電機(jī)在索道的應(yīng)用及檢查維護(hù)
2024-06-14
作者 | 王年高
摘 要：客運(yùn)索道作為景區(qū)重要的交通運(yùn)輸工具，大部分設(shè)備正常工作都離不開(kāi)電機(jī)參與。本文以天臺(tái)索道為例，詳細(xì)介紹天臺(tái)索道各種電機(jī)結(jié)構(gòu)和維護(hù)方法，為同行提供參考。
關(guān)鍵詞：直流電機(jī)；直流測(cè)速電機(jī)；交流電機(jī)；轉(zhuǎn)子；定子
電機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有極其重要的作用。電機(jī)在各個(gè)行業(yè)廣范應(yīng)用，小到我們平時(shí)使用的電動(dòng)剃須刀，大到三峽水力發(fā)電機(jī)都是電機(jī)一種形式。在客運(yùn)索道也廣泛被應(yīng)用，我們天臺(tái)索道有各種電機(jī)20多臺(tái)，下面我就簡(jiǎn)單介紹我們九華山天臺(tái)索道的各種電機(jī)（表一）。電機(jī)分類方式很多，按工作電源種類可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，按用途可分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制電機(jī)，按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電機(jī)、低速電機(jī)、恒速電機(jī)等。天臺(tái)索道主驅(qū)動(dòng)電機(jī)是直流電機(jī)（圖一），液壓張緊為三相交流異步電機(jī)（圖一），水平救護(hù)絞車(chē)電機(jī)為低轉(zhuǎn)速三相交流異步電機(jī)。
圖1 天臺(tái)索道電機(jī)
一、電機(jī)組成
1、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成：天臺(tái)索道主驅(qū)動(dòng)電機(jī)直流電機(jī)（DMI315lL 400V/591KW 1574RPM），組成部件見(jiàn)圖二共有六十多個(gè)，結(jié)構(gòu)比簡(jiǎn)單的交流異步電機(jī)要復(fù)雜的多。其主要是為了更安全可靠工作，如勵(lì)磁繞組及其絕緣，換向繞組及其絕緣，軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)等。
圖2 主驅(qū)動(dòng)電機(jī)
2、測(cè)速電機(jī)：直流永磁機(jī)電（RE.0444 R1B+J0.06EG V/Tr/mn0.06），電機(jī)定子由矯頑力高的永磁體主磁極、機(jī)座、端蓋和電刷組成，轉(zhuǎn)子是電樞，它是由鐵心、電樞繞組和換向器等組成。由直流發(fā)電機(jī)原理（圖三），當(dāng)外力（主電機(jī)或驅(qū)動(dòng)輪）拖動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組將切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電樞間的電樞電勢(shì)與其轉(zhuǎn)速成正比，即E＝Ceφn，在額定勵(lì)磁和負(fù)載不大的情況下，可近似認(rèn)為其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比，使用時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)由外力推動(dòng)轉(zhuǎn)軸（主電機(jī)或驅(qū)動(dòng)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入的是轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)它輸出的就是與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)了，具有測(cè)速作用。
圖3 測(cè)試電機(jī)原理圖
3、三相異步交流電機(jī)：定子是電動(dòng)機(jī)的不動(dòng)部分，它主要由鐵心、 定子繞組和機(jī)座組成。定子繞組是定子中的電路部分， 中、小型電動(dòng)機(jī)一般采用漆包線繞制成其三相對(duì)稱繞組共有六個(gè)出線端，每相繞組的首端和末端分別用 D1,D2,D3 和 D4,D5,D6 標(biāo)記，可以根據(jù)電源電壓和電動(dòng)機(jī)的額定電壓把三相繞組接成星形或三角形。轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分由轉(zhuǎn)軸、 轉(zhuǎn)子鐵心、 轉(zhuǎn)子繞組和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心是一個(gè)圓柱體， 也由硅鋼片疊壓而成， 其外圓周表面沖有槽孔， 以便嵌置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組根據(jù)其構(gòu)造分為兩種形式:鼠籠式和線繞式，天臺(tái)索道所用電機(jī)均屬于前者。
鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)壓進(jìn)銅條， 銅條的兩端分別焊接在兩個(gè)銅環(huán)上， 因其形狀如同鼠籠， 故得名。現(xiàn)在中、 小型電動(dòng)機(jī)更多地采用鑄鋁轉(zhuǎn)子， 即把熔化的鋁澆鑄在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)， 兩端的圓環(huán)及風(fēng)扇也一并鑄成。用鑄鋁轉(zhuǎn)子可節(jié)省銅材， 簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了電機(jī)的成本。
二、主電機(jī)檢查維護(hù)
1、日常檢查維護(hù)：嚴(yán)格按照客運(yùn)索道安全運(yùn)營(yíng)及安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化各項(xiàng)制度，認(rèn)真落實(shí)好主電機(jī)早檢、日檢、月檢、季檢、年檢，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)記錄匯報(bào)。每日對(duì)主電機(jī)溫度及兩端軸承溫度三次監(jiān)測(cè)，一次記錄。每季度對(duì)主電機(jī)碳刷進(jìn)行測(cè)量并記錄，對(duì)主電機(jī)風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)進(jìn)行更換，對(duì)主電機(jī)軸承進(jìn)行加注潤(rùn)滑脂，并對(duì)主電機(jī)內(nèi)的碳粉進(jìn)行清理。每?jī)赡曜笥覍?duì)碳刷進(jìn)行更換，根據(jù)ABB直流電機(jī)維護(hù)規(guī)范（24000H或6-8年）對(duì)主電機(jī)軸承進(jìn)行更換。
2、軸承更換：我們天臺(tái)索道在2021年12月底對(duì)運(yùn)行九年的主電機(jī)進(jìn)行了軸承更換，在沒(méi)有外協(xié)單位幫助情況下，我們順利完成主電機(jī)軸承更換，大半年了，運(yùn)行狀況非常好。對(duì)于主電機(jī)軸承更換有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)分享給大家：
（1）查資料制定更換流程，準(zhǔn)備好所需工具并檢查，沒(méi)有的工具要及時(shí)定制，已有的要檢查工具的情況，及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)工具，定專人負(fù)責(zé)工具收撿。
（2）對(duì)照主電機(jī)軸承更流程，推演各個(gè)步驟需要注意地方，安排專人負(fù)責(zé)拍照片，照片既可以查驗(yàn)后續(xù)安裝是否準(zhǔn)確又可留作資料，為以后或類似工作提供參考。
（3）做好主電機(jī)的定位的工作很重要，拆卸前一定做好各點(diǎn)高度，中心線的尺寸的標(biāo)注和標(biāo)記。安裝時(shí)（圖四），復(fù)核底座固定墊片高度尺寸，待達(dá)到拆卸前原安裝高度尺寸數(shù)據(jù)后，再通過(guò)線錘及測(cè)距儀等儀器進(jìn)行主電機(jī)對(duì)中復(fù)核。
（4）吊裝作業(yè)吊點(diǎn)選擇和吊裝工具（手拉葫蘆）一定要符合要求。
（5）安裝到位后的檢查工作一定要細(xì)致，做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)照復(fù)核工作，先開(kāi)緊急驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)異常再合閘通電運(yùn)行，先低速試運(yùn)行，并通過(guò)聽(tīng)針、振動(dòng)儀分別檢測(cè)主電機(jī)非驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)端軸承運(yùn)行聲音、振動(dòng)情況，與主電機(jī)拆卸前運(yùn)行異響及振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比。
圖4 主電機(jī)安裝
三、直流測(cè)速電機(jī)檢查維護(hù)
永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)有其靈敏度高、線性誤差小、受溫度變化的影響較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐振動(dòng)沖擊、極性可逆等優(yōu)點(diǎn)，但由于電刷和換向器的存在帶來(lái)一些弊病：如可靠性差，使用環(huán)境受到限制，電刷與換向器的摩擦，增加了被測(cè)電機(jī)的粘滯轉(zhuǎn)矩；電刷的接觸壓降造成了輸出低速時(shí)的不靈敏區(qū)。根據(jù)其特點(diǎn)我們制定一些幾點(diǎn)維護(hù)要求：1、接線端子緊固（新電機(jī)運(yùn)行一個(gè)月隨后每年兩次）。2、電刷和換向器檢查（每半年一次），主要檢查電刷的磨損，需要時(shí)要更換同一型號(hào)的電刷，換向器主要檢查其表面劃痕是否均勻且沒(méi)有粘連，必要時(shí)進(jìn)行處理。3、拆卸時(shí)注意輕拿輕放以保護(hù)矯頑力高的永磁體主磁極磁性防止其因失磁造成測(cè)速誤差。
四、交流異步電機(jī)檢查維護(hù)
三相交流異步電機(jī)是索道最常見(jiàn)的電氣設(shè)備。其中用得最多的是鼠籠型異步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起步方便，體積較小，工作可靠，堅(jiān)固耐用，便于維護(hù)和檢修。為了保證異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，電氣工作人員必須掌握有關(guān)異步電機(jī)的安全運(yùn)行的基本知識(shí)，了解對(duì)異步電機(jī)的特點(diǎn)電機(jī)在運(yùn)行中由于種種原因，會(huì)出現(xiàn)故障，故障分機(jī)械與電氣兩方面。
1、機(jī)械方面有掃膛、振動(dòng)、軸承過(guò)熱、損壞等故障。
（1）異步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間相碰。一般由于軸承嚴(yán)重?fù)p壞及端蓋內(nèi)孔磨損或端蓋上下口與機(jī)座上下口磨損變形，使機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子三者不同軸心引起掃膛。如發(fā)現(xiàn)對(duì)軸承應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)端蓋進(jìn)行更換或刷鍍處理。
（2）振動(dòng)應(yīng)先弄清楚是電機(jī)本身引起的，還是傳動(dòng)裝置不良所造成的，或者是機(jī)械負(fù)載端傳遞過(guò)來(lái)的，而后針對(duì)具體情況進(jìn)行排除。屬于電機(jī)本身引起的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，以及軸承不良，轉(zhuǎn)軸彎曲，或端蓋、機(jī)座、轉(zhuǎn)子不同軸心，或者電機(jī)安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動(dòng)造成的。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，還會(huì)產(chǎn)生額外負(fù)荷。
（3）如果軸承工作不正常，可憑經(jīng)驗(yàn)用聽(tīng)覺(jué)及溫度來(lái)判斷。用聽(tīng)棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽(tīng)到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎，如果聽(tīng)到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤(rùn)滑油不足，因?yàn)殡姍C(jī)要每運(yùn)行3000至5000小時(shí)左右需換一次潤(rùn)滑脂。電機(jī)在添加潤(rùn)滑脂時(shí)不易太多，如果太多會(huì)使軸承旋轉(zhuǎn)部分和潤(rùn)滑脂之間產(chǎn)生很大的磨擦而發(fā)熱，一般軸承盒內(nèi)所放潤(rùn)滑脂約為全溶積二分之一到三分之二即可。在電機(jī)軸承安裝時(shí)如果不正確，配合公差太緊或太松，也都會(huì)引起軸承發(fā)熱。在臥式電動(dòng)機(jī)中裝配良好的軸承只受徑向應(yīng)力，如果配合過(guò)盈過(guò)大，裝配后會(huì)使軸承間隙過(guò)小，有時(shí)接近于零，用手轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，這樣運(yùn)行中就會(huì)發(fā)熱。
2、電氣方面有電壓不正常、繞組絕緣受損、接地裝置損壞等。
（1）電源電壓偏高，激磁電流增大，電機(jī)會(huì)過(guò)分發(fā)熱，高電壓會(huì)危及電機(jī)的絕緣，使其有被擊穿的危險(xiǎn)。電源電壓過(guò)低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)大大降低，如果負(fù)載沒(méi)有減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低，這時(shí)轉(zhuǎn)差率增大造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載而發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的壽命。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱時(shí)，即一相電壓偏高或偏低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某相電流過(guò)大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)距減小會(huì)發(fā)出“翁嗡”聲，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)損壞繞組。總之無(wú)論電壓過(guò)高過(guò)低或三相電壓不對(duì)稱都會(huì)使電流增加，電機(jī)發(fā)熱而損壞電機(jī)。所以按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)電源電壓在額定值±5%內(nèi)變化，電機(jī)輸出功率保持額定值。電機(jī)電源電壓不允許超過(guò)額定值的±10%；三相電源電壓之間的差值不應(yīng)大于額定值的±5%。
（2）電機(jī)繞組絕緣受到損壞，及繞組的導(dǎo)體和鐵心、機(jī)殼之間相碰即為繞組接地。這時(shí)會(huì)造成該相繞組電流過(guò)大，局部受熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀繞組。出現(xiàn)繞組接地多數(shù)是電動(dòng)機(jī)受潮引起，有的是在環(huán)境惡劣時(shí)金屬物或有害粉末進(jìn)入電機(jī)繞組內(nèi)部造成。電機(jī)出現(xiàn)繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦可以局部處理，繞組接地一般發(fā)生在繞組伸出槽外的交接處（繞組端部），這時(shí)可在故障處用天然云母片或絕緣紙插入鐵心和繞組之間，再用絕緣帶包扎好涂上絕緣漆烘干即可，如果接地點(diǎn)在鐵心槽內(nèi)時(shí)，上層邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補(bǔ)槽襯或抬出上層線匝進(jìn)行處理，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換電機(jī)繞組。電機(jī)繞組中相鄰兩條導(dǎo)線之間的絕緣損壞后，使兩導(dǎo)體相碰，就稱為繞組短路。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路。發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種，都會(huì)引起某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電機(jī)。出現(xiàn)繞組短路時(shí)，短路點(diǎn)在槽外修理并不難。當(dāng)發(fā)生在槽內(nèi)，如果線圈損壞不嚴(yán)重，可將該槽線圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線圈受損的部位用薄的絕緣帶包好并涂上絕緣漆進(jìn)行烘干，用萬(wàn)用表檢查，證明已修好后，再重新嵌入槽內(nèi)，進(jìn)行絕緣處理后就可繼續(xù)使用，如果線圈受損傷的部位過(guò)多，或者包上新絕緣后的線圈邊無(wú)法嵌入時(shí)，只好更換新的繞組。
（3）電機(jī)的接地裝置。電機(jī)接地是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，常常被忽視。因?yàn)殡姍C(jī)不接地也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但這給生產(chǎn)及人身安全埋下了不安全隱患。因?yàn)榻^緣一旦損壞后外殼會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的對(duì)地電壓，這樣直接威脅人身安全及設(shè)備的穩(wěn)定性。所以電機(jī)一定要有安全接地。所謂的電機(jī)接地就是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的某一金屬部分通過(guò)接地裝置與大地做電氣連接，而電機(jī)的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設(shè)備發(fā)生接地和短路時(shí)電流也會(huì)通過(guò)接地向大地做半球形擴(kuò)散，電流在向大地中流散時(shí)形成了電壓降，這樣保證了設(shè)備及人身安全。
五、結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)很多類新型電機(jī)，并在生活中廣泛應(yīng)用。索道驅(qū)動(dòng)電機(jī)形式也在與時(shí)俱進(jìn)，國(guó)內(nèi)有不少索道是采用交流電機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)為索道提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力的，新近建成索道已經(jīng)采用直驅(qū)電機(jī)為索道提供能量。無(wú)論其形式如何發(fā)展變化，工作原理都是利用電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，且以磁場(chǎng)作為其耦合場(chǎng)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的。必須了解常見(jiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)以及常見(jiàn)故障，才能少走彎路，節(jié)省時(shí)間，盡快地將故障排除，恢復(fù)電機(jī)工作，使電動(dòng)機(jī)處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。做好電機(jī)的定期檢查和維護(hù)工作，也是保證電機(jī)安全運(yùn)行，延長(zhǎng)壽命的有效措施之一。
來(lái)源：九華旅游索道技術(shù)交流
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