牟彦强 苏晓奇 杨棯斐 田磊

摘  要： 电力机车的发展是现代社会经济生活所需，保障电力机车的稳定运行就是保障我国公民的人身财产安全。在电力机车牵引系统中，牵引电机是关键组件，对牵引电机的维修检测有助于确保电力机车牵引系统的健康。由于牵引电机体积庞大、工艺复杂，为了方便从业人员的检修，将“流水线”的思想引入到牵引电机的检测流程中，并以和谐型牵引电机为例，提出了一套切实可行的检测线工艺设计，为牵引电机的检修做出了一定的贡献。

关键词： 电力机车;牵引电机;维修检测;流水线工艺

电力牵引技术是现代电力机车的关键技术，牵引电机是电力机车牵引系统的关键组件之一。牵引电机的典型要求是在宽转矩和速度范围内具有高功率密度和高效率。由于不同车辆在具体应用时对牵引电机的要求不同，因此，在实践中有许多不同型号的牵引电动机和动力传动系统。研究如何统一检修并简化检修流程，对于提高牵引电机的检修质量和效率有至关重要的作用。

一、牵引电机的故障检测

在出厂时，牵引电机经过了重重的检测，确保其质量符合标准，因此，牵引电机在运行中十分可靠。但是，受到使用环境和转子磨损等因素影响，牵引电机会有多种类型的故障产生。这些故障很可能会造成破坏性，并导致人身财产伤害。因此，重要的是要尽早发现这些故障，以防止机器完全故障并防止意外的发生。

常见牵引电机故障包括：定子电压和电流不平衡、转矩振荡、效率降低、过热、过度振动以及转矩降低等。

准确的故障检测系统具有较高的发生率和较低的误报率。如果故障检测系统的检测能力很差，则很可能会错过发展中的故障，从而可能导致严重的机器故障和整个系统的故障。相反，如果故障检测系统过于敏感，则很可能会产生很高的误报率，并可能导致做出错误的决定。因此，将测得的相的定子电流和时间视为输入的模糊逻辑系统来研究故障检测系统之间的平衡检测是否差或太灵敏。依据我国和谐型号牵引电机的标准，在进行牵引电机维修检测时，应采用考虑电磁、热和机械场的多学科分析。通常通过评估电磁性能作为机器转速的函数，并将计算出的电磁损耗作为热分析中的热源来完成。另外，在机械分析中利用电磁力找出牵引电机噪声和振动的原因。一般而言，温度对牵引电机的机电性能和电机性能会产生一定的影响，特别是热负荷会对牵引电机转子组件的机械耐久性产生影响。大部分牵引电机损耗都发生在定子绕组中。为了获得对定子的足够有效的冷却，通过组合气隙区域中的空气冷却和定子框架中的液体冷却来进行PMSM的冷却，转子表面通过强制风冷冷却。同时，内部和外部负载以及离心力引起的机械应力会影响电动机的疲劳寿命。此外，检测时通常忽略热机械应力，而这是导致转子的离心力不足或过大的主要原因。

二、牵引电机检修线的流程设计

（一）设计思想

通常而言，电力机车牵引电机的检修基地往往工作量巨大，每天需要面对较大的检修量。为了在如此巨大的检修量下，确保检修的工作效率和检修水平，有意识的引入了“流水线”的设计思想，依据“总体流水、局部定位”的准则，综合考虑牵引电机检修线的设计。具体来说，在牵引电机检修线的总体布局上，除考虑检修基地的空间因素和物流因素之外，设计出的检修线要求干净整洁、操作方便，为此，需要在检修线中添加多种辅助工装，如各类机械手、装卸装置等，实现牵引电机检修线的自动化;设计出的检修线要求占地空间尽量要小，因此，需要设置多点管理，实现集中采集数据和检修;设计出的检修线要求具备上位机标准接口，以此实现检修线的数字化检修和管理。

（二）检修流程

依据牵引电机的功能和检修目的，可以将检修流程分作以下几个步骤：

第一步，需要检修的牵引电机进入到待检修缓存区，这一步的目的是确定带检修的电机是否具有检修意义，如果没有则进行报废处理，如果有则进入下一流程;

第二步，确定电机有检修意义后，待检修电机进入解体区，目的是将电机分解，方便之后对电机零部件的逐一检修;

第三步，检修处理环节，将分解后的电机零部件按照定子、转子、轴承、端盖等顺序逐一检测，其中，能够修复的零部件及时修复，包括清洗、涂漆等工作内容，修复后进行再次检测，检测不合格的零部件进入不合格区;不能修复的零部件同样进入不合格区。对不合格区的零部件进行再次檢修或报废处理。

第四步，将修复完毕且检测合格的零部件进行装配。

第五步，对装配完毕的牵引电机进行空转试验，确定运行正常后，喷涂面漆并进行收尾工作。一切完毕后，牵引电机进入修后缓存区。

具体牵引电机检修流水线的工艺流程见图1所示。

（三）组织方案

牵引电机部组件的输送主要采用机动辊道输送系统配合RGV（有轨自动导引小车）来实现，其能根据生产需要将物料送至相应工位，提高周转速度，减少运输过程中的磕碰，实现有序生产。机动辊道具有积放功能，满足拆解、组装作业要求。拆解、组装区采用KBK悬挂起重机用于部组件的吊装作业。具有结构简单，安全可靠，适应能力强等特点。

（四）管理系统

牵引电机检测线管理系统分为两个部分：其一是信息管理系统;其二是故障检测系统。在信息管理系统中，综合管理需要检测的牵引电机，为检测电机建立检修档案，方便牵引电机检修人员查询相关信息，包括安装车号、电机型号、故障记录等，便于再次检修。在故障检测系统中，主要采用模糊逻辑方法帮助检修人员进行牵引电机的故障检测。在故障检测系统中，定子电流（Ia，Ib，Ic）和时间被视为模糊系统的输入变量，电机状态（MC）是输出变量，上述变量用于故障检测，故障类型（TF）用于故障诊断。通过观察数据集来构造模糊规则和隶属函数，例如：重大故障（缺相、转子条损坏），严重损坏的故障（过电压），中度故障（不平衡电压、欠电压、接地、匝间短路），次要故障;对于牵引电机健康状况，选择“过载”“承受”和“良好”。

三、结论

综上所述，本次研究创新性的将“流水线”思想引入到和谐型牵引电机的检修中，结合牵引电机常见故障和检测方法，设计了一套切实可行的牵引电机检测线设计方案，并对该方案加以论述，能够依据所论述的设计方案，进行实践操作。本次研究对于电力机车牵引电机的检修基地，有重要的指导意义，对基地升级和改造有重要的参考价值。

参考文献

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