矿井通风机维护及主要故障排除方法探究

寇琳娜

（晋能控股煤业集团晋华宫矿， 山西 大同 037016）

引言

煤矿生产安全涉及人的生命安全，所以必须引起高度重视。近年来，我国已经发生了多起煤矿安全生产事故，造成人员伤亡，引起了社会各界的高度关注[1]。煤矿开采过程中会涌出大量的瓦斯，当瓦斯浓度超过一定程度时，可能会引发爆炸，是煤矿安全生产中的主要危险源。此外，煤矿内部还有许多其他有毒有害气体[2-3]。为了提升矿井工作环境，通常使用通风机将井内有毒有害气体及时排出，同时向内引入新鲜空气，优化矿井工作环境[4]。考虑到通风机在保障矿井安全生产方面发挥的重要作用，通常要求通风机保持24 h 连续运行[5]。在恶劣的矿井工作环境下，通风机由于长时间工作，特别容易出现各种故障问题，对煤矿生产安全构成了一定程度的威胁[6]。基于此，有必要对通风机主要的故障问题进行分析，并结合实践经验，找到排除故障问题的方法。

1 通风机及日常维护概述

1.1 通风机概述

本文主要以FBCDZ-10-No30 型轴流式通风机为例进行探讨。轴流式通风机的整体结构示意图如图1 所示。通风机整体机械结构较为复杂，包括两个电机、两个叶轮、整流器、整流罩和扩压器等，结构上整体呈现出左右对称的布局。叶片安装在叶轮上，并且具有一定角度，具体角度大小可以根据实际情况调整，确保通风机的性能最优。位于通风机前端的整流器和整流罩的主要作用是确保进入通风机内部的气流呈线形流动，位于通风机后端的扩压器的主要作用是降低气体流动过程中产生的静压，提升设备工作效率。

图1 轴流式通风机的整体结构图

1.2 通风机的日常维护

为了提升矿用通风机运行过程的可靠性和稳定性，必须对其做好日常的维护和保养工作，及时发现运行中存在的安全隐患并排除。

1.2.1 保障设备稳定运行措施

每个班组都需要安排一名专职人员对矿用通风机进行巡查，以便实时掌握通风机的运行状况，并做好相关记录工作。巡检过程中，如果发现通风机存在小问题，不影响设备的安全运行，应该做好记录工作，以便后续停机时对其进行维护保养。如果发现通风机存在比较大的安全隐患，则应该立即切换其他的通风机开始运行，并对该通风机进行停机检修。

1.2.2 通风机日常维护管理制度

为了保障通风机的可靠安全运行，需要根据实际情况制定日常维护管理制度。具体内容应该重点包含以下几点：

1）非通风机机组人员不得操作通风机设备，即便是本设备的操作人员，也应该在多方确认，保障安全的情况下才可以对设备进行操作；

2）为了保障工作面的安全，通风机风筒与工作面之间的距离不宜过大，通常需要控制在5 m 范围以内；

3）巡检时需要对风筒的位置和方向进行检查，确保正确，检查风筒是否存在破裂、脱节等故障问题，风筒是否存在堵塞的问题；

4）考虑到轴承运行过程中会产生明显的摩擦，为了降低轴承磨损，对轴承需要每间隔1 个月向内部注入润滑油脂，注入量为轴承空腔的50%左右。

1.2.3 发现严重问题要马上停机维修

日常维护过程中如果发现以下问题，需要马上停机维修：一是轴承温度过高时需停机检修，具体表现为温度超过80 ℃或者冒出白烟；二是电机温度过高冒出白烟；三是整个通风机设备出现了明显的振动现象；四是通风机设备发生了显著的碰撞或设备内部出现了比较大的异响。

2 通风机主要故障分析

2.1 轴承箱体明显振动

通风机工作时经常发生轴承箱体振动的故障问题，导致设备发生振动的原因是多方面的，主要包含以下几个方面：

1）叶轮、叶片等旋转体表面累积了一定的污染物或出现了局部磨损，导致叶轮出现不平衡的现象；

2）联轴器发生了损坏；

3）轴承箱体使用的轴承本身存在质量缺陷，或者工作时出现了损坏；

4）设备安装使用的地脚螺栓出现了松动。

2.2 “失速”问题

轴流式通风机正常风流和“失速”风流的对比情况如图2 所示。正常情况下，空气以特定的方向进入通风机内部，空气进入通风机内部后沿着叶片两侧并顺着叶片的轮廓线进行流动，最终汇集。由于外部因素导致进入叶片中的风流方向出现偏离，空气无法沿着叶片轮廓线流动，呈现出了一定的角度，风流发生偏离，无法有效汇集，这种情况会导致叶片尾端产生涡流区，这就是所谓的“失速”现象。当设备长时间处于“失速”状态时，通风机输出的流量不稳定，能耗呈现比较大的波动，严重时使设备产生振动现象，不利于通风机长时间稳定运行。

图2 轴流式通风机正常风流和“失速”风流对比图

3 通风机主要故障的排除方法

3.1 轴承箱体振动排除方法

如果是叶轮、叶片等旋转体表面存在污染物，可用酒精或者煤油作为清洁剂，使用抹布把表面的污染物清理干净即可。如果是叶片发生了磨损，且磨损量不是很大的情况下，可以通过配重法解决，如果磨损量较大，超过了叶片原始厚度的1/3，需要对叶片进行更换。如果是联轴器或者箱体内的轴承本身出现了质量问题，应将通风机拆开，并更换损坏的零部件。在拆卸和安装联轴器时，必须严格按照相应的操作规范标准执行。拆卸时要对联轴器进行加热，使其发生膨胀。安装连轴器和轴承时通过垫片和专业工具确保安装精度，要求联轴器两侧的中心线误差控制在0.05 mm 范围内。如果是地脚螺栓出现了松动，对其进行紧固处理即可。同时需要确保所有地脚螺栓的位置精度，具体而言，螺栓之间的距离、距离差和圆距差分别控制在6～8 mm、<0.05 mm 和<0.05 mm范围内。

3.2 “失速”问题排除方法

通风机出现“失速”故障问题时，巡检人员很难凭经验发现问题，需要利用专门的检测工具进行检测。轴流式通风机“失速”现象检测原理图，如图3 所示。该装置安装在叶轮机壳上，设置有两个气孔A、B，两个气孔中间通过挡板隔开。位于叶片两侧的气流分别接入两个气孔，利用差压开关对两侧的压力差进行检测。如果两个气孔的气压保持平衡，说明不存在“失速”现象。相反的，如果两个气孔气压存在差异说明存在“失速”现象。导致通风机出现“失速”问题的原因在于叶片安装角度不合适。如果检测发现设备确实存在“失速”问题，只需调整叶片角度即可，直到“失速”现象消失为止。

图3 通风机“失速”问题检测原理示意图

4 结语

通风机是煤矿生产设备中重要的构成部分，在保障矿井工作面安全方面发挥着不可替代的作用。其作用主要是向矿井内部注入新鲜空气，并将井内的有毒有害空气及时排出。通风机的工作性质决定了设备必须连续不间断地工作，而矿井工作环境恶劣，所以通风机运行时比其他设备更容易出现故障问题。为了提升通风机运行的可靠性，必须强化日常的维护和保养工作。本文主要以通风机的“失速”问题和轴承箱振动问题为例，阐述了问题的排除方法。该方法操作简单，效果明显，可以为业内通风机的维护提供借鉴，并推广使用。