小，当电机转动后两者发生摩擦，造成轴承发热，内外油封受热后脱落，进一步加剧摩擦，同时轴承室内润滑油受热融化溢出，轴承滚柱干磨，发热加剧，轴承保持架变形破裂。由于保持架变形破裂，轴承滚柱散开，有可能导致电机定转子间隙发生改变，定转子转动时不同心，定转子之间互磨，同时破裂的保持架碎片进入定转子间隙刮伤定子绕组，继而造成电机扫膛，绕组绝缘破损发生电机匝间短路与绕组接地，电机烧损。

(2)对解体的电机端盖轴承座内径、轴承外圈直径进行测量，轴承座内径52.048 mm，轴承外圈直径51.98 mm，两者间隙为0.068 mm，轴承外圈与轴承座配合间隙超出正常范围0～0.027 mm。由于此数据在轴承故障发生后测量，也可能是轴承发热变形造成，因此不作为故障判断的依据。

从以上分析和变形的油封验证可以得出结论如下。

电机解体组装时外油封组装不到位或者油封有变形，导致电机转动时外油封和轴承压盖之间摩擦，引起轴承发热，油封脱落，润滑油流失，进而引起轴承干磨，发热加剧，保持架变形破裂，碎片进入电机内部，电机扫膛后绕组绝缘破损，电机发生接地。

车体通风机由机车辅助变流器供电，因车体通风机2接地，引起辅助变流器APU2接地故障。机车装载有两组辅助变流器APU1和APU2,正常时两组同时工作，当APU2故障时，APU1代替APU2为所有负载提供电源。但2端车体通风机接地故障未消除，亦引起APU1故障接地而封锁，机车跳主断，机车无压无流，牵引封锁。