煤矿通风机电机温度高故障与对策研究

范新荣 江投集团安源煤业有限公司尚庄煤矿

煤矿风机电机主要用于限制井下瓦斯使用，属于安全装备，可有效为井下空气需求提供保障，确保井下工作人员顺利完成各项工作，因此，该设备的使用与井下人员安全性密切相关。以往行业主要以电机热状态作为煤矿风机电机稳定性的评估指标，以基准环境温度作为前提，当定子温度、轴承温度分别高于135、90℃，将会引发显性或者隐性故障。因此，要求工作人员应落实电机高温度研究工作，并做好故障处理工作，为风机稳定运行提供保障。

一、电机温度高故障

（一）选型

结合矿区实际风量需求，如果电机功率未达到该标准，将会导致电机温度过高。具体而言，由于部分工作人员预见性不足，风机选型不当，在风量需求不断增加状态下，风机难以满足风量需求，只能通过调整电机频率以及叶轮角度增加风量，进而增加电机负荷，导致电机温度过高。同时，还存在部分煤矿为实现节能，以变频器完成供电操作，并将工频电机作为变频电机替代品使用，导致谐波交变磁场受到影响，增加电机温度。另外，在未将运行环境温度因素考虑在内的情况下，也会引发电机温度过高情况。

（二）设计

当前风机主要以对旋结构居多，驱动使用等容量电机，以额定工况作为前提，可根据公式P1=ρν（ν-Q/Ftan-1β12）Q完成两级叶轮计算工作。其中，ν指叶轮圆周速度，F指风筒过流面积，ρ指风机气体密度，Q指风量，β12指一级叶轮出口气流角[1]。受到前后叶片结构设计不足影响，将会严重影响风机电机气动性能，在通风距离增加的情况下，将会导致二级电机呈现负载运行状态，进而造成电机温度过高情况。

（三）使用维护

对于电机而言，温度保护十分重要，但是结合行业实际情况，就目前而言，绕组整定温度不合理情况的出现已经较为普遍。针对F 级绝缘电机，要求应以155℃作为热分等级，并设置报警温度在135℃，该标准已经相对较为宽泛，但是大部分煤矿均未达到这一标准，受到报警温度较低影响，将会出现报警失误情况，不利于煤矿正常运行。

二、电机温度高故障处理措施

（一）科学选型

结合矿井产能规划，合理对风机及电机进行选型，并根据实际风量需求以及煤矿开采深度，确定风机风量，以风机额定最高风量作为参考，明确电机功率，并对其调频范围予以规定。以运行工况角度出发，风机电机存在一定的特殊性，因此，在选型工作中，应依据常态温度，提高10℃环境温度。

（二）优化设计

以设计角度出发，工作人员应以叶轮叶型结构着手，做好调整工作，防止出现旋风机功率情况。同时，应对旋叶轮扇叶数进行造价，确保其与整个结构相匹配，并完成压力负荷处理工作。针对不等功率电机，并着重加强二级风机电机处理，有效提升其服务系数。可设计隔流罩在风机中，使机身得到一定的延长，为外风扇的使用创造空间。在了解风机电机性能的基础上，建立相应的实验平台，做好杜绝超高压生产制造以及超频率生产制造情况。另外，工作人员应进一步对风机电机运行工况进行了解。优化其负载特性，提高服务系数。

（三）使用维护

工作人员应切实落实风机电机维护工作，并根据绝缘等级，合理设定报警温度，其中，针对F 级绝缘，报警温度应在135℃，针对H 级绝缘，则报警温度应该在155℃，以风机电机轴承型号作为依据，结合煤矿实际工况，确定风机电机注油操作。另外，工作人员应明确行业维护规程，并以此作为依据，科学使用工频、变频电机，确保风机电机运行有效性。

三、实例分析

某矿区通风机电机在定子、轴承温度方面均高于报警温度，导致风机停止运行。具体对该矿区进行分析，矿区内共存在风机两对，其中，现场运行风机为2#风机，表1为该风机具体参数。

表1 风机与电机运行参数

其中，在该风机电机中，风量、电机绕组报警整定温度分别为5200m3/min、120℃。

具体对该风机电机温度过高情况进行分析，主要原因包括：（1）在案例风机中，存在报警整定温度较低的情况。（2）检查风机电机设备，可发现明显气动性能不足情况，进而导致对旋风机功率受到影响，在该风机电机中，存在电流相差较大的问题。（3）案例风机电机选型相对较小，整个电机基本处于满负荷状态，一旦风量、温度较高，电机将会呈现烧毁情况（4）矿区散热条件相对较差，风道风速属于微风状态。

结合上文具体情况，本文采取以下解决措施：（1）在有效确保生产安全性的情况下，合理调整电机频率以及风量，使其逐步下降到45Hz、4900m3/min，以免出现电机烧毁事件。（2）在2#风机运行过程中，可设置外联风口在1#风机处，通过有效改造，经测试，可有效降低一、二级风机风量，并且与矿区初期风量要求相符，但是在为满足后续工作需求，还需要进一步落实改造工作。（3）在1#风机应用过程中，可对2#风机进行合理调整，保持二级电机为250kW，然后启动2#风机，再次调整1#风机，使其二级电机为250kW，所有风机均需要做好风露优化处理，并以绝缘等级作为参考，合理设定报警温度[2]。通过使用上文处理措施，通风机电机温度过高问题得到有效处理，运行已经趋于稳定，具体数据见表 2。

表2 改造后风机与电机运行参数

四、结论

受到选型、设计、制造条件、运行维护不当影响，在未有效细化标准要求的情况下，加之立法、执法跟进情况不佳，均会引发电机温度过高情况，对电机运行十分不利。因此，本文以实例出发，在使用应急方法的基础上，有机结合根本解决方法，建立在有效措施基础上，在最大程度上避免电机温度过高情况出现。