礦井通風機維護及主要故障排除方法探究

寇琳娜

（晉能控股煤業集團晉華宮礦， 山西 大同 037016）

引言

煤礦生產安全涉及人的生命安全，所以必須引起高度重視。近年來，我國已經發生了多起煤礦安全生產事故，造成人員傷亡，引起了社會各界的高度關注[1]。煤礦開采過程中會涌出大量的瓦斯，當瓦斯濃度超過一定程度時，可能會引發爆炸，是煤礦安全生產中的主要危險源。此外，煤礦內部還有許多其他有毒有害氣體[2-3]。為了提升礦井工作環境，通常使用通風機將井內有毒有害氣體及時排出，同時向內引入新鮮空氣，優化礦井工作環境[4]。考慮到通風機在保障礦井安全生產方面發揮的重要作用，通常要求通風機保持24 h 連續運行[5]。在惡劣的礦井工作環境下，通風機由于長時間工作，特別容易出現各種故障問題，對煤礦生產安全構成了一定程度的威脅[6]。基于此，有必要對通風機主要的故障問題進行分析，并結合實踐經驗，找到排除故障問題的方法。

1 通風機及日常維護概述

1.1 通風機概述

本文主要以FBCDZ-10-No30 型軸流式通風機為例進行探討。軸流式通風機的整體結構示意圖如圖1 所示。通風機整體機械結構較為復雜，包括兩個電機、兩個葉輪、整流器、整流罩和擴壓器等，結構上整體呈現出左右對稱的布局。葉片安裝在葉輪上，并且具有一定角度，具體角度大小可以根據實際情況調整，確保通風機的性能最優。位于通風機前端的整流器和整流罩的主要作用是確保進入通風機內部的氣流呈線形流動，位于通風機后端的擴壓器的主要作用是降低氣體流動過程中產生的靜壓，提升設備工作效率。

圖1 軸流式通風機的整體結構圖

1.2 通風機的日常維護

為了提升礦用通風機運行過程的可靠性和穩定性，必須對其做好日常的維護和保養工作，及時發現運行中存在的安全隱患并排除。

1.2.1 保障設備穩定運行措施

每個班組都需要安排一名專職人員對礦用通風機進行巡查，以便實時掌握通風機的運行狀況，并做好相關記錄工作。巡檢過程中，如果發現通風機存在小問題，不影響設備的安全運行，應該做好記錄工作，以便后續停機時對其進行維護保養。如果發現通風機存在比較大的安全隱患，則應該立即切換其他的通風機開始運行，并對該通風機進行停機檢修。

1.2.2 通風機日常維護管理制度

為了保障通風機的可靠安全運行，需要根據實際情況制定日常維護管理制度。具體內容應該重點包含以下幾點：

1）非通風機機組人員不得操作通風機設備，即便是本設備的操作人員，也應該在多方確認，保障安全的情況下才可以對設備進行操作；

2）為了保障工作面的安全，通風機風筒與工作面之間的距離不宜過大，通常需要控制在5 m 范圍以內；

3）巡檢時需要對風筒的位置和方向進行檢查，確保正確，檢查風筒是否存在破裂、脫節等故障問題，風筒是否存在堵塞的問題；

4）考慮到軸承運行過程中會產生明顯的摩擦，為了降低軸承磨損，對軸承需要每間隔1 個月向內部注入潤滑油脂，注入量為軸承空腔的50%左右。

1.2.3 發現嚴重問題要馬上停機維修

日常維護過程中如果發現以下問題，需要馬上停機維修：一是軸承溫度過高時需停機檢修，具體表現為溫度超過80 ℃或者冒出白煙；二是電機溫度過高冒出白煙；三是整個通風機設備出現了明顯的振動現象；四是通風機設備發生了顯著的碰撞或設備內部出現了比較大的異響。

2 通風機主要故障分析

2.1 軸承箱體明顯振動

通風機工作時經常發生軸承箱體振動的故障問題，導致設備發生振動的原因是多方面的，主要包含以下幾個方面：

1）葉輪、葉片等旋轉體表面累積了一定的污染物或出現了局部磨損，導致葉輪出現不平衡的現象；

2）聯軸器發生了損壞；

3）軸承箱體使用的軸承本身存在質量缺陷，或者工作時出現了損壞；

4）設備安裝使用的地腳螺栓出現了松動。

2.2 “失速”問題

軸流式通風機正常風流和“失速”風流的對比情況如圖2 所示。正常情況下，空氣以特定的方向進入通風機內部，空氣進入通風機內部后沿著葉片兩側并順著葉片的輪廓線進行流動，最終匯集。由于外部因素導致進入葉片中的風流方向出現偏離，空氣無法沿著葉片輪廓線流動，呈現出了一定的角度，風流發生偏離，無法有效匯集，這種情況會導致葉片尾端產生渦流區，這就是所謂的“失速”現象。當設備長時間處于“失速”狀態時，通風機輸出的流量不穩定，能耗呈現比較大的波動，嚴重時使設備產生振動現象，不利于通風機長時間穩定運行。

圖2 軸流式通風機正常風流和“失速”風流對比圖

3 通風機主要故障的排除方法

3.1 軸承箱體振動排除方法

如果是葉輪、葉片等旋轉體表面存在污染物，可用酒精或者煤油作為清潔劑，使用抹布把表面的污染物清理干凈即可。如果是葉片發生了磨損，且磨損量不是很大的情況下，可以通過配重法解決，如果磨損量較大，超過了葉片原始厚度的1/3，需要對葉片進行更換。如果是聯軸器或者箱體內的軸承本身出現了質量問題，應將通風機拆開，并更換損壞的零部件。在拆卸和安裝聯軸器時，必須嚴格按照相應的操作規范標準執行。拆卸時要對聯軸器進行加熱，使其發生膨脹。安裝連軸器和軸承時通過墊片和專業工具確保安裝精度，要求聯軸器兩側的中心線誤差控制在0.05 mm 范圍內。如果是地腳螺栓出現了松動，對其進行緊固處理即可。同時需要確保所有地腳螺栓的位置精度，具體而言，螺栓之間的距離、距離差和圓距差分別控制在6～8 mm、<0.05 mm 和<0.05 mm范圍內。

3.2 “失速”問題排除方法

通風機出現“失速”故障問題時，巡檢人員很難憑經驗發現問題，需要利用專門的檢測工具進行檢測。軸流式通風機“失速”現象檢測原理圖，如圖3 所示。該裝置安裝在葉輪機殼上，設置有兩個氣孔A、B，兩個氣孔中間通過擋板隔開。位于葉片兩側的氣流分別接入兩個氣孔，利用差壓開關對兩側的壓力差進行檢測。如果兩個氣孔的氣壓保持平衡，說明不存在“失速”現象。相反的，如果兩個氣孔氣壓存在差異說明存在“失速”現象。導致通風機出現“失速”問題的原因在于葉片安裝角度不合適。如果檢測發現設備確實存在“失速”問題，只需調整葉片角度即可，直到“失速”現象消失為止。

圖3 通風機“失速”問題檢測原理示意圖

4 結語

通風機是煤礦生產設備中重要的構成部分，在保障礦井工作面安全方面發揮著不可替代的作用。其作用主要是向礦井內部注入新鮮空氣，并將井內的有毒有害空氣及時排出。通風機的工作性質決定了設備必須連續不間斷地工作，而礦井工作環境惡劣，所以通風機運行時比其他設備更容易出現故障問題。為了提升通風機運行的可靠性，必須強化日常的維護和保養工作。本文主要以通風機的“失速”問題和軸承箱振動問題為例，闡述了問題的排除方法。該方法操作簡單，效果明顯，可以為業內通風機的維護提供借鑒，并推廣使用。