青島港煤輸送系統(tǒng)于1993年投產(chǎn)，共有
帶式輸送機29條。輸送機驅(qū)動裝置所用的高壓電動機全部采用德國西門子電動機，液力偶合器為日本神鋼的產(chǎn)品，制動器為日本安川的產(chǎn)品，傳動采用的是弗蘭德減速器，該類驅(qū)動裝置共計51套。
1、問題提出
隨著青島港10萬t和20萬t礦石系統(tǒng)的快速發(fā)展，青島港集團不斷加大對煤炭和礦石裝卸系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，煤炭裝卸系統(tǒng)已經(jīng)由單一的煤炭裝卸作業(yè)發(fā)展成為承載著煤炭和礦石雙重裝卸作業(yè)的重要系統(tǒng)。尤其在礦石轉(zhuǎn)水作業(yè)中，煤炭系統(tǒng)的設(shè)備承擔著越來越重要的任務(wù)，月轉(zhuǎn)水量達200萬t，設(shè)備利用率高達60%以上，這給設(shè)備管理提出了嚴峻的考驗。經(jīng)過長達20 a的運行，系統(tǒng)設(shè)備陸續(xù)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(xiàn)故障。公司僅有的3臺備件捉襟見肘，一度引起設(shè)備管理恐慌，經(jīng)過長時間的高壓電動機的國產(chǎn)化，這一問題才得以緩解。但是由于新的電動機參數(shù)與原裝西門子高壓電動機不匹配，時常出現(xiàn)帶載啟動困難的現(xiàn)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(tǒng)電動機經(jīng)過近20 a的運行，很多人認為故障的出現(xiàn)是長期運行疲勞的結(jié)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(zhuǎn)子處于定子膛內(nèi)，氣隙嚴重不對稱時，由氣隙磁阻的不一致造成膛內(nèi)磁勢不平衡，運行時產(chǎn)生振動；二是機械原因引起的振動，包括轉(zhuǎn)子機械不平衡產(chǎn)生的振動，電動機的零部件磨損或失效（如軸承嚴重磨損）產(chǎn)生的振動，聯(lián)軸器不對中產(chǎn)生的振動，電動機安裝基礎(chǔ)不平或不實等。據(jù)資料統(tǒng)計表明，大中型異步電動機運行中出現(xiàn)振動，大部分由機械方面的原因引起。
對青島港煤系統(tǒng)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(nèi)部定子磁泥脫落；大部分定、轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生摩擦，造成定子繞組燒毀；部分轉(zhuǎn)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(xiàn)象。
針對上述現(xiàn)象并結(jié)合電動機的結(jié)構(gòu)，做出如下判斷：
1)煤炭系統(tǒng)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(tǒng)一，滿足應急情況下的互換性，在設(shè)計時，所有不同功率的電動機均設(shè)計為統(tǒng)一的機座及外形尺寸，并且采用了長軸設(shè)計。這可能會導致轉(zhuǎn)子在長期的運行中產(chǎn)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(nèi)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(zhuǎn)子籠條通過大電流所致。
基于以上判斷，對帶式輸送機的驅(qū)動部位進行了實地觀察和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)：
1)有振動的高壓電動機多伴有所驅(qū)動的減速箱的輸入軸有滲油的現(xiàn)象。
2)經(jīng)過與現(xiàn)場運行人員交流得知，為壓縮生產(chǎn)時間，在流程轉(zhuǎn)換或超載停機的情況下，確實經(jīng)常存在高壓電動機帶載頻繁啟動的現(xiàn)象。
3)制動器的制動輪內(nèi)部有嚴重的礦石粉塵囤積現(xiàn)象，部分位置厚度達25 -30 mm，多數(shù)位置厚度達到20 mm。
隨即對制動輪內(nèi)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(zhuǎn)子掃膛的主要原因應該與制動輪內(nèi)不均衡的積塵造成的偏心干擾力有關(guān)。于是對礦粉的密度進行了測量，達2.0t/m3。將制動輪內(nèi)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(jīng)計算，此處的偏心質(zhì)量m=0.196 kg，偏心距e=25 cm，將此電動機驅(qū)動部位簡化成圖1所示，由于偏心質(zhì)量的存在，電動機的軸端制動輪處于受迫振動狀態(tài)，電動機的轉(zhuǎn)速為1000 r/min。根據(jù)《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(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸彎曲、電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的電流加劇，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)子籠條熔斷現(xiàn)象。
3、建議對策
針對以上的分析，結(jié)合煤炭系統(tǒng)設(shè)備使用的年限，該系統(tǒng)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(xù)研究電動機備件的國產(chǎn)化，避免m現(xiàn)電動機故障問題集中爆發(fā)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(shù)不同導致的電動機啟動時出力不均造成的停機現(xiàn)象。另外，應注意變電所內(nèi)相關(guān)保護裝置的電氣參數(shù)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(yǎng)。在未出現(xiàn)電動機磁泥脫落、電動機掃膛之前，對電動機進行全面專業(yè)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(zhuǎn)子直線度等）。
4)要建章立制，形成運行人員班班檢查清理規(guī)章制度，加強對運行電動機的檢查檢測力度，利用作業(yè)間隙，及時清除制動輪內(nèi)的積塵。
5)加強技術(shù)改造，建議加強對電動機制動輪處的研究，在制動輪內(nèi)安裝清除物料的清掃裝置，對于作業(yè)過程中的灰塵及時加以清理。
6)杜絕輸送機帶載啟動現(xiàn)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(xiàn)象。
4、結(jié)束語
針對提出的建議，公司從管理制度和技術(shù)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(xiàn)過電動機因為掃膛造成的定、轉(zhuǎn)子燒毀的故障，有力保障了流程設(shè)備的安全正常運轉(zhuǎn)。
（轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源輸送機
http://m.basi2.com/shusong/）
