浅谈直流电机的故障诊断及维护

浅谈直流电机的故障诊断及维护

路鹏

路鹏

中海石油(中国)有限公司天津分公司

【摘要】直流电机系统的维护决定其正常运行；直流电机结构的特殊性决定其故障的多样性和故障诊断的复杂性。只有正确维护，准确诊断，才能实现高效稳定地运行。本文阐述了直流电机故障诊断、直流电机的检查维护、直流电机控制部分的维护与检修以及直流电机的日常管理，旨在提高直流电机的工作效率以及企业的经济效益。

【关键词】直流电机故障诊断检查维护日常管理

有关直流电机最早的历史可以追溯到十九世纪二十年代，那时候有关电机的相关理论已经开始普遍流传，人们将直流电机不断地改造以适应时代的需求。直流电机过载能力较强，热动和制动转矩较大，调速性能优越，易平滑调速，而且控制系统简单，电控系统造价低，这个是交流电机无法取代的。因此在钻井中，直流电机仍在广泛应用着。

一、直流电机故障诊断

直流电机的复杂结构决定了其故障的多样性原因的多样性。主要分为机械性故障和电气性故障。

1、机械故障。机械性故障包括安装不良松动、轴承不良、润滑脂泄漏等问题，判断机械故障先看电机是否有异响、振动是否过大，两电机电流是否相差过大，解决方法主要通过重新校正平衡以及更换相应设备等措施进行故障排查。机械故障是难以避免的，而且往往在现场无法解决，这需要我们提前发现处理，防止事故扩大化。

2、电气故障。直流电机运行的电气故障主要表现在以下几个方面：（1）运行过程中电机温度升高；（2）电刷下火花强烈引起换向片烧黑；（3）绝缘老化速度加快等。电气故障可通过电流的波动来判断。运行中的温度升高主要由电机过载、风机工作不正常、电枢线圈短路等原因所致。处理过程中要找准引起温度上升的原因，并对相应部位进行检修维护。电刷打火主要是因为碳刷磨损过大或电刷弹簧老化引起的，应及时更换。换向片应视灼烧情况处理，对于轻微的灼烧可以拿砂纸打磨凹凸面，严重的应考虑返厂更换了。电机绝缘性能下降最直观的表现是电控柜直流接地灯亮，电机启动后电压很低，但电流很大。应用兆欧表测量电枢的绝缘电阻，最低不能低于0.7兆欧。解决方法可以先用热风机或大灯泡烘烤线圈，若结果不理想，应及时返厂做绝缘处理。

二、直流电机的检查维护

虽然直流电机的故障有很多，但主要集中在碳刷、换向器、轴承等元件，同时亦是故障的多发区。钻井直流电机主要使用T900的碳刷，而且分直、斜两种。

1、电刷的维护。电刷的质量对换向有很大的影响，合理的选择电刷可以改善换向。而电刷的维护需要从以下几个方面进行：（1）确认电刷辫螺丝是紧固的，刷辫不影响电刷的自由运动。（2）确保电刷辫不接触到电机内部非绝缘部分。（3）检查电刷能否在刷握内自由移动，弹簧的位置必须正确，功能正常。（4）刷握离换向器表面的距离应一致。

2、换向器的维护。换向器工作状况好坏直接关系直流电机的工作状况，因此必须加强对换向器的维护。而直流电机换向故障主要标志是换向火花，换向火花实际上是电刷的换向片脱离接触时，释放的电磁能量。换向器的维护和电刷的维护与质量直接挂钩，正确的进行电刷质量选择和合理维护电刷运行时换向器维护的重要途径，在日常运行中要进行精心维护，必须保持换向器表面的清洁，要做到定期清扫，如果换向器表面出现轻微条纹或凹槽，这时可以采取细砂纸研磨或抛光方式处理，后采用干净绸布擦拭换向器表面，这样有利于形成和保护氧化膜。

3、轴承的检查维护。当发现轴承有异响或润滑脂泄漏严重，可以用竹片刮去轴承内的润滑脂，用柴油作初步清洗，检查轴承内外圈有无跑圈现象；测量轴承间隙，详细检查弹子内外弹道、弹夹有无裂纹，锈蚀、变色等现象，如有以上现象应立即停止使用上报维修。

三、直流电机控制部分的维护与检修

控制部分的日常维护主要是保持室内温度湿度稳定，是否有报警指示，双电机之间电压、电流是否匹配，定期清除元件上的积尘，定期检查线路是否松动、脱焊等现象。

直流电机控制部分的故障主要分整流柜故障和柜外故障。柜外故障主要有误操作等引起；柜内故障主要由柜内各元件及控制部分引起。

1、柜外故障。柜外故障主要指误操作故障，司钻房故障，发电机过负荷引起的故障等。（1）由误操作引起的故障主要发生在开机运行前，不按照正常的操作步骤所引起。如手轮没回到零位，系统检测时间内运行，进行电机切换时不将手轮归零，操作过猛造成的冲击故障等。这些故障一般通过复位就可以消除。（2）司钻房故障主要是手轮或脚踏指令的滑动电阻不归位、短路、断路。现象是不归位时起动电机就有转速，短路时转速过大，断路时电机开不起来或者到某一位置突然加速减速。（3）当单台发电机输出功率达到90%左右时，就会自动切除绞车负荷，封锁绞车。当需重新启动时必须将手轮回零，然后按步骤开机。除此之外，还有直流电机风机跳闸、反转，风压开关不吸合，他励电机无励磁，室温过高封锁等故障。

2、柜内故障。（1）熔断故障：是最先考虑的也是最容易处理的故障。只有SCR桥的6只熔断器比较难换一些，其它都很容易解决。（2）主电路过电流故障：首先要搞清楚是什么原因造成的，若是机械堵转冲击引起的，只需复位一下即可，若是由于SCR短路等引起的，则要找到具体的故障点才可。（3）调速单元或PC机故障：现代设备的调速单元多是西门子、ABB的集成块，不易维修，判断方法一般是排除其它故障的可能，往往面板上有故障显示或者误报故障，如果不确定可以用另一个柜子的单元替换来判断，处理方法一般都是整个更换。

（4）失风故障：指SCR柜两只冷却风机任一只出现故障，可检查相应风机的控制熔断器是否松动、熔断，若不是就要考虑是否线圈、轴承损坏了，这就需停机更换。（5）SCR超温故障：超温的主要原因是通风不良或者环境温度过高引起的。检查风机、空调是否正常就行。SCR的阻容吸收也会损坏，虽然不会影响设备，但是会使电流中杂波增多，电机发热。（6）缺相故障：当主电流较小时，即使缺相也不影响使用。缺相故障在面板上有指示，同时也显示了缺哪一相。主要原因有调节单元脉冲输出不齐全，或者SCR桥损坏，检查时先检查快熔是否熔断，再检查SCR是否损坏（击穿）。若为SCR损坏，在更换时一定要使散热片与SCR充分接触。（7）储能器故障：表现主要是合不上闸。主要原因有a、电流冲击，复位按钮弹出，按下即可。b、电动马达损坏，可以手动合上。c、内部机械故障，就需要更换了。另外储能器会给系统一个合闸信号，如果此信号没有，系统将自动封锁。在判断故障时也应考虑。

四、直流电机的日常管理

直流电机的日常维护与保养确实对公司企业经济发展很重要。所以，关于直流电机的管理工作就显得尤为重要。我们应该为每台直流电机建立设备档案，以此来记录直流电机的使用情况，如不同流水线的直流电机使用情况会有所不同，因此直流电机的消耗磨损程度也会有所不同，而且安排职工记录数据，这样一来在维修的时候可以根据直流电机的数据来进行选择性检修，对于一些没用必要检修的直流电机可以暂时不用去检修，可以省下时间和成本去检修那些磨损严重的直流电机。而且有员工记录数据，可以把责任下发给个人，让员工更多地关注企业的机器，有利于提高员工的责任心。

结束语

直流电机应用在我们日常生活的方方面面，比如铁路机车、矿用机车等都需要直流电机。因此，直流电机在工业发展中的作用不可小觑。也正是因为直流电机在我们生活中具有这么重要的地位，它的日常维护与保养就不可避免地成为我们关注的重点。

参考文献

[1]李贵菊，孟文胜，李健.直流电机故障诊断及维护分析[J].河北冶金2005（6）

[2]王亮.直流电机的保养维护[J].黑龙江科技信息，2013，（04）.