汽车测试：您要走哪条路？

简介

通用汽车公司艾里逊变速箱是全球领先的商用车自动变速箱、混合动力推进系统以及相关零部件和服务的设计、制造和销售商，产品广泛应用于公路卡车、公共汽车、非公路设备和军用车辆。 艾里逊变速箱公司隶属于通用汽车动力总成部门，除位于印第安纳州印第安纳波利斯的总部外，还在荷兰、日本、中国、新加坡和巴西设有国际地区办事处，并通过拥有 1500 名成员的分销商和经销商网络在 80 多个国家开展业务。

全面电机维护 (TMM) 概念是一项从电机库存和交付到电机测试和可靠性的日常策略。

优质网络计划维护

艾里逊变速箱遵循通用汽车北美公司 (GMNA) 联合汽车工人质量网络计划维护 (QNPM) 流程。 该计划提供了一个共同的流程和一致的结构，以确保设备、机械、工具和设施以安全的方式运行，并能以具有竞争力的方式生产出满足客户需求的产品。 有一些操作原则确定了 QNPM 共同流程的基本方向。 在整个规划和实施过程中都参考了这些原则，以确保所有活动都以实现以下目标为重 点：

在全球移动网络、部门和工厂层面提供持续支持和指导

确保生产部门是计划维护的所有者和倡导者。

为所有员工创造参与过程的机会

落实操作员参与理念

进行主动维护。

在安全、质量、产量和成本方面达到世界一流水平。

支持持续改进

计划维护中有十二个相互依存的要素，它们是成功维护过程不可或缺的组成部分。 每个要素都对其他要素起到促进和支持作用。 这些相关要素共同构成了计划维护流程的基础（图 1）：

人员参与和组织

财务监督和控制

备件供应

培训

通信

故障应急响应

定期维护

建筑工程

维护工具和设备的可用性

可靠性和可维护性

内务和清洁

生产维护合作伙伴

发动机供应商合作伙伴计划

商品管理 “是艾里逊变速箱与主要电机供应商合作计划的术语。 实现的一些主要功能包括提高服务质量、降低运营和库存成本。 储存的艾里逊备用库存电机存放在供应商的仓库中。 随后，供应商每月与埃里森人员会面，报告采购、更换、交货时间以及硬性和软性节约情况（图 2）。

通过将电机电路分析 (MCA) 作为电机项目中的一项技术（红外线、振动、超声波等），埃里森可以更准确地满足客户的需求和期望。 在将电机拆卸并送往供应商的电机维修车间之前，即使经验有限，也能在几分钟内对电机进行测试。 在评估电机时，内部 MCA 测试和供应商参与的根本原因分析发挥着重要作用。 电机维修完成后，供应商会向艾里逊提供一份维修和维修原因报告。 如果故障是由污染引起的，电机车间供应商会收集定子绕组内的污染样本，并将其交给艾里逊技术部门进行实验室分析。 所有这些信息都有助于公司解决电机问题和故障的根本原因。

在一个部门，一个伺服电机在 10 个月内发生了 17 次故障。 该供应商被要求协助确定根本原因和纠正行动计划。 电机位于潮湿恶劣的地方，那里有大量冷却液。 供应商建议在电机轴上安装一个吊环，并采用特殊的密封工艺，以防止电机过早失效。 该公司的电机供应商用黄色条纹标明了这些改装，以示电机经过改装（图 3）。 迄今为止，该伺服电机还没有出现过因污染而导致绕组故障的情况。

事实证明，与汽车修理厂的合作非常有效。 艾里逊可以每周 7 天、每天 24 小时拨打电话，以便在两小时内将储存的电机运送到码头（图 4）。 响应时间对于规划生产计划非常宝贵。 艾里逊还能接触到电机供应商的主题专家。 因此，我们将供应商视为可靠性工具箱的一部分。 最终，电机车间供应商要对艾里逊变速箱的商品管理团队负责，该团队由 QNPM 代表、电机车间和可靠性部门的电工、备件团队、维护主管以及财务部门的人员组成。

MCA 概览

艾里逊变速箱公司的电机项目是运营中的重要组成部分。 有了 MCA，可以对出现问题的电机进行测试以确认故障，然后将其拆卸并送出维修。 如果找不到电机问题，电工会帮助维修技术人员找到根本原因。 对于难以安装的电机，在请机器维修人员安装之前要进行测试。 供应商仓库中的电机每季度进行一次 MCA 测试。 由于电机故障的反复出现，已经确定了一些路线，作为 MCA 流程的一部分，每月都会对这些电机进行测试和趋势分析。 在重建泵之前，要对带泵的电机进行测试，以确定更换电机泵组合是否比重建更经济。 2002 年期间维修或更换的各类电机的细目见图 4。

QNPM 共同维护冠军

艾里逊 UAW 联合冠军 Delbert Chafey 说：”使用电机电路分析工具使我们在制造服务领域的业务方式发生了巨大变化，并扭转了因错误判断而造成的损失，例如，判定电机坏了并简单地更换它。我们的商品经理订购更换电机的数量大幅下降，因此，制造服务机构可以提供更长的机器正常运行时间。其结果是以更具竞争力的价格提供了更多的零部件，扩大了技术基础，更好地利用了（故障根源分析）RCFA，并为我们的技术团队带来了更大的信心。更长的正常运行时间 + 节约 + 训练有素的技工 + 技术工具箱中的好工具 = 成功。完美的组合！”

艾里逊变速箱 QNPM 联合冠军 Terry Bowen 参加了 2001 年通用汽车 QNPM 研讨会上的电机电路分析研讨会，他认为公司可以从技术部门实施的 MCA 计划中获益。 2001 年 5 月，在汽车修理厂的一次演讲中，Bowen 承认了该工具的重要性，并表示艾里逊公司已经购买了三个。

在购买 ALL-TEST Pro™ 电机电路分析仪之前，分析电机需要大量的猜测。 有时，在没有对问题进行全面诊断的情况下，电机就会被送往供应商处。 在供应商进行测试后，报告会显示 “未发现问题”。现在，随着 MCA 计划的实施，Allison 发现机器的正常运行时间延长了，”未发现问题 “的报告也减少了。

约有 50 名埃里森技工正在通过戴夫-汉弗莱（Dave Humphrey）教授的八小时内部课程，接受有关应用和使用 MCA 仪器的培训。 参与培训的工种包括电工、动力室固定工程师、空调和维修主管。

电机问题

使用 MCA 发现的电机定子故障包括匝间故障、相间故障、线圈间故障、接地故障和转子故障。 转子故障在 4160 伏而不是 480 伏的电机中更为常见，主要表现为转子杆断裂、偏心和铸件空洞。 通过查看 ALL-TEST ProTM MCA 设备上的相位角和电流频率可以识别定子故障。 通过比较每个相位的绕组电阻，可以看到高电阻连接。 接地故障可通过对地绝缘测试发现。 通过相互比较阻抗和电感读数，可以观察到污染情况，污染范围包括冷却液、油和水以及过载绕组。 伺服电机上的污染会在故障发生前几个月开始显现其不良影响。 总的趋势是，会出现显示面板上有过流情况的维修电话。 在通过艾里逊坐标测量机系统对工单进行回溯和跟踪后发现，过电流故障很可能会更频繁地出现，从而需要下达更换伺服电机的工单。 地区规划人员已收到通知，提醒他们注意过流情况，以及如何在伺服电机完全失灵之前检测到过流情况。 与被动行动相比，有计划的维护可以避免成本。 与完全倒卷相比，电机车间的清洁浸泡和烘烤更便宜、更有效。

适用的成本规避电子表格按以下方式在 QNPM 网络中依次共享：

已发出 MCA 工单

电工对电机现场的回应

对多重标准分析测试进行分析并做出判断

实施行动计划。 例如，如果使用 MCA 对伺服电机进行了良好测试，则会启动根本原因调查，以检查是否存在其他故障原因，如保险丝、可控硅、驱动器、电缆或电机连接件烧毁。 如果要更换电缆，则根据维护历史记录（表 1）对主动和被动的成本进行比较。

艾里逊变速箱公司更倾向于主动维护，而不是被动维护，尤其是从财务角度考虑。 例如，2002 年艾里逊公司因实施管理和监督计划而节省的费用总额为 307,664 美元（图 6）。

单相测试

在测试三相电机时，ALL-TEST Pro™ MCA 设备可以很好地进行绕组之间的比较。 但单相测试又如何呢？ 怎么，工业应用中不再使用单相电了吗？ 艾里逊在许多应用中都使用直流电机，这种电机有一组磁场绕组（两根导线）以及内极和电枢（两根导线）。 工程测试部门使用涡流测功机对所有制造的变速器进行模拟负载测试，这些变速器也有两套绕组，只有两根导线。 这两种电线设备如何比较？ 首先对绕组进行 MCA 测试，然后将信息与铭牌信息一起存储到数据库中，以识别同类电机。 最后，比较同类绕组，有问题的绕组就会暴露出来。 (表 2）。

案例研究

图 7：使用 MCA 测试加工中心

案例研究 1 红外热成像技术（IR）

一名电工在预测红外线路时发现电机发热。 电机是一台 7.5 马力的冷却剂泵，共有五台相同的机器。 提交了进行电机电路分析的工单，随后完成了电机电路分析，分析表明电机没有问题。 振动分析工单已经下达，结果表明轴承故障导致温度升高。 冷却剂泵已更换，温度与同组机器一致。 这台特殊的机床是变速箱壳体的加工中心。 从历史上看，冷却泵电机一旦发生故障，就会造成生产损失，甚至可能导致装配作业停机。

案例研究 2：MCA 与 DMM 以及绝缘对地测试

一名电工在预测红外线路时，发现一台有 4 个钻头的机器上的 5 马力电机发热，正在进行钻孔作业。 通过比较阻抗和电感读数，结果显示电机绕组受到了污染。 使用 DMM 或对地绝缘测试仪无法看到阻抗或电感。 电阻和对地绝缘测试均正常。 由于仓库中没有这种型号的电机，因此将其送去维修。 为确定电机受污染的原因，进行了 MCA 分析。 电机店对电机进行了全面解剖，在敲开末端的铃铛后，很明显问题出在绕组中的液体上。 将未知液体倒入样品瓶。 汽车修理厂对绕组进行了大量维修，在确定液体是冷却液和液压油的混合物后，还对该区域进行了环氧树脂密封。 不到 24 小时，电机就被送回并安装好了。 这台机器在托架上钻出一系列孔，用于安装变速器。 如果机器运行完全失灵，装配线就会停工。 订购新电机的估计时间为三天。

案例研究 3 # 8 空气压缩机，4160 伏 1000 马力

2003 年 6 月 18 日，动力室工人向可靠性部门提供了数据，要求对 8# 空气压缩机上 4160 伏、1,000 马力电机的 ALL-TEST IV PRO™ 2000 读数进行审查和澄清。 发现电阻不平衡率为 84.5%。 先在电动机控制中心（MCC），然后在电动机连接插头上对电动机进行测试。 发现并纠正了接线片上的不良连接，将不平衡度降至 0.17%。 这一案例再次证明了 MCA 的实用性，因为压缩机上的 4160 伏接头无需拆开再装上。 电机无需拆卸并送往电机商店供应商麦克布卢姆电气公司。 这样就节省了不必要的电机维修费用和一些生产设备的压缩空气损失。

总结

电机电路分析对艾里逊产生了影响。 随着 NFPA 70E PPE 问题的临近，离线电机电路分析是非常有价值和安全的。 现在，人们对电机世界的看法可能与过去只使用万用表和对地绝缘测试仪的时代不同了。 艾里逊变速箱公司相信并信赖能够持续、正确地进行主动维护的系统。

关于作者

戴夫-汉弗莱是一名在通用汽车公司工作了 18 年的资深电工。 他的父亲是一名电气承包商，戴夫 10 岁时就开始跟随父亲工作。 在加入通用汽车之前，他曾为多家承包商工作。 戴夫获得了电机电路分析、红外热成像仪和振动分析方面的认证。 多次参加电机诊断、超声波和根本原因分析课程。 戴夫毕业于普渡大学，是一名注册电气大师。 戴夫曾在通用汽车学徒计划中教授电机、变压器、故障排除技术和国家电气规范。 目前，戴夫在艾里逊大学教授电机电路分析课程。 戴夫是本县人类家园组织的副主席，为该计划中的所有房屋提供电线。 戴夫是一个非常积极的家庭主妇和基督徒。