电牵引采煤机截割电机故障分析

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1、电牵引采煤机截割电机故障分析第1期 铁法科技 201 4年6月 ； 电牵引采煤机截割电机故障分析 物资供应公司 王文江赵洪亮 摘 要 电牵引采煤机在综采工作面使用过程中， 截割电机经常出现电机绝缘低、 电机超温、 电机轴承 落架等常见故障。该论文对电牵引采煤机截割电机经常出现的故障进行 了详细的分析， 并提出了相适应的 预防措施。为电牵引采煤机在使用时， 及时维护保养、 检修提供 了参考性经验。 关键词 采煤机截割电机 故障 分析 1 前言 目前电牵 引采煤机 是煤炭生产工作面 主力机 型 ， 铁能公司 自 1998 年 以来 ， 先后 引进 了 MG250 4 63 一 W D 、 M G2

2、 50 58 1一 W D 、 M G2 50600 1。1 W D M CA 00985 一 W D 、 M G400940 一 W D 、 M G 一 300 70 1 W D 、 M G 300 7 20 一 W D 、 M G2125 556 一 W D 、 MG6 50 1620 W D MG750 1800 一 W D 、MG800 2040 一 WD 等各种交流变频电牵引采煤机。经多年实践表 明电牵引采煤机具有的高效性、 可靠性、 Ft常维护 2 采煤机截割电机事故统计 方便等方面都优于液压采煤机。在生产使用过程 中， 铁能公司通过对交流变频 电牵引采煤机 的机型 不断优化 ，

3、使之适应 了铁能公司各个生产矿井不同 的采高、 不 同煤层走 向及倾角 变化较 大 的工作 环 境。但在实际工作中， 采煤机 的截割电机在使用中 经常出现故障。为了减少采煤机 的截割 电机的故 障， 本文对铁能公司近 3 年来截割电机的故障进行 了详细分析 ， 提 出了切实可行 的解 决方法 ， 以减少 类似事故发生， 提高截割电机的使用寿命。 从表 1 中可以看出近 3 年来铁能公司各个生产矿井发生了14 起电牵引采煤机截割电机故障， 故障现象 各不相 同。 表 1 201 l 一 2013 年采煤机截割电机事故统计 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 l 1 12 1 3 1

4、4 采煤机型号 MC A 00 940-WD MG4 ， 940 WD MC ,400 940一 WD MC A ， 940 WD MG800 2040 WD MGI3oo 701 WD MC 300 7O1 WD MG3O 720 WD MG650 162O WD MC750 1 800 WD MC300_ 720 WD MG2 1 25 556 WD MG-3O 0 7 O1 WD MG4oo 940 WD 电机型号 YBCS44 0OA Y BCS2-4oo YBCS44 O 0A YBCS4_40OA YBC 150G YB( 3oo YBCS4 300 YBC4 3oo YBCS 5

5、OC YBCS-750 YBC4 300 Y BCS 125 YBCS4 3o0 YBCS4_40O 时问 地点 故 障情 况 20l 1 6 23 2011 6 28 201】 6 29 2Ol 1 6 3O 20l 1 7 1 2Ol2 1 5 201 2 2 25 2O12 8 9 2012 1O 2l 20l2 11 1 2013 2 18 2013 4 8 201 3 4 10 2013 8 7 大平矿 $2S9 大明矿 E 1W-412 小康矿 S2WI 大兴矿 $5-719 大隆矿 E3-403 小青矿 E1-408 晓南矿 W3-709 晓明矿 N3- 408 大隆矿 S1-9

6、05 大兴矿 N2-906 晓明矿 N2-711 晓明矿 N2- 4 13 大明矿 E1 $405 晓南矿 N1 1405 轴承落架、 珠粒脱落 电机进水 ， 绝缘降低 线圈匝间短路 电机进油 ， 绝缘降低 电机温度过高， 保护 电机小盖与轴研死、 轴承损坏 电机温度过高 电机轴承落架， 扫膛 电机绝缘为 0、 接线柱绝缘套损坏 电机壳体鼓胀， 温度局部过高 转子断笼， 输出转矩小 电机 匝问短路 电机壳体变形， 冷却短路 轴承落架 36 第1期 铁法科技 201 4年6月 3 电牵引采煤机截割电机故障原因分析 3 1 轴承落架原因分析 截割电机常用轴 承有两种 ， 一种是 NU228 C3，

7、 安装与电机前端 ， 另一种是 6328 C3， 安装于电机 的 后端 ， 经常 出故障的是 NU228 C3。 3 1 I 轴承装配过紧 电机检修安装轴承时 ， 轴承 内经与轴、 轴承外径 与轴承座的配合非常重要， 当配合过松时， 配合面会 产生相对滑动称作 蠕变， 如图 1 所示。蠕变一旦产 生会磨损配合面， 损伤轴和轴承座。防爆电动机一 般转轴与轴承结合面直径尺寸应大于轴承内圈直径 0 0 03r am 为妥 ， 大于这个 尺寸时 ， 轴 承内圈受强 力套人轴颈位置上 ， 滚珠与滚道问隙压得过小， 从而 使扭矩增大， 摩擦增加 ， 轴承运行温度上升 ， 使磨损 与疲劳加快而失效 。轻者滚

8、道的底部有严重 的球形 磨损轨迹 ， 重者在滑道内、 外圈和滚珠上均有裂 口和 剥皮。这种情况下应调整转轴轴承结合面与轴承内 圈配合尺寸 ， 减少过盈量 ， 恢 复轴 承圈 问的辐 向间 e， 避免 电动机检修后新轴承再次失效。表 1 中， 序 号 1 中发生在大平矿 $2S9 工作面的事故 ， 是 由于轴 承 内经与轴装配过盈所致。 3 1 2轴承润滑脂失效 由于防爆电机散热条件差、 运行时间长、 轴承运 行温度高等情况导致润滑脂严重损失 ； 由于电动机 高速运转， 如果润滑脂老化， 长期使用又未及时更 换 ， 润滑脂不符合要求或变质 ， 致使 电机轴承运行温 度过高， 轴承的滚动体、 套圈

9、及其轴颈等处受高热氧 化变成褐色或蓝色。这种情况下根据电动机的运行 时问 、 环境温度等因素 ， 定期补充换润滑脂 。要观察 其润滑脂是否有流失现象 ， 发现润滑脂流失， 要检查 轴承情况 ， 并及时补充润滑脂。严格按照标准加入 润滑脂( 加注 1 3 1 2 轴承腔体 ) ， 一般 以运行记录 在 6000 10000 小 时的时候 ， 应补脂一次 ， 10000 20000 小时应换脂 一次。严禁 两种润滑脂 的混 注， 因两种润滑脂成份 不一致 ， 因此不易融合在一起而 造成润滑脂 的丢失 ， 严重时造成轴承落架。表 1 中， 序号 8 中2011 年6 月 23 日， 发生在晓明矿 N

10、3 408 工作面的事故 ， 是由于润滑脂失效所致 。 3 1 3 轴承 游 隙不合理 轴承游隙 ， 即指轴承在未安装于轴或轴承箱时 ， 将其内圈或外圈的一方固定 ， 然后使未被 固定 的一 方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向， 可 分为径向游隙和轴向游隙， 如图1 所示。游隙过小， 滚 动轴承温度升高， 无法正常工作， 以至滚动体卡死、 轴承 落架； 游隙过大， 电机振动大， 滚动轴承噪声大。 径向游隙 轴 向游隙 图 1 截割电机轴承游隙示意图 轴承游隙是很重要的使用特性。电机正常运转 时的游隙的大小对轴承的温升 、 噪声 、 振动等性能有 影响， 轴承的使用寿命也会随着游隙的增大

11、而显著 下降。防爆 电机 由于其机构的特殊性， 通常采用 SKF C3 系类 的大 游 隙轴 承。一般 径 向内隙 选 在 0 08 0 11mm 左右 ， 稍大的径向内隙为轴承的热膨 胀预留一定裕度 。 常用截割 电机轴承 SKF 带 圆柱孔的圆柱滚子 轴承普通组和 C3 组径向内隙表如表 2 所示 。 表 1 中 ， 序 号 14 中发生 在 晓南 矿 N1 1405 工作面的事故 ， 是 由于 圆柱滚子 轴承 径 向内隙不 合理所致。 37 第1期 铁法科技 2 01 4年6月 表 2带圆柱孔的圆柱滚子轴承径向内隙表 孔径( m il1) 径向内隙常规组( m) 径向内隙 C3 组( m

12、) 30 4 0 2 5 5 0 45 7 O 4 05 0 3 0 60 50 8O 5 0 6 5 65 80 4 0 70 40 75 60 9 O 65 一loo 80 1o0 50 85 75 11O 1oo 一120 l20 140 50 90 60 105 85 125 10o 一145 3 1 4 电动机端盖安装不同心 电动机端盖安装时不同心 ， 轴承受力产生偏斜 ， 导致 电动机运行中轴承过热 。应重新安装 电动机端 盖或通过调整电动机端盖螺丝来使 电机端盖安装到 位 、 同心。同样 ， 轴承外小端盖安装偏斜 ， 也会造成 轴承发热 ， 所以电动机大、 中、 小修时 ， 一定

13、要将 电动 机小端盖螺丝紧到位 。 避免 因螺丝 没有 紧到位而产 生小端盖偏斜导致轴承发热 的情况出现。表 1 中， 序号6 中发生在小青矿 E1 t- 408 工作面的事故， 是 由于电动机端盖安装时不同心 ， 轴承受力产生偏斜 ， 电机小端盖与轴粘合一起 、 轴承损蚜 3 2 电机进水、 进油造成电机绝缘降低原因分析。 截割电机进油 ： 主要是截割部的高速轴一轴漏 油 ， 侵入 电机腔体 ， 主要有两个原 因： 一是截割部一 轴的骨架油封磨损或老化 ； 二是截割部壳体 内油位 过高， 采煤机在使用过程中要经常检查截割部油位， 不能过高， 也不能过低， 同时定期检查截割部一轴的 骨架油封

14、， 是否有油渗 出， 如有油渗出应及时更换一 轴的骨架 油封。表 1 中， 序 号 4 中发 生在 大兴 矿 S5 719工作面的事故 ， 就是 由于截割部壳体内油位 过高 ， 电机腔体内进油 ， 致电机绝缘降低 。 截割电机进水： 主要有两个原因， 一是采煤机工 作时 ， 由于截割电机高速旋转， 在 电机腔体内形成一 定负压 ， 喷雾除尘使用的高压雾状水， 经截割部与电机 连接处及电机接线腔侵人电机。电机接线腔有防爆 功能， 但不防水) 二是采煤工作面温度高， 湿度大等 环境因素造成的电动机吸潮进水。表 1 中， 序号 2 中发生在大明矿 EIW 一 412 工作面的事故， 就是喷 雾除尘使

15、用的高压雾状水， 由电机接线腔侵入电机 腔体所致。 38 防爆型 电动机 的防护等级 由 IP 表示 ， 其中 IP 第一位数表示 防尘等级 ， 第二位数字表示防水等级。 IP4X 表示可以防止直径或厚度大于 1 0rnm 的 工具、 电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内 部的零件。IP5X 表示可以防止外物及灰尘。可以 完全防止外物侵入， 虽不能完全防止灰尘侵人， 但灰 尘的侵入量不会影响电器的正常运作。 IPX4 表示可 以防止各个方 向飞溅而来 的水侵 入电器而造成损坏。IPX5 表示可 以防止来 自各 个 方向由喷嘴射 出的水侵入电器而造成损坏 。 目前铁能公司井下使用综采工作面使用的电动 机的防护等级有 IP54、 IP55 两种 。其 中绝大部分为 IP54 防护等级。因此 ， 针对井下 的作业环境 ， 对于采 煤机减速箱漏油从而进人电机内部和对于在采煤机 启动的过程中的喷水作业而进入电动机 内部， 电动 机本身是没有防护功能。另外， 由于工作面温度高， 湿度大， 电动机在运转和停转时温差大， 极易使电动 机内部绕组吸潮进水 ， 最终将导致 电动机绝缘阻值 降低。因此， 对综采工作面使用的电动机要定期测 试其绝缘阻值 ， 特别是温度高， 湿度大的工作 面 ， 发 现阻值下降要及时采取有效措施 ， 如通过接