淺析礦用通風機狀態監測與故障診斷

牛利君

（陽煤集團平定東升興峪煤業有限公司，山西陽泉 045000）

0 前言

礦用通風機是煤礦安全生產必不可少的動力設備之一，承擔煤礦井巷輸送新鮮空氣、排除有害氣體、粉塵的任務，保證井巷通風良好符合礦井安全生產要求。礦用通風機運行狀態的優劣關系到井下作業人員的生命安全及工作效率等。為此，對通風機的運行狀況進行定期監測和故障診斷，以及時發現隱患、及時處理隱患，減少不安全事故的發生。

1 狀態監測與故障診斷技術分析

對通風機進行狀態監測，為故障診斷提供依據[1]。對機械設備進行科學診斷，此過程分為4個步驟。如圖1所示。

圖1 設備監測步驟圖

采集信號：通過傳感器、電子傳輸完成。信號采集種類較多，可分為振動、溫度、壓力、流量、電流等?？舍槍π缘乇O測一種或多種參數。

信號轉換：能用數學方法，如函數、Z轉換、功率譜等信號處理；也可用空間法、向量等特征提取分析。當前，信號處理技術中信息的集成和融合有了飛速的進步，已開始向計算機圖形自動識別的方向邁進。對通風機而言，信號的平穩性、突發性曲線可以反饋出風機的運行狀況和故障的信息。在風機故障診斷過程中，可看出風機運轉的動態信號多為非平穩隨機信號，檢測信號受噪音影響，使得故障特征有增強或減弱。傳統的FFT變換的濾波方法不易準確地實現信噪分離，這為風機故障診斷帶來一定的難度。現在較先進的信號預處理方法是小波轉換技術，該技術能夠對采集的故障信號進行提取和去噪聲，對突發性故障有非常好的定量價值。

狀態識別與故障確定：該步驟是故障診斷的關鍵性工作，需要經過數學分析、系統識別、模式識別等過程[2]。

分析決策和發展預測：設備進行診斷的目的是使系統始終處于正常狀態，預防設備不良變化。如果系統偏離正常狀態，必須立即進行故障分析，可稱之為故障診斷。如果對設備可能發生的故障進行事先劃分，可稱之為模式分類。

2 通風機故障診斷分析

故障診斷技術可根據診斷的目標對象，從而對人員、時間、地點等提出具體要求，采用不同的措施，診斷流程如圖2所示。此外，故障診斷依照精細程度分為簡易診斷、精密診斷[3]。靈活應用簡易診斷和精密診斷，對設備的故障做出準確地判讀，從而為決策提供可靠依據。

圖2 診斷流程圖

通風機屬于旋轉設備，通用的旋轉設備故障診斷技術同樣適用于通風機。通風機的故障主要有喘振、軸承損壞、溫度過高、缺油、葉片故障、欠壓、過流等。這些故障有各自的表現特征，故障嚴重會危及風機的安全運行，不同型號的通風機其故障診斷的方式不盡相同?；驹瓌t：對于普通作用的通風機可通過點巡檢、用便攜式測振儀、測溫儀進行數據采集，判定設備的完好性。對于關鍵作用的通風機可適當采用在線監測技術，以確保設備隱患、故障能夠及時消除。

隨著煤礦企業的發展，在線監測技術得到一定的推廣應用。比如：FJZ型礦井主通風機在線監測和故障診斷儀，該技術可以對風機的振動等級、軸心軌跡、電流、電壓等多種參數進行實時監控，對常見故障具有自診斷功能，通過聯網還可以將通風機運行情況反饋到地面控制中心[4]。診斷系統具有實時性，可以及時發現設備的不良運行狀態，有效提高了煤礦自動化水平。但是有的診斷對象效果不好，比如：油液分析實時處理存在一定的難度，可采用監測系統輔助、技術人員及時參與來完成。油液分析主要涉及的就是磨損故障。

3 總結

實踐表明，風機故障是最常見的故障之一。振動在線監測是通風機故障診斷監測的主要手段之一?，F在，煤礦通風機的診斷手段比較多，常用的有振動監測、聲監測、溫度監測、油樣監測、腐蝕監測等。但是被廣泛認可的還是振動監測，普遍認為振動監測方法簡便可行性高，監測結果可靠[5]。

礦用通風機是煤礦安全生產的關鍵性設備，其工作狀態對企業安全生產有著重大作用，充分運用在線監測技術，能夠及時排除通風機的隱患，保證安全生產。

［1］涂福泉，歐陽惠，張凱.風機在線狀態監測與故障診斷系統的研究［J］.武 鋼 技 術 ， 2005（04）：40-44.

［2］楊進峰.礦井通風機振動故障診斷分析［J］.機電信息，2011（21）：103-104.

［3］徐立壯.礦井主通風機運行狀態監測與故障診斷［J］.煤礦機械，1998（09）：43.

［4］李曼，司頡，張鋒軍.礦井主通風機在線監測與故障診斷系統［J］.儀表技術與傳感器，2013（01）：62-63，110.

［5］張正松，傅尚新，馮冠平，等.旋轉機械振動監測及故障診斷［M］.北京：機械工業出版社，1991.