魏樹龍

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽城四侯煤業(yè)有限公司，山西 晉城048100）

1 概述

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽城四侯煤業(yè)有限公司（全文簡稱四侯煤礦）3201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面，主要用于3201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面通風(fēng)、運(yùn)輸、行人等。3201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面開口點(diǎn)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(jìn)期間在巷道開口以北20 m進(jìn)風(fēng)流處安裝兩臺FBD礦用壓入式軸流局部通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為30 kW，風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量為467 m3/min，采用阻燃柔性風(fēng)筒將風(fēng)流引進(jìn)工作面，風(fēng)筒直徑為0.8 m。

截止目前3201進(jìn)風(fēng)順槽已掘進(jìn)420 m，由于受施工環(huán)境、風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)力度等影響，巷道掘進(jìn)前期共計(jì)出現(xiàn)5次故障，巷道停風(fēng)時間達(dá)17 h，導(dǎo)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(jìn)；為了進(jìn)一步提高局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，保證巷道安全供風(fēng)，四侯煤礦通過技術(shù)研究對巷道掘進(jìn)前期風(fēng)機(jī)主要出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并安裝一套風(fēng)機(jī)故障檢測系統(tǒng)。

2 掘進(jìn)前期風(fēng)機(jī)常見故障類型

2.1 軸承振動故障

3201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)前期局部通風(fēng)機(jī)軸承振動時最常見的故障。由于軸承是風(fēng)機(jī)主要的部件，生產(chǎn)廠家在加工軸承時，由于工序工藝未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求很容易導(dǎo)致軸承的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)誤差，當(dāng)這種軸承安裝在風(fēng)機(jī)上后會在軸的較大載荷下產(chǎn)生強(qiáng)烈激勵，導(dǎo)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(dǎo)致軸承表面出現(xiàn)擦傷，也會導(dǎo)致軸承在使用時發(fā)生振動。當(dāng)軸承振動超過一定界限時會帶動整個風(fēng)機(jī)振動，直接導(dǎo)致整個風(fēng)機(jī)運(yùn)行異常。

2.2 油路故障

風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時軸頸常常會帶動油路內(nèi)的潤滑油高速流動，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)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(dāng)風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)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(dá)到最大，出現(xiàn)油膜振蕩；當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在不穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行時，軸頸會圍繞著繞軸平衡點(diǎn)進(jìn)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(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 電機(jī)振動故障

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

2.4 葉輪振動故障

由于3201進(jìn)風(fēng)順槽工作面施工環(huán)境差，空氣中夾雜較多的粉塵，風(fēng)機(jī)葉輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時將空氣中的煤塵吸入并粘連在葉片上，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)在異常振動的同時發(fā)出異響。

3 局部通風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 局部通風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

四候煤礦技術(shù)人員通過對以上故障類型進(jìn)行分析，軸承及電機(jī)的異常震動均會造成風(fēng)機(jī)發(fā)生故障。為了確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，技術(shù)人員在風(fēng)機(jī)上安裝各類傳感器對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，確保風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常時能夠及時發(fā)現(xiàn)，并對風(fēng)機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級改造。由于風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，振動是造成風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)上，工作人員可以通過傳感器接收到的振動信號來判斷風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行。風(fēng)機(jī)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(jìn)行分析-輸出分析信號。

3.2 局部通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)、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(jī)終端。

2）工作原理。工作人員將振動傳感器安裝在風(fēng)機(jī)上，傳感器能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)的電機(jī)及軸承的振動頻率及偏移進(jìn)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(jìn)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(dá)相應(yīng)的指令，從而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的全程監(jiān)控。

3.3 局部通風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測系統(tǒng)功能

1）通過對運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)臺及參數(shù)進(jìn)行實(shí)時收集并分析。

2）利用測振傳感器，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的振動信號轉(zhuǎn)化為電信號，方便計(jì)算機(jī)的儲存與分析。

3）利用信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行時采集到的的振動信號進(jìn)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(jìn)行分析，并下達(dá)相應(yīng)的指令，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的故障判斷。

4 結(jié)語

針對3201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)前期局部通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)安裝一套故障監(jiān)測系統(tǒng)。從實(shí)踐運(yùn)用效果來看，該系統(tǒng)投入使用后共計(jì)自動監(jiān)測風(fēng)機(jī)故障6次，并進(jìn)行自動故障處理，巷道在后期掘進(jìn)中未發(fā)生風(fēng)機(jī)故障停風(fēng)事故，保證了巷道安全快速掘進(jìn)，取得了顯著應(yīng)用成效。