煤礦通風機電機溫度高故障與對策研究

范新榮 江投集團安源煤業有限公司尚莊煤礦

煤礦風機電機主要用于限制井下瓦斯使用，屬于安全裝備，可有效為井下空氣需求提供保障，確保井下工作人員順利完成各項工作，因此，該設備的使用與井下人員安全性密切相關。以往行業主要以電機熱狀態作為煤礦風機電機穩定性的評估指標，以基準環境溫度作為前提，當定子溫度、軸承溫度分別高于135、90℃，將會引發顯性或者隱性故障。因此，要求工作人員應落實電機高溫度研究工作，并做好故障處理工作，為風機穩定運行提供保障。

一、電機溫度高故障

（一）選型

結合礦區實際風量需求，如果電機功率未達到該標準，將會導致電機溫度過高。具體而言，由于部分工作人員預見性不足，風機選型不當，在風量需求不斷增加狀態下，風機難以滿足風量需求，只能通過調整電機頻率以及葉輪角度增加風量，進而增加電機負荷，導致電機溫度過高。同時，還存在部分煤礦為實現節能，以變頻器完成供電操作，并將工頻電機作為變頻電機替代品使用，導致諧波交變磁場受到影響，增加電機溫度。另外，在未將運行環境溫度因素考慮在內的情況下，也會引發電機溫度過高情況。

（二）設計

當前風機主要以對旋結構居多，驅動使用等容量電機，以額定工況作為前提，可根據公式P1=ρν（ν-Q/Ftan-1β12）Q完成兩級葉輪計算工作。其中，ν指葉輪圓周速度，F指風筒過流面積，ρ指風機氣體密度，Q指風量，β12指一級葉輪出口氣流角[1]。受到前后葉片結構設計不足影響，將會嚴重影響風機電機氣動性能，在通風距離增加的情況下，將會導致二級電機呈現負載運行狀態，進而造成電機溫度過高情況。

（三）使用維護

對于電機而言，溫度保護十分重要，但是結合行業實際情況，就目前而言，繞組整定溫度不合理情況的出現已經較為普遍。針對F 級絕緣電機，要求應以155℃作為熱分等級，并設置報警溫度在135℃，該標準已經相對較為寬泛，但是大部分煤礦均未達到這一標準，受到報警溫度較低影響，將會出現報警失誤情況，不利于煤礦正常運行。

二、電機溫度高故障處理措施

（一）科學選型

結合礦井產能規劃，合理對風機及電機進行選型，并根據實際風量需求以及煤礦開采深度，確定風機風量，以風機額定最高風量作為參考，明確電機功率，并對其調頻范圍予以規定。以運行工況角度出發，風機電機存在一定的特殊性，因此，在選型工作中，應依據常態溫度，提高10℃環境溫度。

（二）優化設計

以設計角度出發，工作人員應以葉輪葉型結構著手，做好調整工作，防止出現旋風機功率情況。同時，應對旋葉輪扇葉數進行造價，確保其與整個結構相匹配，并完成壓力負荷處理工作。針對不等功率電機，并著重加強二級風機電機處理，有效提升其服務系數。可設計隔流罩在風機中，使機身得到一定的延長，為外風扇的使用創造空間。在了解風機電機性能的基礎上，建立相應的實驗平臺，做好杜絕超高壓生產制造以及超頻率生產制造情況。另外，工作人員應進一步對風機電機運行工況進行了解。優化其負載特性，提高服務系數。

（三）使用維護

工作人員應切實落實風機電機維護工作，并根據絕緣等級，合理設定報警溫度，其中，針對F 級絕緣，報警溫度應在135℃，針對H 級絕緣，則報警溫度應該在155℃，以風機電機軸承型號作為依據，結合煤礦實際工況，確定風機電機注油操作。另外，工作人員應明確行業維護規程，并以此作為依據，科學使用工頻、變頻電機，確保風機電機運行有效性。

三、實例分析

某礦區通風機電機在定子、軸承溫度方面均高于報警溫度，導致風機停止運行。具體對該礦區進行分析，礦區內共存在風機兩對，其中，現場運行風機為2#風機，表1為該風機具體參數。

表1 風機與電機運行參數

其中，在該風機電機中，風量、電機繞組報警整定溫度分別為5200m3/min、120℃。

具體對該風機電機溫度過高情況進行分析，主要原因包括：（1）在案例風機中，存在報警整定溫度較低的情況。（2）檢查風機電機設備，可發現明顯氣動性能不足情況，進而導致對旋風機功率受到影響，在該風機電機中，存在電流相差較大的問題。（3）案例風機電機選型相對較小，整個電機基本處于滿負荷狀態，一旦風量、溫度較高，電機將會呈現燒毀情況（4）礦區散熱條件相對較差，風道風速屬于微風狀態。

結合上文具體情況，本文采取以下解決措施：（1）在有效確保生產安全性的情況下，合理調整電機頻率以及風量，使其逐步下降到45Hz、4900m3/min，以免出現電機燒毀事件。（2）在2#風機運行過程中，可設置外聯風口在1#風機處，通過有效改造，經測試，可有效降低一、二級風機風量，并且與礦區初期風量要求相符，但是在為滿足后續工作需求，還需要進一步落實改造工作。（3）在1#風機應用過程中，可對2#風機進行合理調整，保持二級電機為250kW，然后啟動2#風機，再次調整1#風機，使其二級電機為250kW，所有風機均需要做好風露優化處理，并以絕緣等級作為參考，合理設定報警溫度[2]。通過使用上文處理措施，通風機電機溫度過高問題得到有效處理，運行已經趨于穩定，具體數據見表 2。

表2 改造后風機與電機運行參數

四、結論

受到選型、設計、制造條件、運行維護不當影響，在未有效細化標準要求的情況下，加之立法、執法跟進情況不佳，均會引發電機溫度過高情況，對電機運行十分不利。因此，本文以實例出發，在使用應急方法的基礎上，有機結合根本解決方法，建立在有效措施基礎上，在最大程度上避免電機溫度過高情況出現。