浅析矿用通风机状态监测与故障诊断

2015-05-10牛利君

机电工程技术 2015年8期

牛利君

（阳煤集团平定东升兴峪煤业有限公司，山西阳泉 045000）

0 前言

矿用通风机是煤矿安全生产必不可少的动力设备之一，承担煤矿井巷输送新鲜空气、排除有害气体、粉尘的任务，保证井巷通风良好符合矿井安全生产要求。矿用通风机运行状态的优劣关系到井下作业人员的生命安全及工作效率等。为此，对通风机的运行状况进行定期监测和故障诊断，以及时发现隐患、及时处理隐患，减少不安全事故的发生。

1 状态监测与故障诊断技术分析

对通风机进行状态监测，为故障诊断提供依据[1]。对机械设备进行科学诊断，此过程分为4个步骤。如图1所示。

图1 设备监测步骤图

采集信号：通过传感器、电子传输完成。信号采集种类较多，可分为振动、温度、压力、流量、电流等。可针对性地监测一种或多种参数。

信号转换：能用数学方法，如函数、Z转换、功率谱等信号处理；也可用空间法、向量等特征提取分析。当前，信号处理技术中信息的集成和融合有了飞速的进步，已开始向计算机图形自动识别的方向迈进。对通风机而言，信号的平稳性、突发性曲线可以反馈出风机的运行状况和故障的信息。在风机故障诊断过程中，可看出风机运转的动态信号多为非平稳随机信号，检测信号受噪音影响，使得故障特征有增强或减弱。传统的FFT变换的滤波方法不易准确地实现信噪分离，这为风机故障诊断带来一定的难度。现在较先进的信号预处理方法是小波转换技术，该技术能够对采集的故障信号进行提取和去噪声，对突发性故障有非常好的定量价值。

状态识别与故障确定：该步骤是故障诊断的关键性工作，需要经过数学分析、系统识别、模式识别等过程[2]。

分析决策和发展预测：设备进行诊断的目的是使系统始终处于正常状态，预防设备不良变化。如果系统偏离正常状态，必须立即进行故障分析，可称之为故障诊断。如果对设备可能发生的故障进行事先划分，可称之为模式分类。

2 通风机故障诊断分析

故障诊断技术可根据诊断的目标对象，从而对人员、时间、地点等提出具体要求，采用不同的措施，诊断流程如图2所示。此外，故障诊断依照精细程度分为简易诊断、精密诊断[3]。灵活应用简易诊断和精密诊断，对设备的故障做出准确地判读，从而为决策提供可靠依据。

图2 诊断流程图

通风机属于旋转设备，通用的旋转设备故障诊断技术同样适用于通风机。通风机的故障主要有喘振、轴承损坏、温度过高、缺油、叶片故障、欠压、过流等。这些故障有各自的表现特征，故障严重会危及风机的安全运行，不同型号的通风机其故障诊断的方式不尽相同。基本原则：对于普通作用的通风机可通过点巡检、用便携式测振仪、测温仪进行数据采集，判定设备的完好性。对于关键作用的通风机可适当采用在线监测技术，以确保设备隐患、故障能够及时消除。

随着煤矿企业的发展，在线监测技术得到一定的推广应用。比如：FJZ型矿井主通风机在线监测和故障诊断仪，该技术可以对风机的振动等级、轴心轨迹、电流、电压等多种参数进行实时监控，对常见故障具有自诊断功能，通过联网还可以将通风机运行情况反馈到地面控制中心[4]。诊断系统具有实时性，可以及时发现设备的不良运行状态，有效提高了煤矿自动化水平。但是有的诊断对象效果不好，比如：油液分析实时处理存在一定的难度，可采用监测系统辅助、技术人员及时参与来完成。油液分析主要涉及的就是磨损故障。