礦用局部通風機故障監(jiān)測系統(tǒng)應用分析

魏樹龍

（山西煤炭運銷集團陽城四侯煤業(yè)有限公司，山西 晉城048100）

1 概述

山西煤炭運銷集團陽城四侯煤業(yè)有限公司（全文簡稱四侯煤礦）3201進風順槽掘進工作面，主要用于3201進風順槽掘進工作面通風、運輸、行人等。3201進風順槽掘進工作面開口點位于原第二探巷開口處南幫1 m處（幫至幫），開口方位角194°48′3″，施工長度1 125 m；巷道為矩形斷面，毛寬4.0 m，毛高3.2 m，沿煤層底板布置。

巷道掘進期間在巷道開口以北20 m進風流處安裝兩臺FBD礦用壓入式軸流局部通風機，風機電機功率為30 kW，風機吸風量為467 m3/min，采用阻燃柔性風筒將風流引進工作面，風筒直徑為0.8 m。

截止目前3201進風順槽已掘進420 m，由于受施工環(huán)境、風機檢修維護力度等影響，巷道掘進前期共計出現(xiàn)5次故障，巷道停風時間達17 h，導致巷道局部出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，威脅著巷道安全快速掘進；為了進一步提高局部通風機運轉(zhuǎn)效率，保證巷道安全供風，四侯煤礦通過技術(shù)研究對巷道掘進前期風機主要出現(xiàn)的故障進行分析，并安裝一套風機故障檢測系統(tǒng)。

2 掘進前期風機常見故障類型

2.1 軸承振動故障

3201進風順槽掘進前期局部通風機軸承振動時最常見的故障。由于軸承是風機主要的部件，生產(chǎn)廠家在加工軸承時，由于工序工藝未達到標準要求很容易導致軸承的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)誤差，當這種軸承安裝在風機上后會在軸的較大載荷下產(chǎn)生強烈激勵，導致軸承發(fā)生振動。其次，軸承在使用過程中未按照要求及時更換會導致軸承表面出現(xiàn)擦傷，也會導致軸承在使用時發(fā)生振動。當軸承振動超過一定界限時會帶動整個風機振動，直接導致整個風機運行異常。

2.2 油路故障

風機在運行時軸頸常常會帶動油路內(nèi)的潤滑油高速流動，導致風機與潤滑油產(chǎn)生振動。根據(jù)維修人員的現(xiàn)場觀察，油路系統(tǒng)故障主要包括油膜振蕩和油膜渦動兩種故障。當風機在正常運行時，如渦動頻率與轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)動頻率接近時，渦動振幅會在共振的作用下達到最大，出現(xiàn)油膜振蕩；當風機轉(zhuǎn)子在不穩(wěn)定的狀態(tài)下運行時，軸頸會圍繞著繞軸平衡點進行高速渦動旋轉(zhuǎn)，渦動旋轉(zhuǎn)頻率為轉(zhuǎn)軸角速度頻率一半時產(chǎn)生油膜渦動。油路一旦出現(xiàn)故障將直接導致風機不能正常運轉(zhuǎn)。

2.3 電機振動故障

風機電機的機械效應與電磁效應不平衡造成風機出現(xiàn)電機振動。若電機在不平衡的狀態(tài)下運行時，銷孔及膠圈會出現(xiàn)不同程度的磨損，這將造成風機重心出現(xiàn)較大的偏移，最終電機在離心力的作用下發(fā)生振動。此外，電機在正常生產(chǎn)時，產(chǎn)生的電磁場與能量轉(zhuǎn)換會對機座產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)扭力，這也會造成風機出現(xiàn)振動。

2.4 葉輪振動故障

由于3201進風順槽工作面施工環(huán)境差，空氣中夾雜較多的粉塵，風機葉輪在運轉(zhuǎn)時將空氣中的煤塵吸入并粘連在葉片上，導致風機葉片孔洞周圍出現(xiàn)煤塵的大量積聚，造成葉輪發(fā)生異常振動，風機在異常振動的同時發(fā)出異響。

3 局部通風機故障監(jiān)測系統(tǒng)應用分析

3.1 局部通風機故障監(jiān)測系統(tǒng)設計方案

四候煤礦技術(shù)人員通過對以上故障類型進行分析，軸承及電機的異常震動均會造成風機發(fā)生故障。為了確保風機運行的平穩(wěn)性，技術(shù)人員在風機上安裝各類傳感器對風機的運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，確保風機出現(xiàn)異常時能夠及時發(fā)現(xiàn)，并對風機監(jiān)測系統(tǒng)進行優(yōu)化升級改造。由于風機運行中，振動是造成風機故障的主要原因，技術(shù)人員著重選用綜合振動信號安裝在風機上，工作人員可以通過傳感器接收到的振動信號來判斷風機是否正常運行。風機振動監(jiān)測系統(tǒng)主要流程有采集振動信號-對振動信號進行分析-輸出分析信號。

3.2 局部通風機故障監(jiān)測系統(tǒng)組成及原理

1）結(jié)構(gòu)組成。該綜合振動監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下系統(tǒng)組成：風機、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、指令發(fā)射系統(tǒng)、后臺人機終端。

2）工作原理。工作人員將振動傳感器安裝在風機上，傳感器能夠?qū)︼L機的電機及軸承的振動頻率及偏移進行監(jiān)測，監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳遞到電腦的軟件平臺，軟件可以利用信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行頻譜分析，再利用數(shù)據(jù)采集器將這些數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)控平臺，并將故障分析結(jié)果顯示在監(jiān)控平臺，同時根據(jù)故障類型的不同下達相應的指令，從而實現(xiàn)了風機的全程監(jiān)控。

3.3 局部通風機故障監(jiān)測系統(tǒng)功能

1）通過對運行中的風機進行監(jiān)測，能夠?qū)︼L機的運行轉(zhuǎn)臺及參數(shù)進行實時收集并分析。

2）利用測振傳感器，將風機運行時的振動信號轉(zhuǎn)化為電信號，方便計算機的儲存與分析。

3）利用信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將風機運行時采集到的的振動信號進行放大，從而變?yōu)槟M信號。

4）利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將模擬信號傳遞到監(jiān)控平臺，最后轉(zhuǎn)換為電腦數(shù)字信號。電腦平臺接受到傳遞來的模擬信號后將噪音及其他干擾信號去除，對有用的振動數(shù)據(jù)進行分析，并下達相應的指令，最終實現(xiàn)風機的故障判斷。

4 結(jié)語

針對3201進風順槽掘進前期局部通風機經(jīng)常出現(xiàn)故障，且維修難度大等技術(shù)難題，四候煤礦對局部通風機安裝一套故障監(jiān)測系統(tǒng)。從實踐運用效果來看，該系統(tǒng)投入使用后共計自動監(jiān)測風機故障6次，并進行自動故障處理，巷道在后期掘進中未發(fā)生風機故障停風事故，保證了巷道安全快速掘進，取得了顯著應用成效。