青島港煤輸送系統(tǒng)于1993年投產(chǎn)，共有帶式輸送機(jī)29條。輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置所用的高壓電動(dòng)機(jī)全部采用德國(guó)西門子電動(dòng)機(jī)，液力偶合器為日本神鋼的產(chǎn)品，制動(dòng)器為日本安川的產(chǎn)品，傳動(dòng)采用的是弗蘭德減速器，該類驅(qū)動(dòng)裝置共計(jì)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(tuán)不斷加大對(duì)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(dān)著越來越重要的任務(wù)，月轉(zhuǎn)水量達(dá)200萬t，設(shè)備利用率高達(dá)60%以上，這給設(shè)備管理提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)20 a的運(yùn)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(tái)以上的帶式輸送機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)m現(xiàn)故障。公司僅有的3臺(tái)備件捉襟見肘，一度引起設(shè)備管理恐慌，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的高壓電動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化，這一問題才得以緩解。但是由于新的電動(dòng)機(jī)參數(shù)與原裝西門子高壓電動(dòng)機(jī)不匹配，時(shí)常出現(xiàn)帶載啟動(dòng)困難的現(xiàn)象。因此，被迫再次更換并使用修復(fù)的西門子電動(dòng)機(jī)。
2、研究分析
    由于煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過近20 a的運(yùn)行，很多人認(rèn)為故障的出現(xiàn)是長(zhǎng)期運(yùn)行疲勞的結(jié)果，這種思想阻礙了對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障研究。
    從理論上講，電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)一般分為2種情況：一是電磁方面的原因，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子處于定子膛內(nèi)，氣隙嚴(yán)重不對(duì)稱時(shí)，由氣隙磁阻的不一致造成膛內(nèi)磁勢(shì)不平衡，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)；二是機(jī)械原因引起的振動(dòng)，包括轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的零部件磨損或失效（如軸承嚴(yán)重磨損）產(chǎn)生的振動(dòng)，聯(lián)軸器不對(duì)中產(chǎn)生的振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)安裝基礎(chǔ)不平或不實(shí)等。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明，大中型異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)，大部分由機(jī)械方面的原因引起。
    對(duì)青島港煤系統(tǒng)2007年底- 2008年間的5臺(tái)故障電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，其共同特點(diǎn)如表1所示，幾乎所有電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的負(fù)載端和非負(fù)載端的軸承套磨損超標(biāo)；故障前，有徑向跳動(dòng)現(xiàn)象。
    針對(duì)上述現(xiàn)象并結(jié)合電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，做出如下判斷：
    1)煤炭系統(tǒng)高壓電動(dòng)機(jī)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(yīng)急情況下的互換性，在設(shè)計(jì)時(shí)，所有不同功率的電動(dòng)機(jī)均設(shè)計(jì)為統(tǒng)一的機(jī)座及外形尺寸，并且采用了長(zhǎng)軸設(shè)計(jì)。這可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)期的運(yùn)行中產(chǎn)生彎曲。
    2)電動(dòng)機(jī)的磁泥脫落，說明有外力存在，導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)定子線圈的異常振動(dòng)。
    3)所有軸承潤(rùn)滑良好，但軸承套卻磨損超標(biāo)，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(dòng)機(jī)的鼠籠條熔斷，可能存在頻繁啟動(dòng)，造成轉(zhuǎn)子籠條通過大電流所致。
    基于以上判斷，對(duì)帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部位進(jìn)行了實(shí)地觀察和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)：
    1)有振動(dòng)的高壓電動(dòng)機(jī)多伴有所驅(qū)動(dòng)的減速箱的輸入軸有滲油的現(xiàn)象。
    2)經(jīng)過與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員交流得知，為壓縮生產(chǎn)時(shí)間，在流程轉(zhuǎn)換或超載停機(jī)的情況下，確實(shí)經(jīng)常存在高壓電動(dòng)機(jī)帶載頻繁啟動(dòng)的現(xiàn)象。
    3)制動(dòng)器的制動(dòng)輪內(nèi)部有嚴(yán)重的礦石粉塵囤積現(xiàn)象，部分位置厚度達(dá)25 -30 mm，多數(shù)位置厚度達(dá)到20 mm。
    隨即對(duì)制動(dòng)輪內(nèi)的礦粉積塵進(jìn)行了清理，電動(dòng)機(jī)的振幅有明顯的減小。由此認(rèn)為：造成電動(dòng)機(jī)磁泥脫落以及轉(zhuǎn)子掃膛的主要原因應(yīng)該與制動(dòng)輪內(nèi)不均衡的積塵造成的偏心干擾力有關(guān)。于是對(duì)礦粉的密度進(jìn)行了測(cè)量，達(dá)2.0t/m3。將制動(dòng)輪內(nèi)的礦粉按照分布情況進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得異常突出點(diǎn)的體積約為70×70×20mm3，經(jīng)計(jì)算，此處的偏心質(zhì)量m=0.196 kg，偏心距e=25 cm，將此電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部位簡(jiǎn)化成圖1所示，由于偏心質(zhì)量的存在，電動(dòng)機(jī)的軸端制動(dòng)輪處于受迫振動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000 r/min。根據(jù)《理論力學(xué)》中受迫激振力的力幅計(jì)算公式
    該電動(dòng)機(jī)的軸頭直徑φ=90mm，這個(gè)干擾力相當(dāng)大，由此推斷：
    1)由于干擾力的存在，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，會(huì)導(dǎo)致端部軸承套及軸承磨損加劇，軸承磨損后，致使電動(dòng)機(jī)的磁隙不均、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其附帶的液力偶合器、制動(dòng)器等重心會(huì)偏移中心，致使振動(dòng)進(jìn)一步加劇，從而導(dǎo)致定子的磁泥松脫。嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸彎曲、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛、定子線圈燒毀等惡性故障。
2)頻繁的帶載啟動(dòng)，導(dǎo)致了啟動(dòng)時(shí)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(duì)策
    針對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)備件的國(guó)產(chǎn)化，避免m現(xiàn)電動(dòng)機(jī)故障問題集中爆發(fā)造成的措手不及。
    2)在同一條輸送機(jī)上盡量采用同一型號(hào)電動(dòng)機(jī)，避免因參數(shù)不同導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)出力不均造成的停機(jī)現(xiàn)象。另外，應(yīng)注意變電所內(nèi)相關(guān)保護(hù)裝置的電氣參數(shù)匹配問題。
    3)有計(jì)劃地將目前存在振動(dòng)的電動(dòng)機(jī)拆卸下來，進(jìn)行保養(yǎng)。在未出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)磁泥脫落、電動(dòng)機(jī)掃膛之前，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面專業(yè)檢測(cè)，更換存在問題的部件（如軸承），修復(fù)超標(biāo)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(yùn)行人員班班檢查清理規(guī)章制度，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的檢查檢測(cè)力度，利用作業(yè)間隙，及時(shí)清除制動(dòng)輪內(nèi)的積塵。
    5)加強(qiáng)技術(shù)改造，建議加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)輪處的研究，在制動(dòng)輪內(nèi)安裝清除物料的清掃裝置，對(duì)于作業(yè)過程中的灰塵及時(shí)加以清理。
    6)杜絕輸送機(jī)帶載啟動(dòng)現(xiàn)象，高壓電動(dòng)機(jī)停機(jī)后，再次啟動(dòng)時(shí)應(yīng)給予10min以上的電動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)間，避免反復(fù)啟動(dòng)造成電流沖擊，導(dǎo)致鼠籠條熔斷現(xiàn)象。
4、結(jié)束語(yǔ)
    針對(duì)提出的建議，公司從管理制度和技術(shù)改造2方面加強(qiáng)了研究，采取了比較有效的措施，2008年底至今，再?zèng)]有出現(xiàn)過電動(dòng)機(jī)因?yàn)閽咛旁斐傻亩�、轉(zhuǎn)子燒毀的故障，有力保障了流程設(shè)備的安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
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