振动电机选型及维护措施在化工及煤化工生产装置中的应用

蒋小东

（中煤鄂尔多斯能源化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017302）

0.引言

在目前大多数化工或者煤化工生产装置中，振动类电动机日常运行时由于设备特性，在线维护手段有限，多数为计划性停车维护，但是此类电机基本为进口成套设备，且为独台电机，装置保证长周期稳定运行，就不能经常计划性停机维护。振动电机加注润滑脂的方式主要有两种：一种是采用增加自动加脂机完成，此种方式设备成本高，电动机加脂一般都是由智能控制器进行自动控制，通过维护人员在控制器上进行相关参数修改，对电机的注脂量、加注润滑脂周期等参数进行设定，实现在线加脂，可以满足电动机的在线定期加脂要求，但是在此过程中如自动加脂机出现故障情况，无法实现在线更换或维护，此种情况出现时则无法满足电动机的定期在线加脂要求；另外一种是在设备检修期间进行，此种方式无法满足关键设备需要长周期运行的要求。基于多数振动电动机的定期加脂工作只能在设备检修期间进行，针对一些关键独台设备，需要长周期运行，而计划停车检修周期往往小于电动机的维护周期，使得电动机的润滑维护不及时、不到位，电动机的长周期稳定运行得不到有效保证[1]，另外，此类电机由于设备特性，长期属于整体振动状态，电机电缆容易出现断线、电机接线柱容易出现断裂损坏、电机地脚也容易出现损坏，这些因素都在很大程度上影响其长周期稳定运行，进而严重影响装置稳定运行。

1.振动电机的原理、分类、特点及主要应用场合

1.1 振动电机的原理

振动电机是在转子轴两端各安装一组可调偏心块，利用偏心块及轴高速旋转产生的离心力得到激振力。振动电机是动力源与振动源结合为一体的激振源。振动电机振动频率范围大，振动电机的激振力能耗小、噪音低、使用寿命长，且利用率较高。

1.2 振动电机的特点

（1）机体体积小、重量轻、机械噪音低、激振动力与功率配合得当、振动力大；（2）振动电机是强阻型振动而不是共振，所以有稳定的振幅；（3）振动频率范围大。电磁式激振器的振动频率一般等于电源步率，是固定的，而振动电机的振动频率能按照不同的用途任意选择振动频率和振幅，可通过调整转速的办法进行大范围的调整；（4）电源电压波动的对其造成的影响较小；（5）能满足不同工艺的要求，多机组合，可实现自同步；（6）激振力方向的改变，通过改变其安装方式即可实现；（7）改变设备的激振力和振幅，只需要调整电机转子两侧的偏心块的角度即可实现。（8）维护保养相对简单，只需要定期维护保养更换轴承；（9）振动电机规格、种类齐全，能满足各种情况下振动机械的使用需求。

1.3 振动电机烧毁的主要原因

振动电动机[2]的结构图（见图1）是在电动机的转子两端各安装一个相同质量相同角度的偏心块，利用电动机的高速回转产生一定的激振力，带动连接设备工作。由于其结构简单、紧凑、安装方便，能够参与振动，且不需传动装置等诸多优点，在各行业的应用较广泛。然而由于其结构的特殊性，其电机运行寿命往往大大低于一般电机，在振动筛的使用过程中振动电机烧毁也算是较常见的故障了，那么什么原因易引起此类故障发生呢？经过分析，主要有以下几个方面：

图1 振动电机的结构图

（1）振动筛设备地脚螺栓的松动问题：这是造成振动筛设备电动机损坏的主要常见问题之一，由于振动电机本身结构的特殊性，其两端偏心块每分钟产生的激振力要上千次地冲击地脚螺栓，故地脚螺栓非常容易出现松动，一旦有一个螺栓出现松动或损坏，其他螺栓也会在很短的时间内出现问题，甚至顿坏或者断裂，最终造成电机烧毁。

（2）振动筛设备安装问题：由于振动电机的特性，两端分别装有质量规格一致的偏心块，且重量不轻，如设备安装出现倾斜或垂直，则电机轴承的轴向要承受偏心块的重力，在电机正常运行时使得轴承长期受力，从而缩短使用寿命。

（3）振动筛电机两端偏心块的调整问题：在进行偏心块调整时，误把电机两端安装的偏心块的方向调反，使振动电机在正常运行时产生一个空间扭矩，造成振动电机工作在一个非正常状态，容易造成电机烧毁。因此调整偏心块时，一定要保证其对称和一致性，即两端偏心块要两两对应，电机两端偏心块的角度一定要保持一致性，且固定螺丝要紧固。

（4）防护罩的密封问题：振动电机的运行环境往往粉尘比较大，如果电动机防护罩密封不好，就会引起粉尘进入电机偏心块附近，造成电机运行时偏心块和电机定子轴之间产生摩擦，造成电机温度过高，烧毁电机。

（5）环境温度：设备输送物料温度不能过高。振动电机一般与设备本体的连接采用刚性连接，也就是属于一个整体，如果设备输送物料温度过高，则很容易引起振动电机本体外壳的温度过高，再加上振动电机没有散热风扇，随着电机的长时间运行容易造成电机温度过高，从而烧毁电机。

（6）散热问题：而振动电机因无风扇可散热，全靠自然冷却，同时往往工作环境多为粉料等，粉尘比较大，容易在电机表面形成堆积，随着设备长时间的运行容易引起电机绕组温度过高，造成电机烧毁。

2.振动电机预防性维护思路

振动电机在煤化工运用比较广泛，比如聚丙烯、聚乙烯装置的挤压造粒单元，国内目前基本都是成套进口工艺，都带有原装进口的振动筛设备，且都是独台重要设备，一旦停机就会造成造粒单元联锁停车，但是目前普遍的造粒的长周期运行为120d左右，但装置的计划停车检修周期一般都小于振动筛所用电机的预防性维护周期，经常造成电动机因预防性维护不及时不到位，电动机的稳定运行达不到要求，严重影响生产装置稳定运行，要么被动停车，要么故障停车。针对此现状，经过总结经验研究，通过一些预防性维护手段可以得到有效的改善，比如改进电机加油方式、电机维修采用同时检修、同时上线运行、定期更换电缆，增加电缆减震措施等。

3.振动电机预防性维护的论述（以颗粒振动筛为例）

3.1 振动电机电源的维护

（1）颗粒振动筛供电柜为成套设备厂家自带产品，供电柜的供电回路设计中只配置了电机马达保护器，而且为两台电动机共用一套马达保护器，同时未配置操作面板，无法在线查看马达保护器的运行数据及故障记录，造成日常维护缺乏足够的数据依据，针对此情况可以考虑对电气回路控制回路进行优化，实现两台电动机保护分开配置，同时增加控制面板。结合实际情况，在对电气回路马达保护器通讯接口进行改造，在柜门进行扩孔，增加RJ45延长线及扩展网络接口，将其安装在柜门，实现在线通过手操器进行查看实际运行数据，实现了在电机运行情况下能查看运行数据及故障判断，同时可以快速判断哪台电机出现问题，加强了日常维护质量，并且对工艺的操作提供了基础数据增加操作的准确性。此改造成本较低，也能实现实际需求，如在不考虑成本的情况下，可以直接增加低压自动化系统。

（2）连接电源：增加中间转接箱、电缆定期更换检查。振动电机的供电电缆由于设备特性，长期在振动情况下运行，电缆一直摆动承受振动，在电缆选型上必须选用抗拉性四芯电缆，在电机电缆出口处不允许出现突然弯曲情况，电缆必须满足一定的电缆弯曲半径。另外，在设备框架或着附近安装固定支架，且距离电机本体不宜过远，尽量保持在1m以内，同时安装固定电缆的电缆卡子，卡子处应做好防磨措施且必须为绝缘材料，以免摩擦造成电缆损伤。接地要做到可靠连接，电缆的一端与接线盒内的接地螺钉相连接，另一端和接地体连接且做到可靠接地。电机的外壳必须可靠接地。

结合振动电机的以上特点，应该在振动电机附近增加中间转接箱，同时振动筛电机的供电电缆由于振动电机的特性，容易损坏，常因振动摩擦损伤，造成电动机三相不平衡跳闸或断相跳闸，最终造成电机烧毁。维护过程中应做到电缆定期检查，如发现有磨损或损坏应及时进行电缆更换，同时，尽量保证电缆型号规格相同。同时，定期检查电机接线柱紧固情况，发现问题及时处理。

3.2 振动电机的润滑保养

颗粒振动筛由于设备特性，始终保持剧烈振动状态，无法对电动机进行在线加脂，只能在挤压造粒机组计划性停车检修期间进行电动机轴承润滑工作，但是装置计划停车检修周期往往小于电动机的维护周期，容易造成电动机的润滑保养不及时（轴承缺少润滑油脂）使轴承损坏。

3.2.1 增加在线加脂

针对该设备的特殊性进行技术改造，在电机两侧加油孔上分别安装加工好的快速接头（M8的高强度螺栓进行切割，保留长度为20mm，沿垂直中心线打穿心孔（φ6mm）并拉丝扣，将快速接头安装在加工好的螺栓上），将长度为1000mm的两根耐压气源软管的一端分别插入电机两侧安装好的快速接头中；使用卡套接头连接加油嘴和快速接头（制作两套）并安装在固定支架上，将两根耐压气源软管的另一端分别插入与加油嘴连接的快速接头中；使用耐压气源软管一方面能承受加注润滑油脂时的压力，另一方面可以降低振动的传递，对振动筛电机加油方式进行技术改造后，彻底解决了振动筛电机在运行期间不能定期加注润滑油脂的问题，且日常使用方便，可靠性高。

3.2.2 电动机润滑脂及轴承选型进行优化

经咨询润滑脂厂家及查看相关说明书，对电动机的润滑脂进行升级，由原来的壳牌佳度V220 S2升级为V220 S3(振动电机专用），同时对轴承进行了升级，由原来的NJ315-E-TVP2-C4升级为FAG NJ315-E-M1-C4（铜保持架），由于振动电机的特点，没有强冷风扇，针对夏天环境温度高时，电机温度长期比较高的情况，加工了组件，利用1路仪表风同时对两台电机的轴承两侧进行强制通风，降低机体温度。

3.3 振动电机检修质量优化及日常维护

3.3.1 电动机检修质量优化

振动筛电机为进口成套设备，厂家电机内部基础数据一般不提供，振动筛电机本体主要故障多为电机轴承跑外圈，电机端盖磨损，因备件或检修时间等因素，多数单位采取的办法是对故障电机进行检修或者更换后对设备立即投用，这样就会造成1台新电机和1台旧电机同步运行，可能会存在轻微的不同步情况，随着设备的长期运行引起电机故障的频繁出现，无线循环造成电机的检修始终无法达到同步且电机内部基础数据始终未能收集准确，造成电机检修质量不高，且电机基础数据无法准确收集。

针对此情况，进行技术攻关，协调工艺利用造粒停车检修机会，对两台振动筛电机同时下线，邀请国内电机专业检修单位技术人员对两台电机下线后进行同时拆解，同时测量电机内部基础数据，对数据进行收集，同时针对不同步的进行加工件调整，最终达到同时检修，数据一致且同时投用，保证了电动机的检修质量，也为后续的电机检修提供了宝贵数据支持，保证了设备的长周期稳定运行。

3.3.2 电动机的日常维护

针对此类电机提早申报备件且同时购买两台，以实现两台电机能够实现同步检修保养同步投用，尽可能地保证其运行的同步性、一致性。同时，做好电机的预防性维护工作，如电机接线柱、电机地脚螺丝紧固情况、偏心块的角度是否一致等，通过以上工作开展可以大大减少此类电机的故障率。

4.结语

在化工或者煤化工区域中，振动筛电机多数由进口厂家成套提供，电机的长周期稳定运行一直是一个不太好解决的问题，在此情况下，如何采取有效措施解决此类问题是大型企业需要面临的共同问题。综上所述，根据现场实际情况而制订的以上的措施，提高了振动筛电机的预防性维护及日常检修质量，并且对工艺的操作提供了基础数据，增加操作的准确性，有效地降低了因振动筛电机因日常维护保养不到位等原因造成设备损坏，导致机组非计划停车，可以应用到同类型化工企业中。

振动筛设备目前在同类型PPPE装置中普遍应用，且基本采用进口设备，设备质量及运行稳定性较好，但是设备内部数据相对保密，不对外，日常维护缺少有利手段，往往是救火式维护的方式进行。通过该技术方案改造和执行后，可以解决同类型设备因维护保养不到位而引起非计划停车，具备较好的推广性。在同类设备上可以全面应用，应用后既丰富了运行设备数据的实时监控和预防性维护手段，也可以进一步提升设备管理能力，这样，可有效解决大多化工企业因此类电机的故障造成的直接经济损失，也提高了连续生产的可靠性，为企业的安全生产提供可靠的保证。