朱廣成，韓錫嶺

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應(yīng)急推進(jìn)電機電流偏大問題分析及思考

朱廣成，韓錫嶺

（92337部隊，遼寧大連116023）

本文對某艇應(yīng)急推進(jìn)電機試驗時電流偏大問題原因進(jìn)行分析，介紹電機整改方案，給出了整改前后及與首艇試驗數(shù)據(jù)對比分析情況，以及由此問題引發(fā)的思考。

潛艇 應(yīng)急電機 電流 臺架試驗

0 引言

應(yīng)急推進(jìn)裝置為某型潛艇動力系統(tǒng)的重要組成部分，用于主推進(jìn)方式失效時的應(yīng)急推進(jìn)，保證潛艇具有低速航行能力，應(yīng)急電機的運行的穩(wěn)定性與可靠性顯得尤為重要。某型艇在航行試驗期間出現(xiàn)應(yīng)急推進(jìn)電機電流偏大現(xiàn)象，引發(fā)各單位高度重視。

1 試驗現(xiàn)象

某型潛艇應(yīng)急推進(jìn)電機水上航行試驗時，推進(jìn)電機電流隨轉(zhuǎn)速增大持續(xù)增長，試驗時電流最高達(dá)240 A（此電機規(guī)定的額定電流為188 A），因電流和轉(zhuǎn)速無法穩(wěn)定停止試驗，數(shù)據(jù)如表1所示。

2 原因分析

依據(jù)應(yīng)急推進(jìn)電機工作原理及試驗數(shù)據(jù)，從以下幾個方面進(jìn)行分析。

2.1應(yīng)急推進(jìn)系統(tǒng)負(fù)載偏重

槽道推進(jìn)器功率[2]=電機輸入功（電機輸入電壓×電機輸入電流×電機效率90%），由該艇試驗結(jié)果繪制出槽道推進(jìn)器功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線，得出槽道推進(jìn)器總功率比理論值大2 kW。

2.2轉(zhuǎn)速偏高

由于電機額定轉(zhuǎn)速為650 r/min而實際電機出廠轉(zhuǎn)速偏高、負(fù)載特性偏硬，使槽道推進(jìn)器與電機在較高轉(zhuǎn)速點匹配運行，導(dǎo)致電機輸出功率較大，電機本身沒有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能，對匹配點電機轉(zhuǎn)速無法控制，導(dǎo)致電機的電流偏大。

2.3電機風(fēng)機的功率偏小

該型艇首艇風(fēng)機功率為1.1 kW，而后繼艇風(fēng)機功率為0.37 kW，導(dǎo)致電機在負(fù)載較重時溫度升高過快，溫度升高導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速不斷上升，使電機拖帶螺旋槳的功率也不斷增加，電流也不斷加大，惡化了電機與負(fù)荷的匹配特性[1]。

2.4系統(tǒng)與設(shè)計有待完善

該型潛艇系統(tǒng)采用的是槽道推進(jìn)器和無調(diào)節(jié)直流幅壓推進(jìn)電機，當(dāng)應(yīng)急推進(jìn)電機電流偏大時，系統(tǒng)沒有電機特性和負(fù)載特性偏差的調(diào)節(jié)手段。

3 整改措施

通過對推進(jìn)電機電流偏大問題的原因分析，考慮電機在艇上能進(jìn)行維修的空間，采取了如下改進(jìn)措施：第一、更換應(yīng)急推進(jìn)電機的冷卻風(fēng)機，改善電機的冷卻效果，使電機工作時的溫度穩(wěn)定在指標(biāo)規(guī)定值內(nèi)[3,4]。第二、增加勵磁調(diào)節(jié)器，直流電動機的轉(zhuǎn)速=(-)/，其中、、、、分別為電樞電壓，電樞電流，電樞電阻，電勢常數(shù)和氣隙磁通。由于氣隙磁通是由勵磁電流和磁化曲線決定的。在原電機并勵磁繞組回路中串入一個直流電源，增加電機勵磁，當(dāng)勵磁電流增加時，氣隙磁通相應(yīng)增加，從而達(dá)到降低電機轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到降低電機電流的目的。

4 對比結(jié)論

4.1整改后電機電流與首艇對比情況

整改后，重新進(jìn)行了驗證試驗，收集整理了相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行了分析，整改后本艇電機電流數(shù)據(jù)與同型首艇電機電流數(shù)據(jù)，分別見數(shù)據(jù)表2、表3。

根據(jù)整改后試驗數(shù)據(jù)和首艇試驗數(shù)據(jù)繪制電機電流隨時間變化，如圖1所示（藍(lán)色為本艇整改后電流，紫色為首艇電流）。

由圖1可以看出：1、整改后推進(jìn)電機經(jīng)過碼頭和海上試驗，電機工作一段時間后，電流穩(wěn)定在207 A，但每個工作時間段上電流值都高于首艇，且高于電機的額定電流，同時電機的功率也高于額定值，電機的參數(shù)與技術(shù)規(guī)格書比有了變化。2、雖然電機電流能穩(wěn)定工作在一個固定值，但電機的控制部分與首艇比，多了一套勵磁調(diào)節(jié)器，技術(shù)狀態(tài)有了變化。

圖1 整改后與首艇電流對比圖

4.2本艇整改前后對比情況

右應(yīng)急推進(jìn)電機加裝勵磁調(diào)節(jié)器后，依據(jù)整改前后的試驗數(shù)據(jù)，繪制了電機轉(zhuǎn)速隨時間變化和電流隨時間變化圖表，見圖2、圖3（藍(lán)色為原電機的轉(zhuǎn)速和電流，紫色為增加勵磁調(diào)節(jié)器后轉(zhuǎn)速和電流）。

圖2轉(zhuǎn)速對比圖

圖3電流對比圖

由圖2、3可以看出，增加勵磁調(diào)節(jié)器前，電機的轉(zhuǎn)速和電流隨時間變化不斷增加且不穩(wěn)定；增加勵磁調(diào)節(jié)器后，開始階段電流上升，電機運轉(zhuǎn)一段時間后，電機轉(zhuǎn)速和電流趨于穩(wěn)定。在碼頭和海上試驗時，電機工作正常，后續(xù)對左應(yīng)急推進(jìn)電機也增加了勵磁調(diào)節(jié)器，試驗情況和右機相同。經(jīng)試驗驗證，通過增加勵磁調(diào)節(jié)器改變電機的工作電流是可行的方案，可達(dá)到降低電機轉(zhuǎn)速和電流的目的。

5 思考

5.1故障分析要注重關(guān)聯(lián)性，把握故障現(xiàn)象的本質(zhì)問題

設(shè)備的故障現(xiàn)象總是存在一定因果關(guān)系，加強對相關(guān)聯(lián)設(shè)備的了解，進(jìn)一步把握故障規(guī)律，能夠為排解問題提供客觀上的數(shù)據(jù)及狀況依據(jù)，避免在分析故障時走彎路，提高工作的時效性。

5.2加強建造過程中的質(zhì)量控制，提高航行試驗效能

在裝備的施工設(shè)計以及船臺建造、檢驗過程中要加強質(zhì)量控制，查找薄弱環(huán)節(jié)，盡可能的使故障問題得以暴露、解決，減少航行試驗過程中的故障發(fā)生頻次，縮短試驗周期，提高航行試驗效能，確保提供給部隊的裝備頂用、耐用、實用。

5.3開展充分試驗

充分試驗是檢驗裝備質(zhì)量的根本途徑。要求每臺設(shè)備在出廠前，應(yīng)進(jìn)行充分的臺架試驗，對各項指標(biāo)進(jìn)行檢測，要制定切實可行的試驗方法與質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，加強相關(guān)試驗技術(shù)保障手段研究與應(yīng)用[5]，確保設(shè)備工作可靠性和穩(wěn)定性試驗標(biāo)準(zhǔn)可信、方法科學(xué)、結(jié)論準(zhǔn)確。

5.4對技術(shù)狀態(tài)變化設(shè)備技術(shù)閉環(huán)

潛艇上的設(shè)備在部隊使用過程中，會出現(xiàn)一些故障，經(jīng)維修后對于那些技術(shù)參數(shù)和原理結(jié)構(gòu)沒有改變的設(shè)備，應(yīng)做相應(yīng)的記載。但對于如此次電機勵磁電路的整改，整改后設(shè)備的原理和技術(shù)參數(shù)發(fā)生了變化，針對這些改變，技術(shù)責(zé)任單位應(yīng)進(jìn)行可行性論證和特性試驗，同時要將改變后的設(shè)備技術(shù)狀況和參數(shù)上報相關(guān)部門，經(jīng)批準(zhǔn)后重新下發(fā)設(shè)備技術(shù)說明，并將更改后的技術(shù)資料備案，技術(shù)上閉環(huán)。

[1] 譚達(dá)明. 內(nèi)燃機振動控制[M]. 成都:西南交通大學(xué)出版社, 1993.

[2] 張世義. 汽車動力傳動系統(tǒng)雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器特性分析[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2007,(9):120-124.

[3] Plint M, Martyr A. Engine testing theory and practice[M]. 2nd Edition. London: Butterworth and Heinemann, 1999.

[4] 陳舉華, 秦惠芳, 于浩. 小子樣機械系統(tǒng)可靠性分析與預(yù)測研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報, 1999, 30(6): 31-35.

[5] 陳舉華. 機械結(jié)構(gòu)模糊優(yōu)化設(shè)計方法[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2001. 162-163.

Research on Overcurrent Occurred in Emergency Propulsion Motor

Zhu Guangcheng, Han Xiling

（No.92337 of PLA, Dalian 116023, Liaoning, China）

TM346

A

1003-4862（2017）05-0063-03

2016-12-15

朱廣成（1966-），男，高級工程師。研究方向：艦艇機械與電氣。