矿用局部通风机故障监测系统应用分析

魏树龙

（山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司，山西 晋城048100）

1 概述

山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司（全文简称四侯煤矿）3201进风顺槽掘进工作面，主要用于3201进风顺槽掘进工作面通风、运输、行人等。3201进风顺槽掘进工作面开口点位于原第二探巷开口处南帮1 m处（帮至帮），开口方位角194°48′3″，施工长度1 125 m；巷道为矩形断面，毛宽4.0 m，毛高3.2 m，沿煤层底板布置。

巷道掘进期间在巷道开口以北20 m进风流处安装两台FBD矿用压入式轴流局部通风机，风机电机功率为30 kW，风机吸风量为467 m3/min，采用阻燃柔性风筒将风流引进工作面，风筒直径为0.8 m。

截止目前3201进风顺槽已掘进420 m，由于受施工环境、风机检修维护力度等影响，巷道掘进前期共计出现5次故障，巷道停风时间达17 h，导致巷道局部出现瓦斯积聚现象，威胁着巷道安全快速掘进；为了进一步提高局部通风机运转效率，保证巷道安全供风，四侯煤矿通过技术研究对巷道掘进前期风机主要出现的故障进行分析，并安装一套风机故障检测系统。

2 掘进前期风机常见故障类型

2.1 轴承振动故障

3201进风顺槽掘进前期局部通风机轴承振动时最常见的故障。由于轴承是风机主要的部件，生产厂家在加工轴承时，由于工序工艺未达到标准要求很容易导致轴承的结构出现误差，当这种轴承安装在风机上后会在轴的较大载荷下产生强烈激励，导致轴承发生振动。其次，轴承在使用过程中未按照要求及时更换会导致轴承表面出现擦伤，也会导致轴承在使用时发生振动。当轴承振动超过一定界限时会带动整个风机振动，直接导致整个风机运行异常。

2.2 油路故障

风机在运行时轴颈常常会带动油路内的润滑油高速流动，导致风机与润滑油产生振动。根据维修人员的现场观察，油路系统故障主要包括油膜振荡和油膜涡动两种故障。当风机在正常运行时，如涡动频率与转轴的临界转动频率接近时，涡动振幅会在共振的作用下达到最大，出现油膜振荡；当风机转子在不稳定的状态下运行时，轴颈会围绕着绕轴平衡点进行高速涡动旋转，涡动旋转频率为转轴角速度频率一半时产生油膜涡动。油路一旦出现故障将直接导致风机不能正常运转。

2.3 电机振动故障

风机电机的机械效应与电磁效应不平衡造成风机出现电机振动。若电机在不平衡的状态下运行时，销孔及胶圈会出现不同程度的磨损，这将造成风机重心出现较大的偏移，最终电机在离心力的作用下发生振动。此外，电机在正常生产时，产生的电磁场与能量转换会对机座产生一定的旋转扭力，这也会造成风机出现振动。

2.4 叶轮振动故障

由于3201进风顺槽工作面施工环境差，空气中夹杂较多的粉尘，风机叶轮在运转时将空气中的煤尘吸入并粘连在叶片上，导致风机叶片孔洞周围出现煤尘的大量积聚，造成叶轮发生异常振动，风机在异常振动的同时发出异响。

3 局部通风机故障监测系统应用分析

3.1 局部通风机故障监测系统设计方案

四候煤矿技术人员通过对以上故障类型进行分析，轴承及电机的异常震动均会造成风机发生故障。为了确保风机运行的平稳性，技术人员在风机上安装各类传感器对风机的运行数据进行监测，确保风机出现异常时能够及时发现，并对风机监测系统进行优化升级改造。由于风机运行中，振动是造成风机故障的主要原因，技术人员着重选用综合振动信号安装在风机上，工作人员可以通过传感器接收到的振动信号来判断风机是否正常运行。风机振动监测系统主要流程有采集振动信号-对振动信号进行分析-输出分析信号。

3.2 局部通风机故障监测系统组成及原理

1）结构组成。该综合振动监测系统主要由以下系统组成：风机、数据监测系统、数据采集系统、数据调节系统、指令发射系统、后台人机终端。

2）工作原理。工作人员将振动传感器安装在风机上，传感器能够对风机的电机及轴承的振动频率及偏移进行监测，监测的数据传递到电脑的软件平台，软件可以利用信号调节系统对数据进行频谱分析，再利用数据采集器将这些数据传递到监控平台，并将故障分析结果显示在监控平台，同时根据故障类型的不同下达相应的指令，从而实现了风机的全程监控。

3.3 局部通风机故障监测系统功能

1）通过对运行中的风机进行监测，能够对风机的运行转台及参数进行实时收集并分析。

2）利用测振传感器，将风机运行时的振动信号转化为电信号，方便计算机的储存与分析。

3）利用信号调节系统，将风机运行时采集到的的振动信号进行放大，从而变为模拟信号。

4）利用数据采集系统将模拟信号传递到监控平台，最后转换为电脑数字信号。电脑平台接受到传递来的模拟信号后将噪音及其他干扰信号去除，对有用的振动数据进行分析，并下达相应的指令，最终实现风机的故障判断。

4 结语

针对3201进风顺槽掘进前期局部通风机经常出现故障，且维修难度大等技术难题，四候煤矿对局部通风机安装一套故障监测系统。从实践运用效果来看，该系统投入使用后共计自动监测风机故障6次，并进行自动故障处理，巷道在后期掘进中未发生风机故障停风事故，保证了巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。