煤矿用主通风机的振动特性研究

煤矿用主通风机的振动特性研究

[摘要]随着人们对煤矿环境保护意识和对健康意识的不断提高，对煤矿生产中所用的主风机质量要求也越来越高。而对主风机的高要求最主要的就是希望它的噪音和振动能降低到最小，事故发生率也能降到最低。本文在此对煤矿住通风机产生振动的原因和和振动评价标准做了一点简要的阐述。

【关键词】主通风机;振动特性;气动噪声

主风机是煤矿生产中四大主要设备中其中的一种，它的主要任务就是向矿井下面输送清新的空气，从而排除了矿井中的有毒物质和煤尘，保证煤矿生产的安全。在我国，根据资料统计，发生煤矿事故的原因百分之七十是因为通风设备发生故障，通风问题管理不善所引起的。从这点上看，保证通风系统的正常运行是有着非常重要的意义。

煤矿生产作业进行时，风机运行所产生的振动可以分为两种：一种是机械振动，另一种是指风机的叶轮在旋转时它的叶片作用于经过风机的气流上的脉动力而引起的振动。风机为什么会产生振动呢？主要原因就在作用于叶片上的气动力。这种振动在风机运行的时候受到管网系统和风机的影响，会导致风机发生喘振和失速等现象。

一、煤矿主通风机产生振动的原因分析

主通风机产生振动的原因，有机械故障的原因，还有它本身性能的原因造成的。以下就一些比较经常遇到、而且会带来比较大危害的一些问题进行了分析。

1.机械故障

（1）转子没有保持平衡。这种不平衡性包括转子系统的质量偏心和转子的零件发生损坏。

（2）转子没有对中。转子发生机械故障百分之六十多都是因为转子没有对中而引发的。

（3）转轴发生弯曲。它包括临时性弯曲和轴弓形弯曲两种。

（4）油膜震荡和油膜涡动由滑动轴承引发的自激振动。

（5）转子支承系的连接处松动。它是指支承系统之间的配合空隙产生的误差比较大，还有的是配合面的连接螺栓没有固定紧从而产生了异常的振动。

2.风机的性能发生故障

（1）发生喘振。如果风机在不平稳的工作区运行，它的出口压力或大于、或小于、或等于和它互相连接工作的电网压力时，让气流倒流忽然释放出来，这种循环的气流脉动会让风机发生很强的振动和噪声，这种现象就叫做喘振。

(2)旋转失速。气流在叶片的背部流动受到破坏，它的升力减弱，相反地阻力却急剧增加，风压就会立即降低，发生这样的现象就叫做失速，也可以称为脱流。

二、对矿井通风机振动的评价标准分析

对于设备的故障诊断技术在上个世纪七十年代形成以来，振动出现的故障判断标准有：相对判断标准、绝对判断标准和类比判断标准。对于通风机的振动评价标准如下：

（1）振动幅值。它是轴承承受得住的动载荷和振动经过支承构造以及基础传到周边环境的允许值所确定的。

（2）振动幅值变化情况。如果振动幅值的变化超出了评价区域B上限值的四分之一时，这种变化是比较明显的，尤其是突然发生的时候，应该对它进行诊断，还要查明原由。从风机的振动监测和对故障的诊断实际中可以看出，根据GB/T6075.3-2001和ISO10816-3:1998的标准对通风机进行振动评价的时候，它的振动速度均方根值和振动位移的均方根值的评价结果有很大的不同，它主要体现在如果通风区的振动强度已经到了D区，更严重的如果达到了停机值，它的振动位移的均方根值还处在A区；特别是在通风机的转子发生了不平衡的故障时，它也会出现相同的情况。

在通常情况下，煤矿用的通风机的选转速度在六百至一千五r/分钟时，它的旋转频率就是低频，这时候应该用振动位移或者振动速度对低频振动做出比较相同的评价结果。但如果在使用中发生了上面的这些问题，对它的主要原因进行了探讨，发现问题所在就是所用的简单测振仪没有具备频带选择的性能，不管是测振动速度或者是振动位移均是在仪器设置的频率的范围之内，这样两种参数的测试结果就不会相差太大，因为振动位移的信号会随着谐坡分量阶次的增加，它分量的幅值就会慢慢减弱。从以上这些可以看出，位移的信号对低频范围的敏感程度比较强，经常把它用来放映低频振动。在振动速度信号中，谐波分量阶次增加，谐波分量的幅值比和位移分量的幅值比较就会大很多，因此常用它来放映中频振动情况。

在现场对它进行测试时，要按照煤矿用的主通风机的振动特征，振动加速度信号在通风机进行时流体产生的高频振动和轴承元件的高频振动敏感度比较强，采用振动加速度对通风机的全面振动情况不能做出比较完全的评价，振动加速度值要作为振动指标的评价还有待于更深一步的研究。

总之，要在现场操作简单测振和对设备对其振动评价的时候，必须对多参数的综合监测，在条件允许下，建议要使用具备频带选择性能的测振仪。然后按照设备的振动特点，要选择适用的测振参数，根据这个参数对测振频率范围进行确定。这样就可以对设备的振动状态进行科学地评价。

通过实践工作可以证明，采用简易的振动进行测试可以看出煤矿生产中通风机的振动工作情况，如果能对通风机的振动信号进行更深一步的探讨和诊断，就可以对故障的类型进行准确地判断，还可以对通风机经常会出现的比较普遍的故障进行辨别。

三、结束语

综上所述，从对煤矿用的主通风机的简易振动测试可以看出，采用通风机轴承座的振动速度均方根对通风机的振动情况进行评价，这种方法得来的结果比较接近实际。如果采用其他的振动参数对机械设备振动情况进行评价时，要按照振动参数和实际所用的简易测振仪的情况进行探讨，避免它的诊断出现错误。在煤矿生产中，比较经常出现的故障问题例如轴流式通风机的转子出现不平衡、矿用离心式、轴承的元件被损坏以及轴系不对中等，通过简易振动测试可以看出煤矿用主通风机的振动运行状态，可以对其工作状态做出初步判断，然后采用振动信号频谱对其分析的方式就可以对通风机经常出现的故障问题作出辨别。

为了确保矿工的生命安全和社会效益，在煤矿生产中，对矿用主通风机采取振动和诊断是非常有必要的。同时，它也促进了设备管理向科学化和现代化发展。

参考文献

[1]杨林.轴流式通风机喘振预警方法的研究[J].矿业安全与环保,2008年02期

[2]李春宏.轴流风机失速与喘振分析[J].发电设备,2008年03期