艉侧推主电机高温故障分析

2019-02-22袁涛

中国设备工程 2019年3期

袁涛

（交通运输部北海救助局，山东烟台 264000）

该轮共配置 2 台艏侧推器和 1 台艉侧推器，其中艉侧推采用武汉川崎船用机械有限公司设计的KT-72B3型，该艉侧推装置是由电力推进配合液压伺服变距螺旋桨组成。侧推器本体由大功率恒速电机驱动，主电机为全封闭船用三相鼠笼式异步电机，通过自耦降压起动方式启动。其侧推桨叶直径1450mm (中侧斜式），推力约100kN，螺旋桨转速475r/min，输入轴转速1450r/min，电动机功率710kW，额定工作电流约1300A。

1 故障概述

某日，该船靠码头期间，3 台侧推器均在运行，其中艉侧推器突然出现主电机高温报警但并未自动停机，风机、油泵也未停止运行，检查各控制柜均无明显异常。

2 主电机高温原因分析

主电机出现高温，造成此故障的原因可在机械故障和电气故障两个方面着手。

2.1 机械故障分析

杂物缠绕桨叶部位。长时间不使用侧推时，海生物会附着在桨叶及其转轴部位；另外桨叶还有可能缠绕渔网等杂物。这些杂物都会使主电机负荷增加，从而使主电机绕组温升高于正常值。主电机吸风口过滤器异物堵塞、出风口闸门封闭或艉侧推风机运转故障，导致通风不畅，绕组热量无法有效扩散，导致主电机出现高温。主电机内部轴承缺少润滑干摩擦或传动设备间隙变小、传动轴偏离等原因都会使摩擦增加，传动设备运转所需的力矩远大于主电机产生的力矩，形成堵转，主电机绕组温度也会升高。

2.2 电气故障分析

侧推正常工作时由于启动电流大，主触点都会出现拉弧现象。但是当三相主触点间隙不一致时，会导致三相主触点拉弧程度不一样，这样就会使主触点烧蚀程度不一样。这样就会使主触点接触面积过小，且三相不一样的接触面积造成极大的接触电阻和相间电流严重不均，严重时甚至接近缺项运行状态，这样也能加大主电机的负荷，使主电机绕组高温。

为了对主电动机加强监控，艉侧推分别在三相绕组中设置PTC热敏电阻温度检测元件。由于PTC热敏电阻具有很高的温度敏感性，当超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值呈阶跃性升高，经过控制箱中配套的LT3SE专用控制器，可以快速检测电动机的绕组温度突变，发出主电机高温报警信号，以便及时采取应对措施。

图1 温度检测元件电路图及接线实物图

如图1所知，两组PTC热敏电阻由6个PTC热敏电阻元件组成，每组3个，每个绕组中嵌入1个，3个元件串联后接线到控制箱内的控制器上，1号PTC组（接线盒处的两根电缆颜色分别为黑色和白色）设定≥145℃绕组高温报警，2号PTC组（接线盒处的两根电缆颜色分别为黑色和蓝色）设定≥155℃高温报警作为备用。

LT3SE控制器其对应的脱扣电阻值范围均为2700～3100欧姆，返回电阻值范围为1650～1500欧姆。主电机绕组出现高温后，当3套绕组同时或任意1个绕组中的PTC热敏电阻元件检测到温度有突然升高时，都会触发控制器动作输出主电机高温报警信号。

3 故障的排除和处理

3.1 故障排查

当艉侧推出现主电机高温报警时，为避免发生主电动机烧毁事故，立即通知驾驶台将艉侧推停止运行。通过拆卸检查主电机吸风口滤器发现无异物堵塞，观察出风口也无异常，再通过控制箱将驾驶台操作转换成机旁操作，并将其艉侧推风机开启，发现风机风量充足。然后选择手盘车，即用手转动故障侧推主电机的输出轴，与正常侧推电机的输出轴进行对比。经过多人多次手盘，输出轴转动平滑，传动装置以及电机轴承也无因摩擦而发出异响，两个侧推转动阻尼相差不大。由此可以排除机械故障。

此外，报警出现的同时使用手提红外测温仪测量电动机外壳温度，并多点进行测量，测量均值约为50℃，与2台艏侧推测得的温度相差无几，可以确定主电机并未出现高温，极有可能是PTC热敏电阻温度检测元件出现故障而导致艉侧推主电机出现高温报警。于是拆开主电机本体上的接线盒，对主电动机绕组内的PTC热敏电阻温度检测元件进行外部检测电阻值时，由于元件的耐压不得超出5V，使用万用表的高阻挡测量，极易造成测温元件损坏。于是使用万用表低阻挡，多次测得电阻值为∞，测温元件确定为开路状态。

由图2艉侧推主电机高温报警电路图分析可得，当测温元件开路时，也会使得LT3SE控制器动作，即线圈KW5.7得电，其触点闭合使其中间接触器K7.13线圈得电，接触器触点K7.13闭合，使主电机高温指示灯RL3得电，出现主电机高温报警。

3.2 故障处理

图2 艉侧推主电机高温报警电路图

由图1接线实物图可知，温度检测元件所使用的为1号PTC组（1TP1、1TP2），2号PTC组并未使用，用万用表低阻挡2号PTC组电阻进行多次测量，测量值为1550～1622欧姆，接近控制器的返回电阻值，判断其2号PTC组温度检测元件正常。将1号PTC组接线转换成2号PTC组（2TP1、2TP2），接下来用万用表测量控制电路，没有故障。再就是检查启动柜内接触器，将其拆卸，测量其三相绕组线圈电阻相差无几，检查主触点表面只存在轻微烧蚀，三相触点接触面均匀，无需打磨，最后是测量主电机绝缘，用兆欧表依次测量主电机三相对地绝缘和相间绝缘，均符合要求。一切检查正常，准备就绪后，重新供电，主电机高温报警消失，艉侧推运转正常，最终配合岸基修理，打开主电机后端盖，吊出绕组并拆除1号开路测温元件，重新接线，恢复原始状态，多次试验，艉侧推运转均正常。