1、問題提出
隨著青島港10萬t和20萬t礦石系統的快速發展，青島港集團不斷加大對煤炭和礦石裝卸系統生產工藝的優化，煤炭裝卸系統已經由單一的煤炭裝卸作業發展成為承載著煤炭和礦石雙重裝卸作業的重要系統。尤其在礦石轉水作業中，煤炭系統的設備承擔著越來越重要的任務，月轉水量達200萬t，設備利用率高達60%以上，這給設備管理提出了嚴峻的考驗。經過長達20 a的運行，系統設備陸續暴露出故障隱患，白2005年開始，每年約有5臺以上的帶式輸送機高壓電動機m現故障。公司僅有的3臺備件捉襟見肘，一度引起設備管理恐慌，經過長時間的高壓電動機的國產化，這一問題才得以緩解。但是由于新的電動機參數與原裝西門子高壓電動機不匹配，時常出現帶載啟動困難的現象。因此，被迫再次更換并使用修復的西門子電動機。
2、研究分析
由于煤系統電動機經過近20 a的運行，很多人認為故障的出現是長期運行疲勞的結果，這種思想阻礙了對電動機的故障研究。
從理論上講，電動機的振動一般分為2種情況：一是電磁方面的原因，當異步電動機轉子處于定子膛內，氣隙嚴重不對稱時，由氣隙磁阻的不一致造成膛內磁勢不平衡，運行時產生振動；二是機械原因引起的振動，包括轉子機械不平衡產生的振動，電動機的零部件磨損或失效（如軸承嚴重磨損）產生的振動，聯軸器不對中產生的振動，電動機安裝基礎不平或不實等。據資料統計表明，大中型異步電動機運行中出現振動，大部分由機械方面的原因引起。
對青島港煤系統2007年底- 2008年間的5臺故障電動機進行研究，其共同特點如表1所示，幾乎所有電動機的內部定子磁泥脫落；大部分定、轉子之間產生摩擦，造成定子繞組燒毀；部分轉子籠條熔化；電動機的負載端和非負載端的軸承套磨損超標；故障前，有徑向跳動現象。
針對上述現象并結合電動機的結構，做出如下判斷：
1)煤炭系統高壓電動機功率有200 kW、250kW、300 kW 3種，盡管功率不同，但是，為了便于備件的統一，滿足應急情況下的互換性，在設計時，所有不同功率的電動機均設計為統一的機座及外形尺寸，并且采用了長軸設計。這可能會導致轉子在長期的運行中產生彎曲。
2)電動機的磁泥脫落，說明有外力存在，導致了電動機定子線圈的異常振動。
3)所有軸承潤滑良好，但軸承套卻磨損超標，其中1盤軸承內圈開裂，也懷疑有外力存在。
4)部分高壓電動機的鼠籠條熔斷，可能存在頻繁啟動，造成轉子籠條通過大電流所致。
基于以上判斷，對帶式輸送機的驅動部位進行了實地觀察和調研，發現：
1)有振動的高壓電動機多伴有所驅動的減速箱的輸入軸有滲油的現象。
2)經過與現場運行人員交流得知，為壓縮生產時間，在流程轉換或超載停機的情況下，確實經常存在高壓電動機帶載頻繁啟動的現象。
3)制動器的制動輪內部有嚴重的礦石粉塵囤積現象，部分位置厚度達25 -30 mm，多數位置厚度達到20 mm。
隨即對制動輪內的礦粉積塵進行了清理，電動機的振幅有明顯的減小。由此認為：造成電動機磁泥脫落以及轉子掃膛的主要原因應該與制動輪內不均衡的積塵造成的偏心干擾力有關。于是對礦粉的密度進行了測量，達2.0t/m3。將制動輪內的礦粉按照分布情況進行測量，測得異常突出點的體積約為70×70×20mm3，經計算，此處的偏心質量m=0.196 kg，偏心距e=25 cm，將此電動機驅動部位簡化成圖1所示，由于偏心質量的存在，電動機的軸端制動輪處于受迫振動狀態，電動機的轉速為1000 r/min。根據《理論力學》中受迫激振力的力幅計算公式
該電動機的軸頭直徑φ=90mm，這個干擾力相當大，由此推斷：
1)由于干擾力的存在，電動機長期運行過程中，會導致端部軸承套及軸承磨損加劇，軸承磨損后，致使電動機的磁隙不均、電動機轉子及其附帶的液力偶合器、制動器等重心會偏移中心，致使振動進一步加劇，從而導致定子的磁泥松脫。嚴重時，導致電動機轉子軸彎曲、電動機轉子掃膛、定子線圈燒毀等惡性故障。
2)頻繁的帶載啟動，導致了啟動時轉子的電流加劇，從而出現轉子籠條熔斷現象。
3、建議對策
針對以上的分析，結合煤炭系統設備使用的年限，該系統的電動機基本處于中后期管理階段，故障率處于上升期，因此，提出如下建議：
1)繼續研究電動機備件的國產化，避免m現電動機故障問題集中爆發造成的措手不及。
2)在同一條輸送機上盡量采用同一型號電動機，避免因參數不同導致的電動機啟動時出力不均造成的停機現象。另外，應注意變電所內相關保護裝置的電氣參數匹配問題。
3)有計劃地將目前存在振動的電動機拆卸下來，進行保養。在未出現電動機磁泥脫落、電動機掃膛之前，對電動機進行全面專業檢測，更換存在問題的部件（如軸承），修復超標的尺寸（如軸承套孔、軸徑、轉子直線度等）。
4)要建章立制，形成運行人員班班檢查清理規章制度，加強對運行電動機的檢查檢測力度，利用作業間隙，及時清除制動輪內的積塵。
5)加強技術改造，建議加強對電動機制動輪處的研究，在制動輪內安裝清除物料的清掃裝置，對于作業過程中的灰塵及時加以清理。
6)杜絕輸送機帶載啟動現象，高壓電動機停機后，再次啟動時應給予10min以上的電動機冷卻時間，避免反復啟動造成電流沖擊，導致鼠籠條熔斷現象。
4、結束語
針對提出的建議，公司從管理制度和技術改造2方面加強了研究，采取了比較有效的措施，2008年底至今，再沒有出現過電動機因為掃膛造成的定、轉子燒毀的故障，有力保障了流程設備的安全正常運轉。
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