提高煤化工企業(yè)重要驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可靠性的措施

虎耀森 趙石岱

摘要： 煤化工企業(yè)屬于高耗煤、高耗電的高耗能企業(yè)，工廠內(nèi)部有大量的機(jī)泵類驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，這些壓縮機(jī)或泵站的驅(qū)動(dòng)設(shè)備中最常用的就是交流異步電動(dòng)機(jī)。由于煤化工生產(chǎn)具有生產(chǎn)流程長(zhǎng)、工藝路線復(fù)雜、生產(chǎn)連續(xù)性要求高等特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備連續(xù)安全平穩(wěn)運(yùn)行要求較高，本文結(jié)合所從事的大型煤化工企業(yè)十余年的現(xiàn)場(chǎng)管理及技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)重要的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)如何做到長(zhǎng)周期安全可靠性要求，從設(shè)計(jì)選型、運(yùn)行維護(hù)等方面提出一些可靠性的措施。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)機(jī);穩(wěn)定;選型;運(yùn)行

引言

煤化工企業(yè)在部分工藝壓縮機(jī)和泵站通常會(huì)使用高壓10kV系統(tǒng)供電的大功率交流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)周期安全可靠運(yùn)行是保障整個(gè)工藝生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期的生產(chǎn)的前提，本文從電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油油系統(tǒng)配置，電動(dòng)機(jī)本身的選擇以及軸承方式選擇，電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)連鎖保護(hù)的配置，電動(dòng)機(jī)接線方式選擇，接線箱的設(shè)計(jì)和絕緣能力考量，以及后期維護(hù)保養(yǎng)各個(gè)方面提出有效措施，為同類型化工企業(yè)在電動(dòng)機(jī)的選擇配備上提供考參考。

電動(dòng)機(jī)自身及附屬設(shè)備配置選取

電動(dòng)機(jī)自身的選取及接線箱的設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝裝置聯(lián)鎖重要等級(jí)劃分，分別選取不同種類的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于工藝裝置來(lái)講，電動(dòng)機(jī)停運(yùn)直接觸發(fā)聯(lián)鎖導(dǎo)致裝置局部或者全裝置停車的，即特別重要的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該采用國(guó)際知名品牌電動(dòng)機(jī)或特殊定制的電動(dòng)機(jī)。一些故障停機(jī)后引起局部停車的，安全、經(jīng)濟(jì)影響比較大的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用國(guó)際知名品牌廠商生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，它們的設(shè)計(jì)容量裕度、絕緣等級(jí)裕度相對(duì)較大，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加合理，長(zhǎng)周期運(yùn)行的保障性更高。對(duì)于正常供水系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)則可選擇常見品牌電機(jī)，節(jié)約成本。

安全可靠的接線箱設(shè)計(jì)。重要電動(dòng)機(jī)的接線箱盡可能做大，甚至可以在接線箱內(nèi)做分相隔離的安全設(shè)計(jì)。由于功率較大的電機(jī)的電纜截面比較大，加之電壓等級(jí)高，接線箱設(shè)計(jì)太小，一方面接線非常困難，另外部分電纜頭彎曲半徑難以滿足要求。這給接線帶來(lái)困難的同時(shí)運(yùn)行過(guò)程也存在較大的安全隱患，采用大接線箱設(shè)計(jì)可以增大安全距離，有效防止接線箱的短路或接地故障。

電動(dòng)機(jī)軸承方式選擇和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的參考配置

對(duì)于1000KW以上大功率電動(dòng)機(jī)，盡量選擇滑動(dòng)軸承方式，增加長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定性。大功率電動(dòng)機(jī)檢修相對(duì)困難，滾動(dòng)軸承使用壽命一般為8000–20000h左右。從軸承使用壽命上本身難以做到長(zhǎng)周期不停機(jī)，且滾動(dòng)軸承多采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，但潤(rùn)滑脂質(zhì)量，人為控制的添加量等因素不易控制，嚴(yán)重制約電機(jī)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。軸瓦本身磨損量較小，維護(hù)周期長(zhǎng)，油系統(tǒng)潤(rùn)滑，可以定期濾油換油，并且易于維護(hù)。因此重要的大功率電動(dòng)機(jī)采用軸瓦潤(rùn)滑更加安全可靠。

在使用油潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，采用強(qiáng)制潤(rùn)滑油的油系統(tǒng)，應(yīng)配置雙電機(jī)雙泵互備聯(lián)鎖啟停的冗余潤(rùn)滑油站。大多數(shù)壓縮機(jī)、壓縮機(jī)配套電動(dòng)機(jī)、重要的大型機(jī)泵、風(fēng)機(jī)及配套的電動(dòng)機(jī)均采用強(qiáng)制潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承設(shè)備，強(qiáng)制潤(rùn)滑設(shè)備需要可靠的油站系統(tǒng)配套，這些輔機(jī)設(shè)備的安全穩(wěn)定性直接關(guān)系到主設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。由于輔機(jī)系統(tǒng)機(jī)泵等單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行可靠性相對(duì)較低，因此必須采用冗余設(shè)置，一用一備的模式，做到設(shè)備冗余，系統(tǒng)冗余，且雙套電機(jī)的電源要相對(duì)獨(dú)立，雙套油泵采用自動(dòng)連鎖控制，保證油站長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)及接線方式的配置

可靠合理的在線監(jiān)測(cè)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)

做好電量信號(hào)保護(hù)優(yōu)化處理。在電機(jī)綜合保護(hù)裝置的選取上，盡量選取國(guó)際品牌或者國(guó)內(nèi)主流品牌，例如使用四方綜保系統(tǒng)。在電機(jī)過(guò)載保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)等電量保護(hù)設(shè)置時(shí)，合理投入保護(hù)定值，確保電動(dòng)機(jī)因工況不良及電機(jī)自身故障引起的各類負(fù)荷跳變引起跳車及時(shí)保護(hù)電機(jī)。

做好非電量信號(hào)保護(hù)優(yōu)化控制。對(duì)于大中容量的電動(dòng)機(jī)或非常重要的油泵類電機(jī)設(shè)備，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、非驅(qū)動(dòng)端加裝振動(dòng)監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將溫度信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)通過(guò)變送器傳至DCS控制系統(tǒng)，進(jìn)行科學(xué)合理組態(tài)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)設(shè)置報(bào)警和聯(lián)鎖跳車的溫度及振動(dòng)聯(lián)鎖值，防止電動(dòng)機(jī)各類故障導(dǎo)致電機(jī)損壞。在電氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，可將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)以及每次開停車數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析合理的定期潤(rùn)滑和定期檢修時(shí)間及周期。

合理選擇與負(fù)載的連接方式

合理選擇與負(fù)載的連接方式和電動(dòng)機(jī)的安裝方式。電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備與被驅(qū)動(dòng)負(fù)載的連接方式多種多樣，根據(jù)不同類型的負(fù)載電動(dòng)機(jī)選擇臥式安裝和立式安裝也需要根據(jù)其負(fù)載和周邊環(huán)境的振動(dòng)情況選擇。由于電機(jī)振動(dòng)過(guò)大會(huì)影響軸承承載力和線圈的絕緣，因此必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇合理的連接方式。如負(fù)載本身振動(dòng)比較大、沖擊力較強(qiáng)時(shí)，例如空冷系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)，可以選擇液力耦合器連接、磁力耦合器連接、彈性聯(lián)軸器等連接方式。對(duì)于電機(jī)安裝的基座或框架本身有振動(dòng)的，盡量少采用剛性直聯(lián)方式，減少負(fù)載側(cè)傳導(dǎo)至電機(jī)側(cè)的振動(dòng)和沖擊。

電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)的選擇

采用高一個(gè)絕緣等級(jí)的裕量設(shè)計(jì)。大多數(shù)企業(yè)使用的電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)一般選擇F級(jí)，對(duì)于溫度較高的工作環(huán)境或非常重要的場(chǎng)所可以使用H級(jí)絕緣等級(jí)，這樣電機(jī)絕緣材料整體提高一個(gè)等級(jí)，在電動(dòng)機(jī)耐受高溫、局部絕緣受損等情況時(shí)，能夠有更大的裕量，減少轉(zhuǎn)子繞組接地和匝間短路等故障的發(fā)生[3]。

運(yùn)行維護(hù)具體措施

科學(xué)合理的潤(rùn)滑管理和定期潤(rùn)滑補(bǔ)脂

科學(xué)合理的潤(rùn)滑管理。建立潤(rùn)滑管理制度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行良好的潤(rùn)滑管理非常重要。電動(dòng)機(jī)故障中70%的故障來(lái)自于軸承問(wèn)題，而軸承問(wèn)題中絕大多數(shù)來(lái)自于潤(rùn)滑不良，因此良好的潤(rùn)滑對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行至關(guān)重要。

根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給出的運(yùn)行數(shù)據(jù)，定期開展?jié)櫥a(bǔ)脂工作，確保滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑到位。滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，補(bǔ)脂量、脂品種等要嚴(yán)格控制和管理，少補(bǔ)、多補(bǔ)、混補(bǔ)等均不利于電機(jī)的潤(rùn)滑。對(duì)于要求嚴(yán)格的電動(dòng)機(jī)可以采用自動(dòng)補(bǔ)脂器進(jìn)行定量、連續(xù)的補(bǔ)加，保證潤(rùn)滑的質(zhì)量。

定期開展點(diǎn)檢和檢修工作

抓好日常點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。日常點(diǎn)檢方面主要是對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)情況的評(píng)估，特別是針對(duì)軸承異常的問(wèn)題效果比較好，電機(jī)的軸承故障往往有一個(gè)發(fā)展演變的過(guò)程，在軸承故障之前往往有振動(dòng)、振速增大，軸承包絡(luò)值升高、聲音不均勻、溫度升高等前兆，發(fā)現(xiàn)這些異常及時(shí)比對(duì)，往往能及時(shí)預(yù)防嚴(yán)重的故障，必須抓好點(diǎn)檢檢查。

定期開展大中小修，做到及早預(yù)防。電機(jī)軸承的機(jī)械磨損、絕緣老化有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，如果定期開展大中小修，能夠在設(shè)備還沒有出現(xiàn)明顯異常時(shí)處理完，有助于穩(wěn)定運(yùn)行。

防止工作環(huán)境里的腐蝕性氣體進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部

煤化工企業(yè)經(jīng)常會(huì)有各種有毒有害氣體，電動(dòng)機(jī)在惡劣的工作環(huán)境中的金屬異物、腐蝕性氣體都有可能進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的機(jī)械部件因卡轉(zhuǎn)而迅速升溫，或絕緣部件之間導(dǎo)通。這些問(wèn)題都會(huì)引發(fā)電動(dòng)機(jī)繞組接地故障。因此，要對(duì)電動(dòng)機(jī)的外部環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制，遠(yuǎn)離可能產(chǎn)生腐蝕性氣體的場(chǎng)所，定期清除外部異物。[4]

結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)機(jī)作為煤化工企業(yè)中最多、最常用的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，點(diǎn)多面廣，重要性也不盡相同。尤其是一些大中型電動(dòng)機(jī)在企業(yè)的安全生產(chǎn)中起到關(guān)鍵性作用，它們驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)或者各類泵站直接影響整個(gè)工藝生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。對(duì)于長(zhǎng)期從事電動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理，從不同角度總結(jié)提高電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行的相關(guān)措施和經(jīng)驗(yàn)。在工廠初期設(shè)計(jì)、使用和后期維護(hù)等方面都具有一定的指導(dǎo)意見。

參考文獻(xiàn)

紀(jì)繁祥.屏蔽電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能分析[A].防爆電機(jī)，2015（3）.

呂毫龍.油田電動(dòng)機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀及提效對(duì)策[M].石油石化節(jié)能，2015（11）.

葛強(qiáng).大型泵站主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行故障分析及預(yù)防[M].揚(yáng)州大學(xué)，2005.05.

閆曉燕.電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常見故障及解決方案[B].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017.10.