1、问题提出
随着青岛港10万t和20万t矿石系统的快速发展，青岛港集团不断加大对煤炭和矿石装卸系统生产工艺的优化，煤炭装卸系统已经由单一的煤炭装卸作业发展成为承载着煤炭和矿石双重装卸作业的重要系统。尤其在矿石转水作业中，煤炭系统的设备承担着越来越重要的任务，月转水量达200万t，设备利用率高达60%以上，这给设备管理提出了严峻的考验。经过长达20 a的运行，系统设备陆续暴露出故障隐患，白2005年开始，每年约有5台以上的带式输送机高压电动机m现故障。公司仅有的3台备件捉襟见肘，一度引起设备管理恐慌，经过长时间的高压电动机的国产化，这一问题才得以缓解。但是由于新的电动机参数与原装西门子高压电动机不匹配，时常出现带载启动困难的现象。因此，被迫再次更换并使用修复的西门子电动机。
2、研究分析
由于煤系统电动机经过近20 a的运行，很多人认为故障的出现是长期运行疲劳的结果，这种思想阻碍了对电动机的故障研究。
从理论上讲，电动机的振动一般分为2种情况：一是电磁方面的原因，当异步电动机转子处于定子膛内，气隙严重不对称时，由气隙磁阻的不一致造成膛内磁势不平衡，运行时产生振动；二是机械原因引起的振动，包括转子机械不平衡产生的振动，电动机的零部件磨损或失效（如轴承严重磨损）产生的振动，联轴器不对中产生的振动，电动机安装基础不平或不实等。据资料统计表明，大中型异步电动机运行中出现振动，大部分由机械方面的原因引起。
对青岛港煤系统2007年底- 2008年间的5台故障电动机进行研究，其共同特点如表1所示，几乎所有电动机的内部定子磁泥脱落；大部分定、转子之间产生摩擦，造成定子绕组烧毁；部分转子笼条熔化；电动机的负载端和非负载端的轴承套磨损超标；故障前，有径向跳动现象。
针对上述现象并结合电动机的结构，做出如下判断：
1)煤炭系统高压电动机功率有200 kW、250kW、300 kW 3种，尽管功率不同，但是，为了便于备件的统一，满足应急情况下的互换性，在设计时，所有不同功率的电动机均设计为统一的机座及外形尺寸，并且采用了长轴设计。这可能会导致转子在长期的运行中产生弯曲。
2)电动机的磁泥脱落，说明有外力存在，导致了电动机定子线圈的异常振动。
3)所有轴承润滑良好，但轴承套却磨损超标，其中1盘轴承内圈开裂，也怀疑有外力存在。
4)部分高压电动机的鼠笼条熔断，可能存在频繁启动，造成转子笼条通过大电流所致。
基于以上判断，对带式输送机的驱动部位进行了实地观察和调研，发现：
1)有振动的高压电动机多伴有所驱动的减速箱的输入轴有渗油的现象。
2)经过与现场运行人员交流得知，为压缩生产时间，在流程转换或超载停机的情况下，确实经常存在高压电动机带载频繁启动的现象。
3)制动器的制动轮内部有严重的矿石粉尘囤积现象，部分位置厚度达25 -30 mm，多数位置厚度达到20 mm。
随即对制动轮内的矿粉积尘进行了清理，电动机的振幅有明显的减小。由此认为：造成电动机磁泥脱落以及转子扫膛的主要原因应该与制动轮内不均衡的积尘造成的偏心干扰力有关。于是对矿粉的密度进行了测量，达2.0t/m3。将制动轮内的矿粉按照分布情况进行测量，测得异常突出点的体积约为70×70×20mm3，经计算，此处的偏心质量m=0.196 kg，偏心距e=25 cm，将此电动机驱动部位简化成图1所示，由于偏心质量的存在，电动机的轴端制动轮处于受迫振动状态，电动机的转速为1000 r/min。根据《理论力学》中受迫激振力的力幅计算公式
该电动机的轴头直径φ=90mm，这个干扰力相当大，由此推断：
1)由于干扰力的存在，电动机长期运行过程中，会导致端部轴承套及轴承磨损加剧，轴承磨损后，致使电动机的磁隙不均、电动机转子及其附带的液力偶合器、制动器等重心会偏移中心，致使振动进一步加剧，从而导致定子的磁泥松脱。严重时，导致电动机转子轴弯曲、电动机转子扫膛、定子线圈烧毁等恶性故障。
2)频繁的带载启动，导致了启动时转子的电流加剧，从而出现转子笼条熔断现象。
3、建议对策
针对以上的分析，结合煤炭系统设备使用的年限，该系统的电动机基本处于中后期管理阶段，故障率处于上升期，因此，提出如下建议：
1)继续研究电动机备件的国产化，避免m现电动机故障问题集中爆发造成的措手不及。
2)在同一条输送机上尽量采用同一型号电动机，避免因参数不同导致的电动机启动时出力不均造成的停机现象。另外，应注意变电所内相关保护装置的电气参数匹配问题。
3)有计划地将目前存在振动的电动机拆卸下来，进行保养。在未出现电动机磁泥脱落、电动机扫膛之前，对电动机进行全面专业检测，更换存在问题的部件（如轴承），修复超标的尺寸（如轴承套孔、轴径、转子直线度等）。
4)要建章立制，形成运行人员班班检查清理规章制度，加强对运行电动机的检查检测力度，利用作业间隙，及时清除制动轮内的积尘。
5)加强技术改造，建议加强对电动机制动轮处的研究，在制动轮内安装清除物料的清扫装置，对于作业过程中的灰尘及时加以清理。
6)杜绝输送机带载启动现象，高压电动机停机后，再次启动时应给予10min以上的电动机冷却时间，避免反复启动造成电流冲击，导致鼠笼条熔断现象。
4、结束语
针对提出的建议，公司从管理制度和技术改造2方面加强了研究，采取了比较有效的措施，2008年底至今，再没有出现过电动机因为扫膛造成的定、转子烧毁的故障，有力保障了流程设备的安全正常运转。
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