应急推进电机电流偏大问题分析及思考

朱广成，韩锡岭



应急推进电机电流偏大问题分析及思考

朱广成，韩锡岭

（92337部队，辽宁大连116023）

本文对某艇应急推进电机试验时电流偏大问题原因进行分析，介绍电机整改方案，给出了整改前后及与首艇试验数据对比分析情况，以及由此问题引发的思考。

潜艇 应急电机 电流 台架试验

0 引言

应急推进装置为某型潜艇动力系统的重要组成部分，用于主推进方式失效时的应急推进，保证潜艇具有低速航行能力，应急电机的运行的稳定性与可靠性显得尤为重要。某型艇在航行试验期间出现应急推进电机电流偏大现象，引发各单位高度重视。

1 试验现象

某型潜艇应急推进电机水上航行试验时，推进电机电流随转速增大持续增长，试验时电流最高达240 A（此电机规定的额定电流为188 A），因电流和转速无法稳定停止试验，数据如表1所示。

2 原因分析

依据应急推进电机工作原理及试验数据，从以下几个方面进行分析。

2.1应急推进系统负载偏重

槽道推进器功率[2]=电机输入功（电机输入电压×电机输入电流×电机效率90%），由该艇试验结果绘制出槽道推进器功率与转速关系曲线，得出槽道推进器总功率比理论值大2 kW。

2.2转速偏高

由于电机额定转速为650 r/min而实际电机出厂转速偏高、负载特性偏硬，使槽道推进器与电机在较高转速点匹配运行，导致电机输出功率较大，电机本身没有转速调节功能，对匹配点电机转速无法控制，导致电机的电流偏大。

2.3电机风机的功率偏小

该型艇首艇风机功率为1.1 kW，而后继艇风机功率为0.37 kW，导致电机在负载较重时温度升高过快，温度升高导致电机转速不断上升，使电机拖带螺旋桨的功率也不断增加，电流也不断加大，恶化了电机与负荷的匹配特性[1]。

2.4系统与设计有待完善

该型潜艇系统采用的是槽道推进器和无调节直流幅压推进电机，当应急推进电机电流偏大时，系统没有电机特性和负载特性偏差的调节手段。

3 整改措施

通过对推进电机电流偏大问题的原因分析，考虑电机在艇上能进行维修的空间，采取了如下改进措施：第一、更换应急推进电机的冷却风机，改善电机的冷却效果，使电机工作时的温度稳定在指标规定值内[3,4]。第二、增加励磁调节器，直流电动机的转速=(-)/，其中、、、、分别为电枢电压，电枢电流，电枢电阻，电势常数和气隙磁通。由于气隙磁通是由励磁电流和磁化曲线决定的。在原电机并励磁绕组回路中串入一个直流电源，增加电机励磁，当励磁电流增加时，气隙磁通相应增加，从而达到降低电机转速，最终达到降低电机电流的目的。

4 对比结论

4.1整改后电机电流与首艇对比情况

整改后，重新进行了验证试验，收集整理了相关数据并进行了分析，整改后本艇电机电流数据与同型首艇电机电流数据，分别见数据表2、表3。

根据整改后试验数据和首艇试验数据绘制电机电流随时间变化，如图1所示（蓝色为本艇整改后电流，紫色为首艇电流）。

由图1可以看出：1、整改后推进电机经过码头和海上试验，电机工作一段时间后，电流稳定在207 A，但每个工作时间段上电流值都高于首艇，且高于电机的额定电流，同时电机的功率也高于额定值，电机的参数与技术规格书比有了变化。2、虽然电机电流能稳定工作在一个固定值，但电机的控制部分与首艇比，多了一套励磁调节器，技术状态有了变化。

图1 整改后与首艇电流对比图

4.2本艇整改前后对比情况

右应急推进电机加装励磁调节器后，依据整改前后的试验数据，绘制了电机转速随时间变化和电流随时间变化图表，见图2、图3（蓝色为原电机的转速和电流，紫色为增加励磁调节器后转速和电流）。

图2转速对比图

图3电流对比图

由图2、3可以看出，增加励磁调节器前，电机的转速和电流随时间变化不断增加且不稳定；增加励磁调节器后，开始阶段电流上升，电机运转一段时间后，电机转速和电流趋于稳定。在码头和海上试验时，电机工作正常，后续对左应急推进电机也增加了励磁调节器，试验情况和右机相同。经试验验证，通过增加励磁调节器改变电机的工作电流是可行的方案，可达到降低电机转速和电流的目的。

5 思考

5.1故障分析要注重关联性，把握故障现象的本质问题

设备的故障现象总是存在一定因果关系，加强对相关联设备的了解，进一步把握故障规律，能够为排解问题提供客观上的数据及状况依据，避免在分析故障时走弯路，提高工作的时效性。

5.2加强建造过程中的质量控制，提高航行试验效能

在装备的施工设计以及船台建造、检验过程中要加强质量控制，查找薄弱环节，尽可能的使故障问题得以暴露、解决，减少航行试验过程中的故障发生频次，缩短试验周期，提高航行试验效能，确保提供给部队的装备顶用、耐用、实用。

5.3开展充分试验

充分试验是检验装备质量的根本途径。要求每台设备在出厂前，应进行充分的台架试验，对各项指标进行检测，要制定切实可行的试验方法与质量验收标准，加强相关试验技术保障手段研究与应用[5]，确保设备工作可靠性和稳定性试验标准可信、方法科学、结论准确。

5.4对技术状态变化设备技术闭环

潜艇上的设备在部队使用过程中，会出现一些故障，经维修后对于那些技术参数和原理结构没有改变的设备，应做相应的记载。但对于如此次电机励磁电路的整改，整改后设备的原理和技术参数发生了变化，针对这些改变，技术责任单位应进行可行性论证和特性试验，同时要将改变后的设备技术状况和参数上报相关部门，经批准后重新下发设备技术说明，并将更改后的技术资料备案，技术上闭环。

[1] 谭达明. 内燃机振动控制[M]. 成都:西南交通大学出版社, 1993.

[2] 张世义. 汽车动力传动系统双质量飞轮式扭振减振器特性分析[J]. 现代制造工程, 2007,(9):120-124.

[3] Plint M, Martyr A. Engine testing theory and practice[M]. 2nd Edition. London: Butterworth and Heinemann, 1999.

[4] 陈举华, 秦惠芳, 于浩. 小子样机械系统可靠性分析与预测研究[J]. 农业机械学报, 1999, 30(6): 31-35.

[5] 陈举华. 机械结构模糊优化设计方法[M]. 北京:机械工业出版社, 2001. 162-163.

Research on Overcurrent Occurred in Emergency Propulsion Motor

Zhu Guangcheng, Han Xiling

（No.92337 of PLA, Dalian 116023, Liaoning, China）

TM346

A

1003-4862（2017）05-0063-03

2016-12-15

朱广成（1966-），男，高级工程师。研究方向：舰艇机械与电气。