主通風機電機超功率運行故障分析及預防

摘 要：結合煤礦主通風機裝置的實際情況，并運用電機拖動的基本原理，對電機超功率運行進行全面系統地分析和探討，提出了故障的危害性和預防措施，保證電機正常負載，以確保煤礦主通風機長期、安全、高效地運行。

關鍵詞：主通風機；電機；超功率；預防措施；

中圖分類號：TD821 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-09-00-02

煤礦主通風機擔負著排出井下有害氣體、不斷往井下輸送新鮮空氣的重任，直接決定著礦井能否實現安全生產，而作為通風機原動力的電機，起著至關重要的作用。作為連續運行的大能耗設備，電機超功率故障往往會被礦井負責監視通風機運行的技術人員所忽略，尤其是小煤礦，由于沒有進行仔細的檢測檢驗，工程技術人員常面臨此類問題，整改起來也比較棘手。

根據電機過載能力特性，在額定電壓和額定頻率下，異步電機應能承受1.6-2倍額定轉矩作用15S而不被損壞，并在逐步增加轉矩時，不致出現堵轉或轉速突降現象。所以，分析各種故障的誘因，及時采取措施，是很重要的。

下面以大雁集團公司雁南礦主通風系統為例，做以簡要說明，主通風機（主扇）原理如圖1所示。

對旋式主通風機兩臺，型號為BD—Ⅱ—6—№23，每臺主通風機電機功率為2×185kW，額定電壓380V。工作狀態為一用一備，兩臺交-直-交電壓型變頻器可通過轉換開關分別控制兩臺主通風機，正常運行時兩臺變頻器分別控制主通風機的前機和后機，使主通風機調速運行。由于主通風機按礦井最大用風量選擇，所以礦井投產初期用風量遠小于主通風機所能提供的風量。目前雁南礦采用單主通風機單電機變頻控制方式，根據礦井用風量調整變頻器輸出（變頻輸出0～50 Hz可調，輸出頻率降低的同時輸出電壓也降低，已經歷27Hz、44Hz等變頻輸出狀態），調節主通風機轉速，既滿足了礦井需要，也克服了大量電能浪費的問題。同時現場調整方便、靈活，減輕了調試的工作量，使用效果非常好。

一、電機定子缺相運行

當電機電源或定子繞組斷開一根甚至兩根時，既為電機定子缺相運行。

（一）定子△形接法缺相運行：主要存在下列故障。

（二）定子Y形接法缺相運行：正常Y形接法的定子在運行時，無論是一相繞組斷開，還是一相電源斷開，都形成另兩相反串聯，接在電源單相線電壓Ue下，每相繞組承擔的電壓為0.5Ue。

二、電能質量差

（一）電網電壓不對稱：在三相三線網絡中，不對稱的三相電壓不含零序分量，各相電壓分別由正序分量和負序分量疊加而成，即

增加時，電機激磁電流增加，定子的銅損、定子和轉子的鐵損也要加大；此外，電網交流電頻繁增加和高次諧波磁場引起定子、轉子和鐵芯中的鐵損加劇，都將直接引起電機超功率。

為防止因電能質量差而引起故障，可設置溫度檢測功能的保護裝置，將雙金屬片式熱繼電器直接埋入電機繞組中。當不對稱電流引起電機過熱，使電機繞組溫升到接近極限值時，雙金屬片受熱彎曲，觸點斷開，切斷電源。

三、電機頻繁起動或堵轉

當電機起動時，起動電流是額定電流的5-7倍，將產生大量的熱，由于起動時間短，幾乎不存在散熱過程；如果起動過于頻繁，則會引起大部分熱儲存在繞組中，致使電機處于超功率運行狀態。

當電機堵轉時，相當于電機要長時間受5-7倍額定電流的作用，電機急劇發熱，溫度迅速上升。一般電機允許堵轉時間為5-10S，因此，如果不及時處理電機堵轉，則可能燒毀電機。

控制起動次數，即可避免因頻繁起動而產生超功率故障。而堵轉時，電機會發出異常響聲，并且震動速度會明顯變大。防止因電機堵轉而產生超功率運行，需定期或當發生故障后立即檢查電機定子、轉子和軸承，將故障或損壞件更換或重新進行裝配，從而確保電機安全運行。

四、其它人為因素或機械故障

（一）繞組接線錯誤 誤將星形接成三角形，或誤將三角形接成星形，均可導致故障出現。（二）通風機機械故障通常有通風機葉片卡緊，使阻力增加；或傳動機構過緊，驅動設備調節不正確、誤操作、潤滑不當等。此類故障完全是由于外界機械過載而引起的。（三）電機軸承損壞 軸承磨損過大或損壞，嚴重時使轉子與定子相碰，形成附加阻力矩，導致電機定子電流增加。

防止繞組接線錯誤，只需在安裝電機時，細心工作即可。避免機械故障，則需要對風機、傳動機構、驅動設備、軸承等進行定期或不定期地檢查、維護和保養，并作好潤滑工作。

五、通風機引風巷道原因

通風機引風巷道跨塌而堵塞，造成巷道截面積過小或彎道過急，從而增加了通風阻力，導致電機過負荷。

在礦山設計、建設和開采過程中，盡量減少彎道，避免引風道形成直角或銳角，并擴大巷道截面，從而使通風阻力降低至較小，確保電機長期在節能狀態下高效運行。

參考文獻：

[1]《電工學》 1999 秦曾煌

[2]《礦山大型機電設備測試技術手冊》1998陳維鍵 傅運剛 李功熹等

[3]《GB 156-93，標準電壓》

[4]《GB 1032-85，三相異步電動機試驗方法》

[5]《GB 12497-1995， 三相異步電動機經濟運行》