煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常檢測(cè)及分析

趙其龍

摘要：空壓機(jī)是一種壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置，它是氣源裝置的主體，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能。煤礦空壓機(jī)在煤礦生產(chǎn)中可以運(yùn)用氣動(dòng)工具為巷道通風(fēng)，也可以對(duì)空氣施加高壓實(shí)現(xiàn)爆破采煤等功能。然而，煤礦空壓機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)樵O(shè)備本身有故障或者遭受外來(lái)干擾，使得設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)異常，為煤礦生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。為此，本文對(duì)煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常檢測(cè)及分析進(jìn)行了探析，望能夠促進(jìn)我國(guó)煤礦生產(chǎn)的良性健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦空壓機(jī)；振動(dòng)異常；檢測(cè)與分析

煤礦空壓機(jī)為煤礦生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的設(shè)備支持。此設(shè)備通過(guò)壓縮空氣可以驅(qū)動(dòng)鑿巖機(jī)和風(fēng)鎬等機(jī)械設(shè)備。出于安全考慮，在煤礦生產(chǎn)中，很多礦井中存在高瓦斯或者煤塵易引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)，在礦井中用煤礦壓縮機(jī)比用電力更加的安全。因此，為了保證煤礦空壓機(jī)的正常運(yùn)行與煤礦生產(chǎn)的安全，在投入使用前對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)異常檢測(cè)工作則十分的重要。本文對(duì)煤礦空壓機(jī)的作用、螺旋式煤礦空壓機(jī)的特點(diǎn)與工作原理進(jìn)行了闡述，并在此基礎(chǔ)上對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常的原因進(jìn)行了分析。由于動(dòng)態(tài)信號(hào)呈現(xiàn)頻譜特征，為此，本文將頻譜分析法作為煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常檢測(cè)分析手段。并結(jié)合分析得出的煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常的原因提出了有效地應(yīng)對(duì)策略。

一、煤礦空壓機(jī)的作用

就我國(guó)目前的煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，煤礦空壓機(jī)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。通過(guò)結(jié)合具體的煤礦生產(chǎn)，以下內(nèi)容對(duì)煤礦空壓機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單地闡述。具體作用可以分為三點(diǎn)：首先，煤礦空壓機(jī)可以為其他生產(chǎn)設(shè)備提供動(dòng)力支持。在煤礦生產(chǎn)中，除了會(huì)用到煤礦壓縮機(jī)外，也會(huì)用到鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬等機(jī)械設(shè)備。這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要一定的動(dòng)力支持。此時(shí)，煤礦空壓機(jī)通過(guò)壓縮空氣，可以為工作人員驅(qū)動(dòng)鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬等設(shè)備提供充足的動(dòng)力支持，進(jìn)而保證煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行。其次，煤礦空壓機(jī)可以提高礦井人員的自救能力。在煤礦生產(chǎn)中，有些礦井會(huì)含有較多的瓦斯，為了促進(jìn)空氣流通，生產(chǎn)企業(yè)可以通過(guò)運(yùn)用煤礦空壓機(jī)為礦井提供氣體，增加礦井內(nèi)的空氣含量。這樣不僅可以降低瓦斯事故的發(fā)生系數(shù)，也可以在發(fā)生安全事故時(shí)，提高礦井工作人員的自救能力，進(jìn)而減少安全事故造成的人員傷亡系數(shù)。最后，煤礦空壓機(jī)可以對(duì)空氣施加高壓，實(shí)現(xiàn)爆破采煤功能。

二、螺旋式煤礦空壓機(jī)的特點(diǎn)與工作原理

（一）螺旋式煤礦空壓機(jī)的特點(diǎn)

就我國(guó)目前的煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，廣泛應(yīng)用的是螺旋式煤礦空壓機(jī)。此設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中具有一些顯著的特點(diǎn)，具體內(nèi)容如下：

1、較高的可靠性。螺旋式煤礦空壓機(jī)的內(nèi)部零部件不易被磨損，相比其他設(shè)備，此類(lèi)型的設(shè)備使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。這樣不僅可以使機(jī)械設(shè)備保持良好的工作狀態(tài)，也可以提高煤礦生產(chǎn)的工作效率。

2、易操作，日常維護(hù)簡(jiǎn)便。螺旋式煤礦空壓機(jī)的操作比較簡(jiǎn)便，工作人員可以在短時(shí)間內(nèi)掌握操作技能與操作規(guī)范。同時(shí)，由于此設(shè)備的高可靠性，使得此設(shè)備的日常維護(hù)工作也比較的便捷。

3、機(jī)組重量輕、噪音小。螺旋式煤礦空壓機(jī)的整體重量要比其他類(lèi)型設(shè)備的重量要小，而且在運(yùn)行的過(guò)程中噪音小，可以減少給周?chē)h(huán)境帶來(lái)的噪音污染。

（二）螺旋式煤礦空壓機(jī)的工作原理

螺旋式空氣壓縮機(jī)的工作過(guò)程有四個(gè)階段：吸氣階段、壓縮階段、噴油階段以及排氣階段，這四個(gè)階段循環(huán)往復(fù)進(jìn)[1]。具體的工作過(guò)程如下：

第一階段：吸氣階段。吸氣階段是螺旋式煤礦空壓機(jī)的起始階段。此階段的完成需要電動(dòng)機(jī)驅(qū)使轉(zhuǎn)子達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在開(kāi)口位置，當(dāng)主副轉(zhuǎn)子間的齒溝空間呈現(xiàn)最大狀態(tài)時(shí)，會(huì)相應(yīng)的形成負(fù)壓，就會(huì)驅(qū)動(dòng)外部空氣被吸入轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子離開(kāi)進(jìn)氣口時(shí)，轉(zhuǎn)子和機(jī)殼也被填滿(mǎn)了空氣，此時(shí)，轉(zhuǎn)子和機(jī)殼會(huì)被密封，防止空氣外泄。空氣在轉(zhuǎn)子和機(jī)殼密封后，螺旋式煤礦空壓機(jī)的吸氣階段也就相應(yīng)的完成了。

第二階段：壓縮階段。壓縮階段是螺旋式空氣壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮的過(guò)程。吸氣階段完成后轉(zhuǎn)子繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，并且以螺旋狀方式不斷地進(jìn)行移動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)子和機(jī)殼內(nèi)的封閉空間就會(huì)逐漸的被壓縮，空氣也隨之被壓縮。

第三階段：噴油階段。在壓縮階段，由于轉(zhuǎn)子和機(jī)殼內(nèi)的空間逐漸被壓縮，使得被壓縮空氣的溫度與壓力逐漸增加。為了降低空氣的溫度、壓力和減少空氣帶給設(shè)備的摩擦力，潤(rùn)滑劑在強(qiáng)大壓力作用下會(huì)以噴霧裝的方式噴入壓縮機(jī)的腔體。

第四階段：排氣階段。壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子會(huì)不斷地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)與機(jī)殼的排氣口相通的時(shí)候，被壓縮的空氣就會(huì)通過(guò)排氣口不斷的被釋放。而當(dāng)齒溝與排氣斷面重合時(shí)，被壓縮的空氣就會(huì)全部的被釋放出去，壓縮機(jī)的排氣過(guò)程也就完成了。

三、螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常分析

在煤礦生產(chǎn)中，螺旋式煤礦空壓機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常、噪音較大等形式的振動(dòng)故障。而動(dòng)態(tài)信號(hào)的主要特征則是頻譜信號(hào)，為此，以下內(nèi)容結(jié)合頻譜分析法針對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常這一設(shè)備故障進(jìn)行詳細(xì)地分析。

（一）信號(hào)采集與處理設(shè)備

為了對(duì)故障進(jìn)行有效地分析，本文將利用頻譜分析法。而合理運(yùn)用此種分析法發(fā)的前提是需要對(duì)頻譜信號(hào)進(jìn)行采集。采集信號(hào)、處理信號(hào)的過(guò)程中，需要用到INV360DM信號(hào)分析儀、INV多功能放大鏡、傳感器等設(shè)備[2]。而具體的采集過(guò)程如下：（1）傳感器負(fù)責(zé)采集振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)。為了滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集需求，工作人員需要有效地選擇傳感器的種類(lèi)與布置傳感器的檢測(cè)點(diǎn)。傳感器的種類(lèi)一般選擇三向型。而檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量與具體位置則需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況來(lái)分析并進(jìn)行布置。煤礦空壓機(jī)的檢測(cè)點(diǎn)一般需要布置10個(gè)，位置則位于電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼上、左上和右上軸承杯。同時(shí)，在機(jī)座上、左、右不同方位以及排氣端蓋的位置也需要設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理的布置，可以確保采集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)的全面性。（2）為了保證采集到的數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與可靠性，需要利用放大鏡獎(jiǎng)?lì)l譜放大，再由濾波器對(duì)噪聲進(jìn)行有效地控制。

（二）參數(shù)計(jì)算分析

數(shù)據(jù)采集完成后，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地處理，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的利用。本文結(jié)合某礦的螺桿式空壓機(jī)情況與使用說(shuō)明書(shū)，對(duì)空壓機(jī)的功率、頻率、額定轉(zhuǎn)速、螺桿槽、星輪齒數(shù)等參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)頻率、嚙合頻率、星輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率等相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。具體計(jì)算公式如下：

轉(zhuǎn)動(dòng)頻率計(jì)算公式：f=n/60

嚙合頻率計(jì)算公式：fc=Zc·f

星輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率計(jì)算公式：fs=fc/zs

（三）結(jié)果分析

1、左星輪會(huì)造成螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常

通過(guò)將頻譜分析與計(jì)算得出的嚙合頻率進(jìn)行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)螺旋式煤礦空壓機(jī)的螺桿在明顯振動(dòng)的情況下，螺桿并沒(méi)有出現(xiàn)高階的振動(dòng)。通過(guò)對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)的具體情況進(jìn)行分析，可以得出，螺桿的這種振動(dòng)情況是不存在異常，是屬于正常的現(xiàn)象。因此，我們可以判斷得出：星輪與螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)之間存在著聯(lián)系。這就需要我們根據(jù)星輪的測(cè)試數(shù)據(jù)，來(lái)分析星輪的振動(dòng)頻譜。通過(guò)分析，我們進(jìn)一步地得出：左星輪的振動(dòng)明顯的大于右星輪的振動(dòng)，而左星輪就是引起螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常的原因。通過(guò)對(duì)星輪頻譜的分析曲線(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，頻譜中出現(xiàn)了異常情況，而引起空壓機(jī)出現(xiàn)異常故障的原因也是源于左星輪[3]。

2、設(shè)備安裝與螺旋式煤礦空壓機(jī)的振動(dòng)異常有關(guān)

結(jié)合某礦螺旋式煤礦空壓機(jī)的使用情況，可以發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)投入使用的時(shí)間并不長(zhǎng)，這就說(shuō)明煤礦空壓機(jī)的左星輪不會(huì)出現(xiàn)磨損或者零件老化等設(shè)備問(wèn)題，因此可以判斷螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)與設(shè)備的安裝具有關(guān)系。當(dāng)左星輪的支撐軸出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，會(huì)引起軸承殼與外殼不斷地發(fā)生碰撞，進(jìn)而造成螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常。

四、螺旋式煤礦空壓機(jī)振動(dòng)異常的解決措施

檢測(cè)出螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常的原因是左星輪出現(xiàn)了故障，這樣就方便了工作人員有針對(duì)性地制定出合理且有效的解決措施。

（一）及時(shí)停機(jī)檢測(cè)

在分析結(jié)果得出以后，就需要將有故障的螺旋式煤礦空壓機(jī)停機(jī)，將其左星輪拆卸并進(jìn)行全面地檢測(cè)。及時(shí)地停機(jī)檢測(cè)不僅可以防止有振動(dòng)故障的螺旋式煤礦空壓機(jī)投入后續(xù)的煤礦生產(chǎn)，也可以進(jìn)一步地驗(yàn)證分析結(jié)果的精準(zhǔn)性與科學(xué)性。在確認(rèn)左星輪的支撐軸出現(xiàn)了松動(dòng)后，再有針對(duì)性的采取后續(xù)的維護(hù)措施。

（二）對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)的左星輪進(jìn)行加固處理

分析結(jié)果與拆卸檢測(cè)實(shí)踐都證明了螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常的原因是左星輪的支撐軸出現(xiàn)了松動(dòng)。此時(shí)，就需要由專(zhuān)門(mén)的機(jī)械維修人員對(duì)支撐軸進(jìn)行加固處理。支撐軸松動(dòng)的螺旋式煤礦空壓機(jī)在煤礦生產(chǎn)中，不僅增加了煤礦生產(chǎn)的安全隱患，也會(huì)降低煤礦生產(chǎn)的工作效率。通過(guò)對(duì)支撐軸進(jìn)行加固，可以將支撐軸松動(dòng)造成的不良影響扼殺在搖籃里。在進(jìn)行加固處理時(shí)，維修人員需要注意：為了提高加固處理的工作質(zhì)量，需要合理地設(shè)置軸承墊塊。將軸承墊塊的接觸面積控制在總面積的百分之七十五以上，且保持平整度[4]。

（三）合理調(diào)整支撐軸的游隙情況

支撐軸的游隙情況也會(huì)在一定程度上引起螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常，為此，需要對(duì)支撐軸的游隙情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的管控并對(duì)其進(jìn)行合理地調(diào)整。

（四）及時(shí)更換已受磨損的軸承

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，煤礦空壓機(jī)的軸承已經(jīng)出現(xiàn)了磨損。此時(shí)，為了保證煤礦生產(chǎn)的安全，也為了提高煤礦生產(chǎn)的工作效率，就需要及時(shí)的將受磨損的軸承更換掉。更換完成后，為了防止軸承磨損引起煤礦空壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)異常，則需要對(duì)新的軸承進(jìn)行定時(shí)的檢測(cè)與維護(hù)。為了提升軸承的潤(rùn)滑度，并防止再次磨損，則需要做好軸承的潤(rùn)滑工作。在潤(rùn)滑的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)軸承出現(xiàn)了問(wèn)題，則需要更換或采取相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)救。總之，避免有問(wèn)題的軸承投入煤礦生產(chǎn)。

（五）做好煤礦空壓機(jī)的日常檢測(cè)與維護(hù)工作，建立檢測(cè)維護(hù)信息管理檔案

為了保障投入使用的煤礦空壓機(jī)的性能正常，則需要對(duì)檢測(cè)與維護(hù)周期進(jìn)行合理科學(xué)地制定。檢測(cè)維護(hù)人員可以結(jié)合企業(yè)具體的生產(chǎn)要求與空壓機(jī)現(xiàn)有的檢測(cè)日期，對(duì)空壓機(jī)展開(kāi)日檢、周檢、月檢。另外，工作人員可以結(jié)合檢測(cè)與維護(hù)數(shù)據(jù)制定出一套有效且完善的信息管理檔案。工作人員要將每次的檢測(cè)維護(hù)情況記入信息管理檔案，這樣可以方便后續(xù)工作人員對(duì)每臺(tái)煤礦空壓機(jī)的具體使用情況與性能進(jìn)行全面的了解，而且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)有工作人員也可以及時(shí)地調(diào)取出過(guò)往的維修簡(jiǎn)歷，進(jìn)而及時(shí)的排查檢測(cè)出煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)故障的原因，并對(duì)其進(jìn)行維修。從總體來(lái)講，做好煤礦空壓機(jī)的日常檢測(cè)與維護(hù)工作，可以保證煤礦空壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以大大地提高設(shè)備的工作效率。

（六）提高煤礦空壓機(jī)檢測(cè)與維護(hù)人員的責(zé)任意識(shí)

作為煤礦空壓機(jī)的檢測(cè)與維護(hù)人員一定要充分的認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性。煤礦空壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)保證了煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，這不僅提高了煤礦生產(chǎn)的工作效率，也保證了所有煤礦生產(chǎn)人員的人身安全。為此，煤礦空壓機(jī)的檢測(cè)維護(hù)人員，在日常的工作中，要提高自身的責(zé)任意識(shí)，并防止出現(xiàn)工作疏忽。做好檢測(cè)與維護(hù)記錄，并將信息認(rèn)真地記錄到設(shè)備的信息管理檔案。同時(shí)，當(dāng)煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常時(shí)，要及時(shí)的將情況向有關(guān)部門(mén)反映，并及時(shí)的停止設(shè)備，防止帶有振動(dòng)故障的設(shè)備參與到后續(xù)的煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之，本文針對(duì)煤礦空壓機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)煤礦生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的螺旋式煤礦空壓機(jī)的特點(diǎn)與工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，在此基礎(chǔ)上，利用頻譜分析法，對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常的原因進(jìn)行了分析。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)引起螺旋式煤礦空壓機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的原因是左星輪的支撐軸出現(xiàn)了松動(dòng)。為了保證煤礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行，并有效的解決螺旋式空壓機(jī)的振動(dòng)異常，本文提出了應(yīng)對(duì)措施。在檢測(cè)分析出振動(dòng)異常的原因后，煤礦生產(chǎn)單位需要及時(shí)的對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)檢測(cè)，驗(yàn)證分析結(jié)果的精準(zhǔn)性與科學(xué)性；對(duì)螺旋式煤礦空壓機(jī)的左星輪進(jìn)行加固處理；合理調(diào)整支撐軸的游隙情況；及時(shí)更換已受磨損的軸承；做好煤礦空壓機(jī)的日常檢測(cè)與維護(hù)工作，建立檢測(cè)維護(hù)信息管理檔案；提高煤礦空壓機(jī)檢測(cè)與維護(hù)人員的責(zé)任意識(shí)。通過(guò)這些措施的有效實(shí)施，螺旋式煤礦空壓機(jī)的振動(dòng)異常情況得到了有效地解決。也希望能夠給煤礦生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)工作人員帶來(lái)一定的啟示作用，并促進(jìn)我國(guó)煤礦生產(chǎn)事業(yè)的可持續(xù)、快速、健康發(fā)展。

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