高壓電動機在除塵場所穩(wěn)定高效運行的研究

朱佳利

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067002）

電動機作為驅(qū)動設(shè)備廣泛應(yīng)用各種場所，是電能主要消耗環(huán)節(jié)，電動機運行狀況直接關(guān)系生產(chǎn)穩(wěn)定和節(jié)能效果。電動機按照功率可以分為大、中、小、微，按照安裝方式分為立式、臥式，按照電壓等級分為高壓電動機、低壓電動機。為更加深入探討實際問題，本文主要介紹除塵場所應(yīng)用的高壓電動機維護(hù)保養(yǎng)高效運行等方面的一些內(nèi)容。

1 高壓除塵電動機作用

除塵高壓電動機和風(fēng)機葉輪通過各種方式聯(lián)接，主要作用就是為葉輪提供旋轉(zhuǎn)的動力。葉輪按照工藝要求可以制作成左右向一定角度旋轉(zhuǎn)，對布袋或靜電場除塵器內(nèi)部造成正負(fù)壓差，與除塵器相互聯(lián)接各處管道的不同除塵點粉塵通過管道吸入除塵器凈化，經(jīng)過凈化后的除塵空氣排出煙道。如果除塵高壓電動機停止運行，整套除塵設(shè)施沒有除塵作用。

2 高壓除塵電動機日常保養(yǎng)項目

高壓除塵電動機日常保養(yǎng)必須由專業(yè)技術(shù)人員按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方式進(jìn)行保養(yǎng)。根據(jù)電動機使用場所、負(fù)荷和設(shè)計要求保養(yǎng)周期沒有統(tǒng)一規(guī)定。按照停產(chǎn)時間長短和生產(chǎn)節(jié)奏，可分為大修、中修、小修。中、小修的修理內(nèi)容大體是在線不解體的修理。修理方式以緊固、清掃、潤滑、更換為主，緊固動力和控制電纜的接線柱、端子箱、操作箱。清掃機身、接線盒內(nèi)部灰塵，遙測電線電纜絕緣阻值，更換動作不靈敏電氣控制器件，雨天防雨平時防塵的密封，電機驅(qū)動和非驅(qū)動端注潤滑脂等內(nèi)容。注入潤滑脂也可在電動機運行時進(jìn)行，保障軸承內(nèi)外套能夠充分潤滑。

中小修過程簡單、電氣安全作業(yè)尤為重要。中小修項目一般要進(jìn)行高壓電氣停電、驗電、接地、掛牌等安全措施，執(zhí)行電氣“兩票四制”的工作方式。安全措施和相關(guān)制度按照步驟進(jìn)行，在停電、驗電后按照緊固、清掃、潤滑、更換備件的各自標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。檢修后聯(lián)系崗位試車。試車前確認(rèn)電動機檢修內(nèi)容全部完成，檢修工器具全部收拾干凈，高壓配電柜接地體斷開，一切恢復(fù)正常后查看電動機四周人、物的狀態(tài)處于安全距離方可聯(lián)系送電試車。

高壓電動機空載試車非常重要，通過視、聽、測量驗證檢修質(zhì)量。視覺主要內(nèi)容包括；電動機運行方向、冷卻系統(tǒng)、電流和電壓數(shù)據(jù)、軸承、線圈溫升變化趨勢、軸承、機組振動等內(nèi)容。聽覺主要內(nèi)容包括：運行、軸承是否平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)聽聲音時有時要借助聽音棒幫助。測量驗證根據(jù)視聽檢查結(jié)果，根據(jù)各種與高壓電機有關(guān)的測量儀表進(jìn)行綜合分析判斷，判斷好壞依據(jù)國家有相關(guān)規(guī)定，此不贅述。

3 除塵高壓電動機振動的處理

除塵高壓電動機的振動處理涉及內(nèi)容很多。處理過程更需要技術(shù)和經(jīng)驗的平時積累。下面以處理一起振動為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，起到拋磚引玉的作用。某公司除塵器、風(fēng)機、電動機的設(shè)備基本狀況為以下內(nèi)容。

除塵風(fēng)機型號：Y4-7X73N0，25.5F，風(fēng)量；650000m3/h。除塵器采用4 電場180 平電場改造的布袋除塵器。驅(qū)動電動機型號：YKK710-6 1600KW，除塵器上部脈沖噴吹閥采用雙排順序噴吹，型號；DMF-Y-76,DC24V,JB/T5916。此套設(shè)備自2012 年改造后運行基本正常，除塵效果達(dá)到50mg/M3符合國家環(huán)保要求。使用過程發(fā)現(xiàn)風(fēng)機和電動機發(fā)生不規(guī)律的振動很不正常。在2017 年7 月份檢修后風(fēng)機和電動機水平振動一直超標(biāo)。測試風(fēng)機驅(qū)動端水平振動速度由5mm/s,逐漸增加到9mm/s～13.55mm/s，甚至達(dá)到18-19 mm/s，電機水平振動由2.05mm/s逐漸增加6mm/s～7 mm/s.此過程大概用時72～120 小時不等，處理過程如下。

停電對風(fēng)機與電機聯(lián)接重新找正，采用兩表法找正數(shù)據(jù)都在0.06mm 以下范圍。對風(fēng)機機座軸承檢查，底座緊固等措施都沒有取得效果。2018 年3 月，采用高級便攜式FFT 分析儀和HY106C 機械振動采集儀對風(fēng)機葉輪和電機進(jìn)行測試。

典型的異常頻譜：如圖1 所示。

圖1 風(fēng)機負(fù)荷端水平方向振動速度

結(jié)論：風(fēng)機水平振動較大，且時域波形接近正弦波，頻譜為17.5HZ 振動較大，幅值為20.76mm/s。風(fēng)機存在失衡故障。

根據(jù)測得結(jié)果對風(fēng)機葉輪在線做動平衡，當(dāng)時數(shù)據(jù)：運行轉(zhuǎn)速：750Rpm，測量值：11.7m/s^2，數(shù)據(jù)類型：時間波形，數(shù)據(jù)點數(shù)：2048，頻率帶寬：5000Hz。

為了更進(jìn)一步排除故障，2018 年4 月對該風(fēng)機備用葉輪返廠修理，修理后進(jìn)行更換。更換過程對軸承、軸承座、對中等項同樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，前前后后工作56 個小時，試車振動故障依然。

對風(fēng)機整體設(shè)備進(jìn)行整體檢查，機械和電氣共同查找缺陷，單純機械處理已經(jīng)到位，反應(yīng)的機械振動問題只是表象，以前所有過程對信號特征作出識別處理過程，只得出表面原因，并沒有對信號特征作出機理性分析，得出振動深層次原因。機械方面進(jìn)行處理，風(fēng)機和電機振動最大的可能性是負(fù)載。對除塵器整體結(jié)構(gòu)使用類比方法進(jìn)行分析，該風(fēng)機是在靜電除塵基礎(chǔ)上改造成布袋除塵。布袋除塵器中布袋長度7m，吸附在布袋表面的粉塵狀況受脈沖噴吹閥動作影響很大，該除塵器180 平米的空曠空間內(nèi)沒有二次分割，兩排噴吹閥噴吹動作相差很大，南噴吹管道壓力0.35 兆帕，北噴吹管道壓力0.2 兆帕，北側(cè)除塵布袋積塵嚴(yán)重。布袋之間壓差是1450Pa。明顯高于南側(cè)，分析認(rèn)為：布袋除塵器內(nèi)部粉塵氣流通道不穩(wěn)定，北側(cè)除塵布袋積灰嚴(yán)重，壓差大，粉塵通透性能差，南側(cè)相反，壓差小，粉塵通透性能好，南北兩側(cè)同一個主電機驅(qū)動葉輪帶動旋轉(zhuǎn)，源動力相同，粉塵濃度和溫度基本相同，只是粉塵氣流進(jìn)入除塵器發(fā)生南北方向的移動，氣流這種移動造成葉輪水平振動。后對北側(cè)損壞的脈沖閥進(jìn)行有序更換，風(fēng)機和電動機水平振動逐漸減少。北側(cè)除塵器噴吹壓力提高至0.35 兆帕左右，風(fēng)機振動5.5mm/s，電機振動2.0mm/s 以下。

4 除塵高壓電動機節(jié)能運行模式

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電動機驅(qū)動的風(fēng)機、水泵負(fù)載，軸功率P 與流量Q，風(fēng)壓p 的關(guān)系為：P∝Q×p

可見流量Q 和電機的轉(zhuǎn)速n 是成正比關(guān)系的，而所需的軸功率P 與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80%的額定流量時，通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%，即調(diào)節(jié)頻率到40Hz 即可，這時所需功率將僅為原來的51.2%。

風(fēng)機、水泵的運行曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。圖2。

圖2 風(fēng)機、水泵的運行曲線

當(dāng)所需風(fēng)量、流量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A 點變到新的運行工況點B 點運行，所需軸功率P2與面積p2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機、水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但風(fēng)機、水泵的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A 點移至C 點。此時所需軸功率P3與面積pB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt(P)與（p2-pB）×（C-B）的面積成正比。

綜上，理論數(shù)據(jù)表明除塵風(fēng)機高壓電機按照平時使用80%的風(fēng)門能夠滿足除塵效果，使用電能是原來的51.2%，節(jié)能效果明顯。

5 節(jié)能改造具體方案

利用節(jié)能技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造時，從系統(tǒng)的整體性和控制的系統(tǒng)性出發(fā)，對設(shè)備的安全、工藝的保障、系統(tǒng)的平衡、負(fù)荷的跟隨等方面綜合考慮，實現(xiàn)“跟隨負(fù)荷、開放式應(yīng)對工況變化、功率按需輸出”的設(shè)計思想，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)?，F(xiàn)在普遍使用高壓變頻器作為風(fēng)機電動機調(diào)速裝置。如圖3 所示：

圖3 改造基本方式

旁路柜中，共有3 個高壓開關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2 與K3 采用電磁互鎖操動機構(gòu)，實現(xiàn)電磁互鎖。當(dāng)K1、K2 閉合，K3 斷開時，電機變頻運行；當(dāng)K1、K2 斷開，K3閉合時，電機工頻運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。

旁路柜必須與上級高壓斷路器DL 連鎖， DL 合閘時，絕對不允許操作旁路隔離開關(guān)與變頻輸出隔離開關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。

故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘柵c旁路柜“變頻投入”信號串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入；旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無效。保護(hù)：保持原有對電機的保護(hù)及其整定值不變。

6 結(jié)語

總之，高壓電動機穩(wěn)定基礎(chǔ)上的高效運行主要體現(xiàn)在日常的周期維修，消缺電動機本身缺陷，尤其要處理風(fēng)機振源導(dǎo)致的電機振動。風(fēng)機葉輪及其聯(lián)接部件比較粗大，振動引起損壞的部件表象在電機軸承。在高壓電動機長周期穩(wěn)定運行基礎(chǔ)上使用變頻器做好節(jié)能，效果巨大。