电力机车交流牵引电机故障诊断方案方案研究.docx
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电力机车交流牵引电机故障诊断方案方案研究
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毕业设计(论文)
题目:
电力机车交流牵引电机故障诊断研究
2015年5月10日
答辩表现评价意见:
摘要
随着列车向高速化方向发展,铁路行车安全的重要性越来越突出。
在我国铁路跨越式的大背景下,交流传动电力机车的核心设备之一,它的安全运行关系到整个列车的行车安全,因此开展对交流牵引电机的故障诊断研究是非常必要的。
论文在总结和吸取前人的研究成果的基础上,以DJ1型机车为例,对牵引电机的故障机理和诊断方法进行了研究。
针对牵引电机的工作机理,系统分析了电机在发生定子匝间短路故障轴承故障和转子气隙偏心故障时的表现特性,提取出了电机在故障时相应的特征频率,揭示出各类故障与特征频率之间的内在联系。
牵引电动机作为电力机车主要电气设备之一,其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。
在铁路的发展历史中,牵引电动机是重要的组成部分之一。
牵引电动机是有高可靠性、好精确度、快速响应的特点,与此同时,牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。
虽然近年来,在制造厂家与各科研部门的共同努力下,牵引电动机基础质量得以不断提高;但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响,对牵引电机使用性能提出更高的要求,因此落修率依然较高,给检修生产带来一定的压力。
本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析,提出在检修运用中相应的解决对策,希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。
关键词牵引电机故障原因处理措施
摘要I
目录II
第1章绪论1
1.1早期发展阶段1
1.2近代发展阶段1
第2章电力机车牵引电机的技术资料3
2.1交流变频牵引电机3
2.2牵引发电机3
2.3辅助电机4
2.4发展趋向4
第3章电力机车牵引电机的结构图纸5
3.1MitracTM3800F型电机横剖面图5
3.2大过盈附件应力6
3.3大过盈结合压强6
第4章电力机车牵引电机的检修工艺资料7
4.1检修工艺特点:
7
4.2采用“三新”技术使用情况8
4.3传统的故障诊断方法9
4.4故障的智能诊断方法9
第5章电力机车牵引电机故障统计数据及其分析11
5.1交流牵引电机常见故障11
5.2交流牵引电机常见故障的机理分析12
5.3改进措施15
5.4牵引用铅酸蓄电池使用须知及注意事项15
结论17
致谢18
参考文献19
第1章绪论
1.1早期发展阶段
1891~1892年德国西门子公司试验成功了三相交流电源直接供电的最早的绕线式转子异步牵引电动机。
1898年德国西门子公司在一台两轴车上安装了变压器,并由三根架空线提供10kV、50Hz的三相交流电。
该车采用了三相绕线式异步牵引电动机。
1903年德国试验线上交流传动车辆的最大速度达到210km+-2k(1-s))F(2-2)
另外,由分析知,在电机正常时电流中的谐波成分同式(2-2),但由于可知当定子故障时,各谐波频率的幅值将发生变化,并且由于绕组的对称性的破坏使高次波增加,故n的取值较正常时多,并不出现+-(1-2s)F分量。
2、轴承故障机理分析
由于轴承是牵引电机系统中的一个重要部件,轴承故障所产生的振动会影响电机的磁通变化,这些变化在定子电流中会有一定的反映。
因此,利用电流信号对轴承故障有也可以进行故障检测。
表2-1分别列出4种故障的特征频率。
表2-1轴承故障振动特征频率
外环缺陷故障频率
Fb=(N2)Fr<1-BDcos(B)PD>
内环缺陷故障频率
Fb=(N2)Fr<1+BDcos(B)PD>
滚动体缺陷故障频率
Fb=(PDBD)Fr<1-BDcos(B)PD2>2
保持架故障频率Fb=(Fr2)<1-BDcos(B)PD>
其中,Fr为电机轴承转频,N为滚珠数量,BD为滚珠直径,PD滚珠分布直径,B为接触角。
在理想状态下,电机气隙磁通密度波形是对称的。
如果电机轴承发生故障,则波形将畸变。
电机内部磁场的畸变会引起电机出线端电流量的变化。
通过对电机故障状态下磁场的理论分析,获得的电机滚动轴承故障的钉子电流特征频率表达式:
Fbs=NZFr+-NbFb+-F
其中Z为转子槽数,Fr为电机轴承转频,Fb为轴承频率,F为电源基波频率,N=1,2,3
3、转子偏心故障机理分析
对于偏心故障的机理,相关学者做了比较深入的研究,主要是分析电机在偏心故障下的气隙长度与气隙磁导,计算出气隙中的磁势,并根据气隙磁势和气隙磁导求出气隙磁通,分析其中产生的各种谐波,从而判定故障是否发生。
偏心故障的特征频率分析主要有两种分析方法:
(1)通过磁场分析,其过程为根据定转子开槽气隙磁导和偏心引起的磁导求出联合磁导分布,导出系统磁通密度分布规律,确定故障特征频率。
偏心故障的电流特征频率公式:
(2)通过电场分析,建立的偏心故障的公式:
f=(n+-k(1-s))f(2-5)
n=1,2,3,k=1p,p,.对比两式,(2-5)是上式的特殊情况,式(2-4)中,k=0时,两式的表达式一样。
另外,偏心故障引起的磁通变化在磁通信号中引起式(2-5)所的频率分量变化:
Ff=f+Fr(2-6)
其中,f为电源基数波频率,Fr为电机转速。
如果在牵引电机中有静态偏心存在的话,动态偏心可以在异步电机的电流中产生(2-6)所的频率分量。
原因是故障导致气隙磁导的变化,最终在定子绕组中产生式(2-6)所示的频率分量。
5.3改进措施
为满足机车对电机的运行要求,并且在尺寸和重量受限制的情况下,MitracTM3800F型牵引电机采用如下设计方式:
为满足尺寸要求,在设计中采用高的电磁负荷磁参数,用高耐热等级的绝缘材料,高的硅钢片和高强度的转轴等材料,选用高的加工精度要求,为达到这些要求,制造中采用数控加工,真空压力浸漆和中频感应钎焊等精细的工艺,为满足重量要求,在设计中采用无专门机座的轻量化结构,通过选择合适的极数来控制电机重量。
本电机设计采用了无座机化定子铁芯,转子整体感应焊接,进口绝缘轴承等技术。
通常为防止尖峰脉冲对电机绝缘的换坏,还采用了耐电晕绝缘材料,这是为防绝缘失效所采用的一项有效措施,为了防止轴电流对轴承的电视,采用了绝缘轴承。
5.4牵引用铅酸蓄电池使用须知及注意事项
1、合格的牵引铅酸蓄电池充、放电次数不低于750次(每次充电后可连续使用5-6小时)。
2、电池在使用过程中,应避免过放电及长时间大电流放电(例如:
叉车长时间工作,电压低于42V甚至叉车不能正常行驶),否则会严重影响其使用寿命。
3、电池正常放电后应及时充电,充电时应避免过充电(例如:
为了晚间加班使用, 中午进行短时补充电),长时间如此,不但会造成蓄电池组长期充电不足,使用时间短,还会因为低效的充放电次数积累对电池寿命带来极大影响。
4、充电过程中,电解液温度不得超过55℃(充电过程中必须随时检测)。
5、经常检查电池液面高度,发现异常需及时调整(添加蒸馏水、千万不能添加电解液)。
6、每月应对电池进行均衡充电一次(经常进行补充电应十天进行一次)。
结论
以上通过理论与实践做出的一些想法,检修必须抱着严谨的态度,不得有一丝的马虎,该换的部件必须换,该清洗的部件必须清洗,否者会造成机破人亡的情况。
牵引电机作为牵引传动系统的核心部件,具有举足轻重的地位,了解了一些牵引电机的故障的原因和解决方法
1、轴承故障
是发生在机械方面最主要的故障,而且问题往往较复杂,还导致了别的故障发生。
由于牵引电机的工作条件恶劣,其轴承常见故障症状有保持架铆钉松动、断裂或外围挡边偏磨,滚性及滚道剥离、灼痕、拉伤、裂纹、歪磨或径向间隙增大,内圈松动或咬死,轴电流电蚀及润滑脂变质,轴承甩油箱松动变形等。
因此往往引起振动及噪声增大,导致小齿轮碰撞磨损、绕组绝缘损伤、联接线断裂、换向不良、引起接地或环火、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。
(1)轴承损坏。
更换轴承。
(2)轴承与轴配合过松或过紧。
过松时在轴承上镶套,过紧时重新加工轴到标准尺寸。
(3)电机两端端盖或轴承未装平。
将端盖或轴承止口装平,旋紧螺栓
2、主附极和补偿绕组接地
原因:
机座内面尖棱、焊瘤、凸台及线圈护罩和弹簧垫板压伤绝缘,更多的情况是主附极线圈在运行过程中受到频繁的振动冲击,致使线圈或紧固螺栓松动,
致谢
时光荏苒,岁月如歌,三年的时光转瞬而过,但往事难忘。
我的论文顺利完成,和老师同学们的帮助是分不开的。
值此论文完成之际,谨向给予我指导、关心和支持的人们表示由衷的感谢,正是你们热心的帮助和鼓励,才使我不断取得进步。
首先感谢我的导师顾贺,使我从这次论文的撰写,能够系统、全面的学习有关电力机车牵引电机方面的知识,并得以借鉴众多学者的宝贵经验这对于我今后的工作生活无疑是不可多得的宝贵财富。
同时,论文中的归纳和阐述若有疏漏和不足的地方,欢迎顾老师的指正。
我将不忘导师的教育之恩,继续努力工作和学习,还要感谢老师对我的信任和帮助,给我锻炼和提高自己的机会,感激之情,述之不尽,只好言止于此。
参考文献
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西南交通大学出版社,2009
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[15]郭世明.电力电子技术[M].成都:
西南交通大学出版社,2009
毕业论文通用格式分类号:
无锡职业技术学院
毕业设计(论文)
题目(团队课题要注明“团队”二字)
英文并列题目
所在团队
答辩委员会主任主答辩人
二零15年3月
毕业设计(论文)开题报告
毕业设计(论文)任务书
年月日
设计类建议格式一:
封面
开题报告
任务书
摘要、关键词(含中英文)
第一章序言
1.1XXX
1.2XXX
……
第二章XXX工艺设计
2.1XXX
2.2XXX
……
第三章XXX参数确定及计算
3.1XXX
3.2XXX
……
第四章XXX夹具设计
4.1XXX
4.2XXX
……
第N-1章XXX
N-1.1XXX
N-1.2XXX
……
第N章结论
小结与致谢
参考文献
毕业设计附录目录:
1.机械加工工艺流程图
2.机械加工工艺过程卡
3.机械加工工艺工艺卡
4.机械加工工艺工序卡
5.被加工零件图
6.夹具装配图
7.夹具零件图
8.其他系统图
9.其他原理图
10.零件三维造型图
11.夹具三维造型图
12.设计(作品)实物图
13.设计(作品)实物
14.开题报告
15.专业翻译材料
16.企业证明
17.与企业合作开发的技术服务合同
18.四技服务项目验收表
19.毕业设计(论文)指导记录表
20.毕业答辩评审表
表2毕业设计(论文)评阅教师评价表
表3毕业设计(论文)答辩记录表
表4毕业设计(论文)答辩评价表
表4毕业设计(论文)综合评价表
设计类建议格式二:
封面
开题报告
任务书
摘要、关键词(含中英文)
第一章绪论
1.1XXX课题的背景及意义
1.2XXX国内外研究现状
1.3XXX技术特点
1.4XXX课题研究的内容
……
第二章XXX系统的总体设计
2.1XXX系统整体方案设计思路
2.2XXX
……
第三章XXX系统的硬件设计
3.1XXX系统硬件设计思路
3.2XXX
……
第四章XXX系统的电路设计
4.1XXX系统电路设计思路
4.2XXX
……
第五章XXX系统的软件设计
5.1XXX系统软件设计思路
5.2XXX
……
第六章XXX系统的监控中心设计
6.1XXX系统监控中心设计思路
6.2XXX
……
第N-1章XXX
N-1.1XXX
N-1.2XXX
……
第N章总结与展望
小结并致谢
参考文献
毕业设计附录目录:
1.XXX系统的总体设计图
2.XXX系统的硬件设计图
3.XXX系统的电路设计图
4.XXX系统的软件设计方框图
5.软件光盘
6.其他系统图
7.其他原理图
8.设计(作品)实物图
9.设计(作品)实物
10.开题报告
11.专业翻译材料
12.企业证明
13.与企业合作开发的技术服务合同
14.四技服务项目验收表
15.毕业设计(论文)指导记录表
16.毕业答辩评审表
表2毕业设计(论文)评阅教师评价表
表3毕业设计(论文)答辩记录表
表4毕业设计(论文)答辩评价表
表4毕业设计(论文)综合评价表
论文版面格式:
无锡市机电五金行业市场调查
(三号、宋体、加粗、居中、1.5倍行距)
摘要:
(小五号,黑体)无锡位于长三角地区,近年来机电五金行业发展迅猛。
通过对无锡机电五金市场的调查,从调查目的、调查对象、调查范围、调查方式、调查内容等方面,大致了解了无锡机电五金行业的市场经营的现状、从业人员的现状以及电子商务应用的情况。
(小五号、楷体、单倍行距)
关键词:
(小五号,黑体)机电五金行业;市场调查;无锡市(小五号、楷体、单倍行距、分号相隔)
MarketresearchonWuxielectromechanical”体)
Abstract:
(加粗)Havenotintolocatetogrowtriangleregion,themachinegivesorgetsanelectricshockadevelopmentinrecentyearsfastfierce.Passtheinquisitionthattherightnessmachineelectricitymachineelectricityofthemarketconductofpresentconditionandtheappliedcircumstanceoftheelectroniccommerceofpresentcondition,employee.(小五号、TimesNewRoman、单倍行距)
Keywords:
(加粗)Themachineelectricity,Marketresearch,WuxiCity(小五号、TimesNewRoman、单倍行距、英文分号相隔)
一、绪论
(标题1:
无缩进、三号、黑体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(一)调查目的
(标题2:
首行缩进2字符、小四号、黑体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
受无锡市机电五金行业协会委托,无锡职业技术学院经济管理系于2007年对五金市场经营环境进行了调查。
通过这次调查主要是为了更好的了解该地区的机电五金的市场格局,主要销售的产品,市场的经营状况及产品的需求状况。
目的则是为了能够建立相互关联、相互影响、相互景气的一个机电市场大市场,能够形成一个采购生产、销售配送、物流服务一条龙的一个全国区域性的大市场。
(正文:
首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(二)调查范围
调查的是嘉泰地区及周边、锡沪西路以北、康桥丽景花园以及东绛地区。
一共我们调查了240户商铺,有效问卷是200份。
(见表1)
表1:
调查范围及问卷情况
(表标题:
居于表格上方、居中、小五号、楷体)
地区
走访的数量
被调查者数量
有效问卷
嘉泰市场及周边地区
200户
95户
85份
(表格居中;表内文字:
五号、宋体、居中、1.5倍行距)
二、机电五金市场现状的描述
(一)市场经营现状
在调查的400家企业当中,愿意接受调查的企业共有200家,包括53家制造企业和147家流通企业。
(见图1
图1:
企业的属性划分表
(图标题:
居于图下方、居中、小五号、楷体)
以下是制造企业和流通企业的基本情况。
(正文:
首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
1、流通业企业(标题3:
首行缩进2字符、小四号、楷体、加粗、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(1)民营企业居多(标题4:
首行缩进2字符、小四号、楷体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
三、结论
四、参考文献
页面设置及装订要求:
1、页边距:
上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2cm;
2、装订要求:
左侧装订
参考文献格式
参考文献
(四号、黑体、无缩进)
参考文献部分字体采用宋体小5号,其著录格式下面分别示例说明:
(专著标注示例)[1]陈浩元.科技书刊标准化18讲[M].北京:
北京师范大学出版社,2000.
(期刊文献标注示例)[2]许强,强力,吴宏亮,等.砂田水热及减尘效应研究[J].宁夏大学学报:
自然科学版,2009,30
(2):
.
(学位论文标注示例)[3]张永虎.Bα空间上算子逼近[D].银川:
宁夏大学,1997.
(英文期刊标注示例)[4]BANGS.Activeearthpressurebehindretainingwalls[J].JournalofGeotechnicalEngineering,1985,111(3):
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(会议论文标注示例)[5]HELDM,KLOSOWSKIJTJT,MITCHELLJSB.Evaluationofcollisiondetectionmethodsforvirtualrealityflythroughs[C]ProceedingsoftheSenenthCanadianConferenceonComputationalGeometry,Quebec:
Spring,1995:
.
(专利标注示例)[6]于广云,李宏波.塌陷区抗变形公路路面结构:
中国,ZL.3[P]..
(电子文献标注示例)[7]中国科学院水利部水不保持研究所.黄河流域水文泥沙数据库[DBOL].[].hyduserindex.jsp.
参考文献必须是学生本人真正阅读过,以近期发表的杂志类文献为主,且要与论文工作直接有关,未公开发表的资料请勿引用,参考文献写作格式为:
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无锡职业技术学院
毕业设计(论文)说明书
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第9页共24页
毕业设计(论文)装订规范
毕业设计(论文)文本按下列次序装订成册:
封面;
毕业设计(论文)开题报告;
毕业设计(论文)任务书;
毕业设计摘要(含中英文、关键词)(毕业论文在其文中已有,不须单独列出)
毕业设计(论文)目录;
正文;
参考文献;
附录;
一、 编写要求
毕业设计(论文)文稿必须用A4(210mm*297mm)白纸打印。
打印时,要求纸的四周留足空白边缘,以便装订、复印。
每一页上方(天头)和左侧(订口)分别留25mm,下方(地脚)和右侧(切口)分别留20mm。
毕业设计(论文)一律左侧装订。
(一)前置部分
1.封面:
封面包括设计(论文)题目、学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容。
(1)题目:
设计(论文)题目应该用简短、明确的文字写成,通过标题把毕业设计(论文)的内容、专业特点概括出来。
题目字数要适当,一般不超过30个字。
如果有些细节必须放进标题,为避免冗长,可以设副标题,把细节放在副标题里。
(2)学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容如实填写。
2.目录:
目录是毕业设计(论文)的篇章名目,要按顺序写清楚设计(论文)构成部分和章、节的名称。
要求列至二级目录。
3.摘要:
摘要是论文的内容不加注释和评论的简短陈述。
摘要应具有独立性和自含性,即不阅读论文的全文,就能获得必要的信息。
摘要中有数据、有结论,是一篇完整的短文,可以独立使用。
摘要应说明研究工作目的、实验方法、结果和最终结论等,重点是结果和结论。
中文摘要一般不少于400字;外文摘要不少于350个实词。
如遇特殊需要,字数可略多。
摘要中一般不用图、表、化学结构式,非公知公用的符号和术语。
4.关键词:
关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来的以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。
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尽量用《汉语主题词表》等词表提供的规范词。
关键词之间空二格。
(二)主体部分
1.引言:
简要说明研究工作的目的、范围、相关领域的前人工作和知识空白、理论基础和分析、研究设想、研究方法和实验设计、预期结果和意义等。
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毕业设计(论文)中的图包括曲线图、构造图、示意图、图解、框图、流程图、记录图、布置图、地图、照片、图版等。
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(3)表:
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如表1、表2……。
每一表应有
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- 电力机车 交流 牵引 电机 故障诊断 方案 研究