露天煤矿电铲故障诊断一例

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【摘 要】某露天煤矿的电铲使用了很多年,随着设备的逐步老化,一些深层次的故障增多,处理难度增大.电铲出现了提升缓慢无力的现象,经过多次检修,仍然没有明显改善.后来更换电机后,问题得以解决.通过更深入地分析,发现前面几次检修之所以没有发现问题所在,是因为检测方法不对.通过剥开电机的主磁极的绝缘层,找到了电机出现问题的原因,为以后的工作积累了经验,同时也值得其他同行借鉴.

【关 键 词】露天煤矿;电铲;故障诊断;电机;磁极

前言

电铲又称绳铲、钢缆铲,即机械式电动挖掘机是利用齿轮、链条、钢索滑轮组等传动件传递动力的单斗挖掘机,是现代各种露天矿的主要采掘设备.其能否正常运行将直接关系到露天矿的生产进度、生产安全和企业效益等.因此,必须高度重视电铲的维护和维修工作.下面本文就结合实际对电铲使用中提升缓慢无力的故障进行分析诊断和处理.

1问题的提出

电铲是某露天煤矿上的大型挖掘设备,其控制系统先进,可靠性高.该露天煤矿投入多年来,对企业和地方经济建设做出了突出的贡献,但随着设备的逐步老化,一些深层次的故障增多,处理难度增大.有很长一段时间,多台电铲频繁更换提升电机,这一情况严重影响了设备的使用.为了解决这一问题,们有必要对提升系统和各主要元器件进行深入分析,找出故障深层次的原因,并给出解决这些问题的方法.

2提升系统的基本情况

电铲的提升系统采用了两台直流电机驱动传动装置,该传动装置由两套两级减速齿轮组成,共同驱动一个公共的输出齿轮,即提升滚筒.工作时,两台提升电机电枢串联,电枢工作电压由三相桥式全控整流电路提供;两台提升电机励磁绕组串联,磁场工作电流由三相桥式全控整流电路提供.当电铲启动时,电机的励磁电流就已经建立,操作者发出操作指令后,操作程序触发变流器可控硅后,电枢电流很快建立,电机产生电磁转矩拖动提升滚筒运转.

3提升机缓慢无力的原因分析

在工作的两台电铲中,有一台电铲发生了电枢接地故障,当我们询问操作人员时,操作人员说故障发生前一段时间就出现了提升缓慢无力的现象.针对这种情况,我们首先对两台电机进行检查,用手触摸发现电枢接地的这台电机比另一台电机温度明显高,打开这台电机的观察孔盖发现,电枢换向器表面状况非常糟糕,刷握端面已经烧坏,换向器端面的太氟轮带也已经烧掉,太氟轮带下的无纬带缠绕层已碳化.随后我们对电气控制部分和减速箱传动部分进行检查确认正常后,更换了这台电机.更换的电机是自行修复的旧电机.电机更换后,电铲能正常工作,但提升无力的情况仍然没有得到根本改善.没过几个月,更换的这台电机再次环火造成接地故障.通过检查后,再次更换了这台提升电机,这次更换的是一台新大修的电机.电机更换后,电铲正常工作,提升状况良好.

从以上描述的情况可知,电铲提升无力的原因就在提升电机上.为什么修复的电机转矩不足,并且频繁发生故障?一定是电机修复工艺中有些部件的检测不到位.根据直流电机的输出转矩M等于Cm×φ×Ia(式中Cm为直流电机的转矩常数,φ为每级磁通,Ia为电枢电流)可知,由于电机自身原因造成M减小的唯一参数就是φ减小.电机的主磁极由于匝间短路会造成φ减小,而电机本身只有通过增大电枢电流Ia才能弥补由于φ减小而造成的M减小,又由于电枢电流Ia限流,因此造成转矩M减小.电机中换向极的作用是抵消由于电枢反应对主磁场产生的畸变和去磁作用,改善换向.换向极的匝间短路造成直流电机换向困难而形成环火.电机环火是很严重的电气故障,轻则造成电枢刷握等部件损坏,重则造成电枢换向器报废.

通过以上分析可知,造成电机转矩降低以及刷火过大的主要原因就出在电机的主磁极和换向极上.对故障电机彻底分解后重点检测主磁极和换向极,发现主磁极和换向极存在匝间短路.

为什么在正常维修工艺中没有发现这个问题呢?在直流电机维修工艺中,对主磁极的检测主要进行对地绝缘测试和用工频交流降压法检查磁极线圈匝间短路.对地绝缘测试主要通过摇表和耐压仪进行检测.匝间短路测试是在主磁极上通入110V工频电压,然后用电压表逐个测量每个磁极线圈上的交流阻抗压降,当每个线圈上的压降不超过10%,即可认为磁极良好可以使用.问题就出现在这个检测的方法上.我们对这台电机的4块主磁极的绝缘层分解剥开后发现,外包的绝缘层形成一个空壳,线圈上充满了粉尘.从外观上看不出任何问题,线圈对地绝缘良好.分析认为,由于电机使用近20年,磁极内的绝缘漆不断过热老化挥发形成空壳,电机周围的粉尘不断浸入,日久充满了空隙,造成4块磁极同时匝间短路.匝间短路的程度如果差异较大,检修人员会及时发现,如果匝间短路的程度在10%以内,检修人员就会误认为磁极没有问题,从而完成修理.

这台直流电机的换向极线圈采用线径8mm×30mm的铜排绕制而成,匝数只有11匝.由于匝数较小,线径较粗,匝间短路很难检测,一般只做外观检查和对地绝缘测试.我们对这台故障电机的换向极进行了分解发现,线圈和铁芯之间的绝缘较厚,对地绝缘良好,而线圈之间的绝缘垫片较薄,由于过热已经碳化,形成严重的匝间短路.

4处理办法

通过以上分析可知,对于已运行十几年的电机,磁极的匝间短路已成为一个突出的问题,应多加关注.电机修理过程中磁极的检测,除了用工频交流压降法检查磁极线圈匝间短路,同时还应该检测通过磁极线圈的电流值并且和好的电机的检测电流值作比较,如果差值较大,就认为4个磁极全部匝间短路,应同时更换.对于换向极,要认真检查匝与匝之间绝缘垫片老化情况,及时更换匝间短路的换向极.

5结束语

由于电机选用的绝缘材料较好,使用十几年后,磁极的线包很少松动,外观表现较好,直观上很难发现问题,再加上检测不到位,就形成了多台电铲提升缓慢无力的通病.我们对电铲上提升电机、推压电机、行走电机和回转电机的磁极进行检查,更换了磁极,使电铲电机的状况得到好转.电机的性能正常,维修量大幅下降.通过以上事例,可给从事设备维修的同行们一点参考.

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