煤礦主通風(fēng)機(jī)振動故障預(yù)警裝置的分析與應(yīng)用

張 恒

（山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 036600）

0 引言

煤礦主通風(fēng)機(jī)是煤礦安全運行的重要機(jī)電設(shè)備，為礦井作業(yè)人員提供新鮮的空氣，排除礦井內(nèi)的粉塵等有毒氣體，預(yù)防瓦斯氣體堆積，是確保礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，礦井的對于通風(fēng)機(jī)安排都是一運一備方式，跟據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)停機(jī)故障時，備用通風(fēng)機(jī)必須在10 min 內(nèi)完全啟動，不然礦井內(nèi)瓦斯及粉塵堆積，易出現(xiàn)安全事故，所以說，主通風(fēng)機(jī)故障的預(yù)警是至關(guān)重要的，只有預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題解決問題，全面保證主通風(fēng)機(jī)的正常運行，才能保證煤炭開采的順利推進(jìn)。

1 工程概況

1.1 概況

王家?guī)X煤業(yè)采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，東回風(fēng)井布置在井田中部位置，安裝有2 臺GAF33.5-20-1 型軸流式通風(fēng)機(jī)，采用Y630-6 交流鼠籠型異步電動機(jī)，功率1 000 kW，額定轉(zhuǎn)速994 r/min，風(fēng)機(jī)額定負(fù)壓2 873 Pa，排風(fēng)量9 000 m/min。煤礦主通風(fēng)機(jī)是保障工作面順利掘進(jìn)、巷道供風(fēng)的關(guān)系設(shè)備，如發(fā)生故障有可能引發(fā)重大安全事故[1]。

1.2 故障預(yù)警裝置的現(xiàn)狀分析

為有效掌握王家?guī)X煤業(yè)主通風(fēng)機(jī)的運行情況，對主通風(fēng)機(jī)安裝了故障預(yù)警裝置，進(jìn)而可以對通風(fēng)機(jī)在運行過程中產(chǎn)生的異常振動進(jìn)行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常振動能及時預(yù)警，進(jìn)而停機(jī)維修。故障預(yù)警裝置的應(yīng)用有效地保障了王家?guī)X煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，從近幾年應(yīng)用反饋來看，故障預(yù)警裝置也存在著一定缺點，故障預(yù)警裝置只能對主通風(fēng)機(jī)是否發(fā)生有異常振動進(jìn)行警示，而對異常振動的強度大小無法給于判斷和反饋，工作人員對于主通風(fēng)機(jī)異常程度無法立即知曉，無法通過預(yù)警信號判斷是否需要立即切換備用通風(fēng)機(jī)，對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修，對于輕型或瞬時異常就停機(jī)檢修，檢修時不宜察覺問題工作量較大，對于較大的異常無法及時判別時，易錯過備用機(jī)通風(fēng)機(jī)的啟動時間。針對上述問題，設(shè)計了一種煤礦主通風(fēng)機(jī)用新型振動故障預(yù)警裝置，能有效的對主通風(fēng)機(jī)的異常振動及異常振動強度進(jìn)行監(jiān)測。

2 新型振動故障預(yù)警裝置的設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)分析

針對以往故障預(yù)警裝置存在的不足，設(shè)計了一種新型振動故障預(yù)警裝置，整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括基座、支撐桿、檢測裝置三大部分。基座上設(shè)有連接槽，支撐桿滑動連接在基座上的滑動連接槽，檢測裝置滑動連接在支撐桿上[2]。

圖1 整體結(jié)構(gòu)示意圖

檢測裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要包括殼體、動觸桿、警示燈、安裝塊、定桿、導(dǎo)向桿、固定螺栓、防塵套等部件。殼體的上端設(shè)有警示燈，該警示燈當(dāng)所通過的電流越大時其亮度越高，殼體左端開設(shè)有安裝孔，右端設(shè)有安裝塊，殼體內(nèi)右側(cè)壁上安裝孔對應(yīng)位置設(shè)有定桿，定桿上纏繞有電阻絲，殼體內(nèi)定桿的上下方設(shè)有導(dǎo)向桿。動觸桿的左端設(shè)有固定連接的觸板，右端開設(shè)有連接孔，動觸桿右端穿過安裝孔至殼體內(nèi)，定桿的左端穿入至連接孔中，連接孔前端設(shè)有與電阻絲配合的電極片，在主通風(fēng)機(jī)的出現(xiàn)異常振動時電阻絲和電極片相接觸配合警示燈發(fā)出報警，當(dāng)異常振動幅度變大時，電極片接觸電阻絲的位置越深，整個電路中的電阻就越小，警示燈越亮，動觸桿右端還設(shè)有導(dǎo)向塊，導(dǎo)向塊上設(shè)有與導(dǎo)向桿配合的導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿上導(dǎo)向塊與殼體內(nèi)右側(cè)壁間套裝有彈簧，該彈簧在工作時提供一定的張力，使得動觸桿上的觸板貼合主通風(fēng)機(jī)的外壁。警示燈正極依次與電阻絲及電源的正極電性連接，且警示燈負(fù)極依次與動觸桿上的電極片及電源的負(fù)極電性連接。

圖2 檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖

安裝塊右端設(shè)有螺紋孔，螺紋孔上連接有固定螺栓，支撐桿上端為弧形導(dǎo)桿，弧形導(dǎo)桿的弧形與主通風(fēng)機(jī)一致，較大與主通風(fēng)機(jī)的外輪廓，弧形導(dǎo)桿上開設(shè)有弧形導(dǎo)孔，檢測裝置通過安裝塊及穿過弧形導(dǎo)孔的固定螺栓固定在支撐桿的弧形導(dǎo)桿上，安裝時可根據(jù)需求調(diào)整檢測裝置在弧形導(dǎo)桿上的位置[3-4]。

基座上設(shè)有兩個支撐桿，每個支撐桿上設(shè)有兩個檢測裝置，該故障預(yù)警裝置在主通風(fēng)機(jī)軸向?qū)ΨQ設(shè)置，安裝時兩對稱設(shè)置的支撐桿可分別置于主通風(fēng)機(jī)的前部和后部，在主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常振動時可通過觀察檢測裝置上的警示燈判斷是主通風(fēng)機(jī)哪部分出現(xiàn)異常振動，對于局部振動一般原因是：軸襯或軸頸磨損使間隙過大，軸襯與軸承箱之間的緊力過小或有間隙而松動；轉(zhuǎn)子的葉輪、聯(lián)軸器或帶輪與軸的配合松動等，若是所有警示燈同時亮起則為主通風(fēng)機(jī)整體異常振動。對于整體異常振動一般原因是：基礎(chǔ)或機(jī)座不牢；基礎(chǔ)或機(jī)座的剛度不夠，促使轉(zhuǎn)子不平衡，引起劇烈的強迫振動；管道未留膨脹余地，與風(fēng)機(jī)連接處的管道未加支撐或安裝固定不良等，以上設(shè)置通過觀察可區(qū)別出主通風(fēng)機(jī)為局部振動和整體振動，有利于工作人員的檢修。

當(dāng)電路中的電流越大時蜂鳴器的報警聲音就越大，實際安裝中蜂鳴器可連接至監(jiān)控室，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常振動時監(jiān)控人員可通過蜂鳴器立即得知情況，并通過蜂鳴器的聲音大小得知異常振動的大小。在實際工作中工作人員對于輕型或者瞬時異常振動則可進(jìn)行記錄，擇期檢修，對于主通風(fēng)機(jī)之前出現(xiàn)的輕微異常的部分進(jìn)行重點關(guān)注，對于強度較大的異常振動，則需立即啟動備用通風(fēng)機(jī)，對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修，以避免錯過備用通風(fēng)機(jī)的啟動時間。

動觸桿和殼體之間還設(shè)有防塵套，防塵套為橡膠材質(zhì)且不影響動觸桿的運動，因該裝置的工作環(huán)境較差，空氣中有大量的灰塵，防塵套可有效地防止灰塵進(jìn)入到殼體內(nèi)影響到檢測裝置的正常工作，有效地保障了新型振動故障預(yù)警裝置工作的準(zhǔn)確性。

2.2 使用方法

在該安裝煤礦主通風(fēng)機(jī)故障預(yù)警時，先調(diào)整檢測裝置至支撐桿上合適位置，再調(diào)整支撐桿在基座上的位置，使檢測裝置均勻的分布在主通風(fēng)機(jī)前后部分的外壁上，使得檢測裝置上的觸板貼合主通風(fēng)機(jī)，聯(lián)通電源后煤礦主通風(fēng)機(jī)故障預(yù)警裝置處于工作狀態(tài)。

當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常振動時，檢測裝置上的觸板帶動觸桿進(jìn)行運動，動觸桿上的電極片與電阻絲配合警示燈與蜂鳴器啟動給予監(jiān)控人員提示，同時當(dāng)異常振動過大時動觸桿運動在殼體內(nèi)運動幅度增大，警示燈亮度增加蜂鳴器的聲音增大，對于輕型或瞬時振動，工作人員可及時查看主通風(fēng)機(jī)的工作情況，分析異常原因，采取相應(yīng)的處理方案，可做記錄擇期進(jìn)行檢修，針對持續(xù)且較為嚴(yán)重的異常振動，監(jiān)控人員應(yīng)立即切換副通風(fēng)機(jī)對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修，以免錯過備用通風(fēng)機(jī)的啟動時間[5]。

3 實踐應(yīng)用及效果分析

3.1 實踐應(yīng)用

煤礦主通風(fēng)機(jī)新型振動故障預(yù)警裝置設(shè)計并生產(chǎn)后，在王家?guī)X煤業(yè)東回風(fēng)井布的GAF33.5-20-1 型軸流式通風(fēng)機(jī)上進(jìn)行了安裝調(diào)試，并投入到實踐應(yīng)用中進(jìn)行工業(yè)性試驗，采用新型振動故障預(yù)警裝置來對主通風(fēng)機(jī)的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)控。

3.2 效果分析

從2021 年10 月—2022 年12 月期間，新型振動故障預(yù)警裝置及主通風(fēng)機(jī)整體運行穩(wěn)定，新型振動故障預(yù)警裝置能對設(shè)備的振動故障進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警。在上述時間內(nèi)，已準(zhǔn)預(yù)警主通風(fēng)機(jī)異常振動共6 次，輕型及瞬間振動4 次，嚴(yán)重異常振動2 次。對于輕型及瞬間振動工作人員按規(guī)定及時察看并分析異常原因，采用針對性的處理方案后可在后期再對設(shè)備進(jìn)行檢修；對于嚴(yán)重異常振動工作人員及時切換到副通風(fēng)機(jī)運行，對主通風(fēng)機(jī)及時停機(jī)檢修。有效地解決了以往對于只要是主通風(fēng)機(jī)發(fā)生異常振動，就需要停機(jī)檢修的問題，具有較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。