振動電機選型及維護措施在化工及煤化工生產裝置中的應用

蔣小東

（中煤鄂爾多斯能源化工有限公司，內蒙古鄂爾多斯 017302）

0.引言

在目前大多數化工或者煤化工生產裝置中，振動類電動機日常運行時由于設備特性，在線維護手段有限，多數為計劃性停車維護，但是此類電機基本為進口成套設備，且為獨臺電機，裝置保證長周期穩定運行，就不能經常計劃性停機維護。振動電機加注潤滑脂的方式主要有兩種：一種是采用增加自動加脂機完成，此種方式設備成本高，電動機加脂一般都是由智能控制器進行自動控制，通過維護人員在控制器上進行相關參數修改，對電機的注脂量、加注潤滑脂周期等參數進行設定，實現在線加脂，可以滿足電動機的在線定期加脂要求，但是在此過程中如自動加脂機出現故障情況，無法實現在線更換或維護，此種情況出現時則無法滿足電動機的定期在線加脂要求；另外一種是在設備檢修期間進行，此種方式無法滿足關鍵設備需要長周期運行的要求?；诙鄶嫡駝与妱訖C的定期加脂工作只能在設備檢修期間進行，針對一些關鍵獨臺設備，需要長周期運行，而計劃停車檢修周期往往小于電動機的維護周期，使得電動機的潤滑維護不及時、不到位，電動機的長周期穩定運行得不到有效保證[1]，另外，此類電機由于設備特性，長期屬于整體振動狀態，電機電纜容易出現斷線、電機接線柱容易出現斷裂損壞、電機地腳也容易出現損壞，這些因素都在很大程度上影響其長周期穩定運行，進而嚴重影響裝置穩定運行。

1.振動電機的原理、分類、特點及主要應用場合

1.1 振動電機的原理

振動電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用偏心塊及軸高速旋轉產生的離心力得到激振力。振動電機是動力源與振動源結合為一體的激振源。振動電機振動頻率范圍大，振動電機的激振力能耗小、噪音低、使用壽命長，且利用率較高。

1.2 振動電機的特點

（1）機體體積小、重量輕、機械噪音低、激振動力與功率配合得當、振動力大；（2）振動電機是強阻型振動而不是共振，所以有穩定的振幅；（3）振動頻率范圍大。電磁式激振器的振動頻率一般等于電源步率，是固定的，而振動電機的振動頻率能按照不同的用途任意選擇振動頻率和振幅，可通過調整轉速的辦法進行大范圍的調整；（4）電源電壓波動的對其造成的影響較小；（5）能滿足不同工藝的要求，多機組合，可實現自同步；（6）激振力方向的改變，通過改變其安裝方式即可實現；（7）改變設備的激振力和振幅，只需要調整電機轉子兩側的偏心塊的角度即可實現。（8）維護保養相對簡單，只需要定期維護保養更換軸承；（9）振動電機規格、種類齊全，能滿足各種情況下振動機械的使用需求。

1.3 振動電機燒毀的主要原因

振動電動機[2]的結構圖（見圖1）是在電動機的轉子兩端各安裝一個相同質量相同角度的偏心塊，利用電動機的高速回轉產生一定的激振力，帶動連接設備工作。由于其結構簡單、緊湊、安裝方便，能夠參與振動，且不需傳動裝置等諸多優點，在各行業的應用較廣泛。然而由于其結構的特殊性，其電機運行壽命往往大大低于一般電機，在振動篩的使用過程中振動電機燒毀也算是較常見的故障了，那么什么原因易引起此類故障發生呢？經過分析，主要有以下幾個方面：

圖1 振動電機的結構圖

（1）振動篩設備地腳螺栓的松動問題：這是造成振動篩設備電動機損壞的主要常見問題之一，由于振動電機本身結構的特殊性，其兩端偏心塊每分鐘產生的激振力要上千次地沖擊地腳螺栓，故地腳螺栓非常容易出現松動，一旦有一個螺栓出現松動或損壞，其他螺栓也會在很短的時間內出現問題，甚至頓壞或者斷裂，最終造成電機燒毀。

（2）振動篩設備安裝問題：由于振動電機的特性，兩端分別裝有質量規格一致的偏心塊，且重量不輕，如設備安裝出現傾斜或垂直，則電機軸承的軸向要承受偏心塊的重力，在電機正常運行時使得軸承長期受力，從而縮短使用壽命。

（3）振動篩電機兩端偏心塊的調整問題：在進行偏心塊調整時，誤把電機兩端安裝的偏心塊的方向調反，使振動電機在正常運行時產生一個空間扭矩，造成振動電機工作在一個非正常狀態，容易造成電機燒毀。因此調整偏心塊時，一定要保證其對稱和一致性，即兩端偏心塊要兩兩對應，電機兩端偏心塊的角度一定要保持一致性，且固定螺絲要緊固。

（4）防護罩的密封問題：振動電機的運行環境往往粉塵比較大，如果電動機防護罩密封不好，就會引起粉塵進入電機偏心塊附近，造成電機運行時偏心塊和電機定子軸之間產生摩擦，造成電機溫度過高，燒毀電機。

（5）環境溫度：設備輸送物料溫度不能過高。振動電機一般與設備本體的連接采用剛性連接，也就是屬于一個整體，如果設備輸送物料溫度過高，則很容易引起振動電機本體外殼的溫度過高，再加上振動電機沒有散熱風扇，隨著電機的長時間運行容易造成電機溫度過高，從而燒毀電機。

（6）散熱問題：而振動電機因無風扇可散熱，全靠自然冷卻，同時往往工作環境多為粉料等，粉塵比較大，容易在電機表面形成堆積，隨著設備長時間的運行容易引起電機繞組溫度過高，造成電機燒毀。

2.振動電機預防性維護思路

振動電機在煤化工運用比較廣泛，比如聚丙烯、聚乙烯裝置的擠壓造粒單元，國內目前基本都是成套進口工藝，都帶有原裝進口的振動篩設備，且都是獨臺重要設備，一旦停機就會造成造粒單元聯鎖停車，但是目前普遍的造粒的長周期運行為120d左右，但裝置的計劃停車檢修周期一般都小于振動篩所用電機的預防性維護周期，經常造成電動機因預防性維護不及時不到位，電動機的穩定運行達不到要求，嚴重影響生產裝置穩定運行，要么被動停車，要么故障停車。針對此現狀，經過總結經驗研究，通過一些預防性維護手段可以得到有效的改善，比如改進電機加油方式、電機維修采用同時檢修、同時上線運行、定期更換電纜，增加電纜減震措施等。

3.振動電機預防性維護的論述（以顆粒振動篩為例）

3.1 振動電機電源的維護

（1）顆粒振動篩供電柜為成套設備廠家自帶產品，供電柜的供電回路設計中只配置了電機馬達保護器，而且為兩臺電動機共用一套馬達保護器，同時未配置操作面板，無法在線查看馬達保護器的運行數據及故障記錄，造成日常維護缺乏足夠的數據依據，針對此情況可以考慮對電氣回路控制回路進行優化，實現兩臺電動機保護分開配置，同時增加控制面板。結合實際情況，在對電氣回路馬達保護器通訊接口進行改造，在柜門進行擴孔，增加RJ45延長線及擴展網絡接口，將其安裝在柜門，實現在線通過手操器進行查看實際運行數據，實現了在電機運行情況下能查看運行數據及故障判斷，同時可以快速判斷哪臺電機出現問題，加強了日常維護質量，并且對工藝的操作提供了基礎數據增加操作的準確性。此改造成本較低，也能實現實際需求，如在不考慮成本的情況下，可以直接增加低壓自動化系統。

（2）連接電源：增加中間轉接箱、電纜定期更換檢查。振動電機的供電電纜由于設備特性，長期在振動情況下運行，電纜一直擺動承受振動，在電纜選型上必須選用抗拉性四芯電纜，在電機電纜出口處不允許出現突然彎曲情況，電纜必須滿足一定的電纜彎曲半徑。另外，在設備框架或著附近安裝固定支架，且距離電機本體不宜過遠，盡量保持在1m以內，同時安裝固定電纜的電纜卡子，卡子處應做好防磨措施且必須為絕緣材料，以免摩擦造成電纜損傷。接地要做到可靠連接，電纜的一端與接線盒內的接地螺釘相連接，另一端和接地體連接且做到可靠接地。電機的外殼必須可靠接地。

結合振動電機的以上特點，應該在振動電機附近增加中間轉接箱，同時振動篩電機的供電電纜由于振動電機的特性，容易損壞，常因振動摩擦損傷，造成電動機三相不平衡跳閘或斷相跳閘，最終造成電機燒毀。維護過程中應做到電纜定期檢查，如發現有磨損或損壞應及時進行電纜更換，同時，盡量保證電纜型號規格相同。同時，定期檢查電機接線柱緊固情況，發現問題及時處理。

3.2 振動電機的潤滑保養

顆粒振動篩由于設備特性，始終保持劇烈振動狀態，無法對電動機進行在線加脂，只能在擠壓造粒機組計劃性停車檢修期間進行電動機軸承潤滑工作，但是裝置計劃停車檢修周期往往小于電動機的維護周期，容易造成電動機的潤滑保養不及時（軸承缺少潤滑油脂）使軸承損壞。

3.2.1 增加在線加脂

針對該設備的特殊性進行技術改造，在電機兩側加油孔上分別安裝加工好的快速接頭（M8的高強度螺栓進行切割，保留長度為20mm，沿垂直中心線打穿心孔（φ6mm）并拉絲扣，將快速接頭安裝在加工好的螺栓上），將長度為1000mm的兩根耐壓氣源軟管的一端分別插入電機兩側安裝好的快速接頭中；使用卡套接頭連接加油嘴和快速接頭（制作兩套）并安裝在固定支架上，將兩根耐壓氣源軟管的另一端分別插入與加油嘴連接的快速接頭中；使用耐壓氣源軟管一方面能承受加注潤滑油脂時的壓力，另一方面可以降低振動的傳遞，對振動篩電機加油方式進行技術改造后，徹底解決了振動篩電機在運行期間不能定期加注潤滑油脂的問題，且日常使用方便，可靠性高。

3.2.2 電動機潤滑脂及軸承選型進行優化

經咨詢潤滑脂廠家及查看相關說明書，對電動機的潤滑脂進行升級，由原來的殼牌佳度V220 S2升級為V220 S3(振動電機專用），同時對軸承進行了升級，由原來的NJ315-E-TVP2-C4升級為FAG NJ315-E-M1-C4（銅保持架），由于振動電機的特點，沒有強冷風扇，針對夏天環境溫度高時，電機溫度長期比較高的情況，加工了組件，利用1路儀表風同時對兩臺電機的軸承兩側進行強制通風，降低機體溫度。

3.3 振動電機檢修質量優化及日常維護

3.3.1 電動機檢修質量優化

振動篩電機為進口成套設備，廠家電機內部基礎數據一般不提供，振動篩電機本體主要故障多為電機軸承跑外圈，電機端蓋磨損，因備件或檢修時間等因素，多數單位采取的辦法是對故障電機進行檢修或者更換后對設備立即投用，這樣就會造成1臺新電機和1臺舊電機同步運行，可能會存在輕微的不同步情況，隨著設備的長期運行引起電機故障的頻繁出現，無線循環造成電機的檢修始終無法達到同步且電機內部基礎數據始終未能收集準確，造成電機檢修質量不高，且電機基礎數據無法準確收集。

針對此情況，進行技術攻關，協調工藝利用造粒停車檢修機會，對兩臺振動篩電機同時下線，邀請國內電機專業檢修單位技術人員對兩臺電機下線后進行同時拆解，同時測量電機內部基礎數據，對數據進行收集，同時針對不同步的進行加工件調整，最終達到同時檢修，數據一致且同時投用，保證了電動機的檢修質量，也為后續的電機檢修提供了寶貴數據支持，保證了設備的長周期穩定運行。

3.3.2 電動機的日常維護

針對此類電機提早申報備件且同時購買兩臺，以實現兩臺電機能夠實現同步檢修保養同步投用，盡可能地保證其運行的同步性、一致性。同時，做好電機的預防性維護工作，如電機接線柱、電機地腳螺絲緊固情況、偏心塊的角度是否一致等，通過以上工作開展可以大大減少此類電機的故障率。

4.結語

在化工或者煤化工區域中，振動篩電機多數由進口廠家成套提供，電機的長周期穩定運行一直是一個不太好解決的問題，在此情況下，如何采取有效措施解決此類問題是大型企業需要面臨的共同問題。綜上所述，根據現場實際情況而制訂的以上的措施，提高了振動篩電機的預防性維護及日常檢修質量，并且對工藝的操作提供了基礎數據，增加操作的準確性，有效地降低了因振動篩電機因日常維護保養不到位等原因造成設備損壞，導致機組非計劃停車，可以應用到同類型化工企業中。

振動篩設備目前在同類型PPPE裝置中普遍應用，且基本采用進口設備，設備質量及運行穩定性較好，但是設備內部數據相對保密，不對外，日常維護缺少有利手段，往往是救火式維護的方式進行。通過該技術方案改造和執行后，可以解決同類型設備因維護保養不到位而引起非計劃停車，具備較好的推廣性。在同類設備上可以全面應用，應用后既豐富了運行設備數據的實時監控和預防性維護手段，也可以進一步提升設備管理能力，這樣，可有效解決大多化工企業因此類電機的故障造成的直接經濟損失，也提高了連續生產的可靠性，為企業的安全生產提供可靠的保證。