浅谈煤矿通风机电机温度高故障研究与解决应用

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  摘要:煤矿通风机的电机是保障井下面空气需求的非常重要的设备,能够防止井下瓦斯超过额定限度,所以我们应该全面的分析煤矿通风机电机温度高的故障原因,本文从选型、试验和设计制造以及使用维护这四个方面入手分析,然后再从选型、立法监督和设计以及加强执法这四个方面找出科学合理的解决对策,确保煤矿通风机电机温度计的故障不再发生,给井下工作人员的人身安全提供保障。
  关键词:解决应用;电机;煤矿风机
  由于煤矿通风机电机非常重要,所以人们对于其故障的研究越来越重视,而旋转类的电机出现故障大部分都是热状态异常,所以要想解决旋转电机的热故障就需要及时的发现故障,因此,对电机热状态的不间断的检测是对煤矿通风机电机稳定度监测的一种很有效的办法。而煤矿通风机电机温度超限主要指的是在基准的环境温度下,煤矿风机电机的定子和轴承的温度过高,这会导致显性故障和隐性故障两种,其中显性故障主要是因为电机的温度过高,超过了报警温度,然后导致了电机无法继续正常的运行,使得风机没有办法进行通风操作,使得煤矿的安全得不到保障。而隐形故障主要是因为电机长期处于报警温度附近运行,使得电机的绝缘绕组系统的老化速度变快,从而导致了电机无法使用较长的时间,一旦较长时间运行电机很有可能导致电机的损坏。显性故障比较直接容易引起人们的重视,而隐性故障虽然导致的后果很严重,但是相对较难引起人们的重视,所以说最好的办法就是减少故障的发生。
  1 煤矿通风机电机温度高故障研究
  1.1 选型原因
  电机功率和风量需求不相匹配。通过调查研究煤矿企业的煤矿通风机电机温度高的原因,发现部分煤矿企业在选择通风机的类型的时候,只把眼光放在当下,没有考虑长远,但是根据正常的工作的情况和企业的发展,工作会越做越深,越做规模越大,在工作当中提供的风量已经无法满足工作需要的风量,也就是原来的风机可以提供的风量不足,使得风机提供的风量满足不了工作深入的需求,于是有的煤矿就通过改变风机的功率或者试图调整叶轮的角度来使风量增加,但是通过这种方法增加风量也会使电机的负荷增大,电机的功率超出其额定功率,电机的温度便会上升的很快,调整快便会超过极限报警温度,有个简单的例子,山西临汾的某一个煤矿,在建国的时候风机的风量相对于当时的工作是足够充裕的,但是随着工作的发展,风量需求慢慢增大,就导致了煤矿企业不得不通过一些措施提高风量,这个企业采用的是调整叶轮的角度,但是这种方法虽然加大了风量,但是却也使风机的温度经常升高超过了极限报警温度,这也是的这个煤矿企业不得不抛弃原来的风机换用更大风量的风机,而这因为电机温度过高,也导致了企业的损失。
  以工频电机代替变频电机。煤矿风机为了减少耗能,使用变频器供电,但是有的煤矿却把工频电机当成变频电机来使用,但是变频电源当中却存在有大量的谐波,这也就导致了变频电源给工频电机供电之后谐波会使磁场发热,然后电机的温度就会升高。如果长期用工频电机代替变频电机的话,变频电源的脉冲的冲击还会使电机的绝缘系统发生老化,从而可能出现电机突然烧毁的严重情况。
  煤矿企业管理人员没有对电机的运行环境温度进行掌握分析,对于风机在某些特殊的环境当中的运行温度的考虑不够全面。根据调查和采访的结果也发现了一些煤矿企业对于煤矿风机电机选型方面考虑的不够,就比如没有考虑到煤矿电机风机运行时的环境温度的特殊性,只是简单地统一参考国标规定当中的四十摄氏度的环境温度限值并将其当做电机考核温升的要求标准,但是这样做并不准确。其原因简单来说是风机电机如果放置在隔流腔内,其空间环境是密闭的,并且其条件上也有限制,比如说冷却条件的不足,使得这个环境下的风机电机的温度比正常情况下的风机电机的温度高,并且高出十摄氏度左右,如果在这种温度下企业相关人员仍然按照常态的环境温度来对电机进行选型就会使电机在运行过程当中超过额定的功率,从而使风机电机的温度超过极限报警温度。
  1.2 制造与试验原因
  风机企业的试验条件不足。经过调查研究发现,大部分的风机企业的制造和试验的能力还比较低,有的制造厂的电源等级很低却生产出超过自身试验能力的电压等级很高的风机,使得型式试验无法按照额定电压完成,直到了工厂使用运行阶段才发现电机的温度过高。
  修理企业不具备试验条件。煤矿当中使用量比较大的一个电机就是防爆电机,并且大多数煤矿企业都开始自己建立电机修理厂,但是大多数的自己建立的电机修理厂的技术不够,修理人员的技术较低并且修理设备较为落后,并且修理当中的一些非常关键的技术有的修理厂都不具备,导致了电机修理后再利用的温度过高。
  电机企业不具备变频等试验条件根据权威的统计,我国目前的有足够的资格生产煤矿风机电机的企业有15家以上,但是这些企业当中有四分之三都不能够使用变频电机全套型式来对风机电机进行试验,甚至于有的专门的检验机构都还没有拥有变频电机的试验能力,这也使得一些企业只简单的对取证的产品通过外界的资源做了变频型式的试验,但是对订货的产品就没有进行试验,这也使得一些电机可能会有问题但是没有被发现就直接加入到工业的生产当中。而且风机电机不带风机进行试验的时候,试验结果与其实际运行以及散热的情况都有较大的差别,这也使得没有办法准确的检测从而使风机电机试验温升没有实际意义。
  1.3 设计原因
  風机的空间设计不合理。有的风机企业设计的风机没有隔流罩,并且为了不使风路交叉,配套的电机还不能携带有外风扇,于是就影响了电机的散热冷却的效果,容易烧毁电机的轴承,导致电机不能够正常运行。
  电机轴承选型不够准确。因为电机和对旋风机叶轮之间的联接方式是直驱联接,电机的轴承伸端要承受着很大的径向力和轴向力,有的电机的设计人员对于风机的情况不够了解,于是为了节省成本就直接按普通的荷载来选择轴承的类型,这样会导致轴承的类型和风机负载不匹配,容易使风机运行短暂时间之后轴承温度升高。   风机气动性能设计不合理。由于在设计方面的风机的气动性能的设计不够合理,这也就使得功率的分配不够平衡。由于在现代的煤矿企业当中,其风机的结构一般都为对旋结构,然后通过等容量电机进行驱动,其两级叶轮的功率可以通过函数表达式表示出来。当然,还因为通风的距离随着流量的增大而减小,使得前后两级的叶片在结构的设计方面匹配度不好,也使得气动性能不够合理,从而导致了二级电机负载的增加速度会随着通风距离的增快而增快,所以当通风距离达到一定的时候,两级风机电机的负载额定功率已经超过了电机风机负载额定功率很多,而两级风机的总功率却不及单级风机总功率的二倍,这也就导致了二级电机超负荷运行,使得电机的温度升高超过了极限报警温度,甚至很有可能导致电机的烧毁。
  1.4 使用维护原因
  超负荷运行使用。在具体的煤矿工作当中,为了提高风机的风量需要对风机进行改造,但是有的企业对风机的改造违反了国家的规定,改造的也不够到位,这也就使得电机长期的处于超负荷的状态下运行,使得电机的电流增大并且使得电机的温度升高超过极限报警温度。
  对于轴承的维护不够。如果对轴承的维护不到位,就比如说忽略对轴承的维护或者是注油的方式不到位,这些都有可能使电机的额轴承温度升高。当然其主要的原因包含两部分,一个是因为操作维修过程没有按照说明书的要求进行,没有很好的对不同电机的轴承型号按时的加油,另一个电机本身的设计问题,使得加油困难,注油不方便。
  整定温度的设置不够合理。要相对电机进行保护,最为重要的一部分就是对电机的温度进行保护,但是在调查的过程中发现很多煤矿的报警温度都低于热分等级二十度左右,这样很有很能会产生不必要的报警,影响煤矿的正常生产。
  2 煤矿通风机电机温度高解決措施
  要想解决并预防煤矿风机电机温度高的故障问题,就可以根据上述的问题原因有针对性的实施解决措施,从煤矿管理人员还有风机和电机的设计方还有监察的单位以及立法的标准机构这四个方面出发,切实解决风机电机的设计制造以及煤矿机电监察等一系列的问题,保障煤矿企业的正常工作不受影响,并且能够保障煤矿工作人员的安全。
  2.1 科学选型与运行维护
  第一,要从长远出发,根据矿井产能的规划对风机以及电机进行科学合理的选型,风机的风量要满足煤矿的风量需求,当然,电机的频率以及调频的范围都要满足风机额定最大风量的需求。第二,根据煤矿风机电机的运行情况的特殊性进行选择,不能硬套标准,要根据实际情况对风机类型进行选择。第三,要重视对风机电机的维修维护,报警温度要和电机的绝缘等级进行结合,并且在具体的工作当中还需要注重风机电机的轴承的型号,然后结合说明书对不同煤矿当中的情况进行分析控制。第四,要增强人们遵规守法的意识,不能够把工频电机当作变频电机使用,也不能使电机超负荷使用,更不能为了超负荷使用将电机的整定温度调高,要使人们明确标准的规定以及法律的规定,严格按照规定行事。
  2.2 细化安全法规并且加强行业监管
  第一,要严格对待行业的准入门槛,不管是煤矿风机还是电机,都需要对其生产企业进行能力的评估,包括其设计制造能力和试验的能力,对于那些超过自身能源等级生产的企业或者是那些没有变频试验能力的企业进行严厉的打击清理,从根本上保障煤矿工作人员的安全。第二,改革完善行业监管体制,目前我国对于煤矿风机电机的监管主要是对煤安的认证和生产许可的认证,虽然这种行业准入制度很大程度的保障了煤矿企业的人员的安全,但是随着时代的发展,关于行业监管的体制还有很大的改革优化空间,比如说打破垄断,通过竞争的方式激励煤矿通风机电机的发展。第三,加强第三方检验能力,我国目前还需要建设并完善有关试验全套煤矿风机和高压防爆电机的企业。第四,细化法规,加强立法,可以将法规细化对电气设备的额定功率这一方面进行规定。例如当前我国执行的《煤炭安全规程》就有明确的规定,严格禁止电气设备在运行的过程当中不能超过它的额定功率使用,但是却并没有对非变频电机能否当做变频电机使用做出规定,也没有对电机整定温度如何进行限制作出规定,这样很容易使一些人钻法律没有照顾到的方面,而执法人员也没有根据去制止,所以说很有必要细化法规,加强立法。
  2.3 设计制造合理,加强建设制造和试验能力
  这一点主要是对煤矿风机制造业提出的要求,要综合考虑风机和电机结合之后的问题还要对风机本身的功率问题进行考虑。第一,对叶轮叶型的结构进行优化改造,改善旋风机功率不均的问题。第二,适当采用不等功率电机。第三,风机要配设有隔流罩,为电机外面安置风扇提供空间。第四,需要对风机的运行工况进行深入的了解,并且同时要对制造厂和试验平台进行严格的监督控制,对于那些超频率或者是超电压生产的情况一定要严厉的打击。
  2.4 提升专业执法水平,加大安全执法力度
  第一,要提高执法队伍的综合素质,使其执法的能力有所提升,并且使其业务水平得到提升。在我国的现行的有关这一方面的执法体制当中,对于煤监局安监员有着很高的要求,不仅要求其有着很强的实践能力和执行能力,能够对煤矿的现场足够的熟悉,还要求其具有丰厚的知识和技能,对于各类的安全法律法规有着足够的了解,并且能够合理的应用,在专业的技能方面上说,不仅要对煤矿的风机电机监测观察的关键点进行了解和掌握,还要对极限报警温度以及防爆电机修理等方面能够进行合理的设置。
  第二,在安全执法方面,有关部门一定要加大执法力度,避免事故的发生。当然这需要从基础做起,将安全执法进行细化,从煤矿风机电机的运行方面着手,确保其能安全的运行,严格细化执法,坚决杜绝事故的发生。
  3 结束语
  总而言之,煤矿通风机电机温度高这一故障对煤矿工作人员的人身安全影响很大,并且对煤矿企业的经济效益的影响也很大,所以我们应该从实际出发,对风机电机的来源以及工作运行当中可能存在的问题进行分析,从法律法规出发杜绝一些违法制造或是试验的行为出现,切实保障风机电机的合理使用和合理的设计,以保障煤矿企业人员的安全,同时提高煤矿企业的工作效益。
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