煤矿轴流式通风机振动故障诊断

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1、煤矿轴流式通风机振动故障诊断陶伟平顶山天安煤业股份有限责任公司四矿，平顶山467000　　摘　要：通过对煤矿主通风机轴系不对中的振动特性分析，应用频谱分析技术诊断出了风机轴系存在的不对中故障。结果表明应用频谱分析方法可准确、有效诊断风机存在的故障，对煤矿通风机安全可靠运行具有重要意义。　　关键词：通风机；频谱分析；故障诊断　　中图分类号：TH113StudyofVentilatorFaultDiagnosisTAOweiNo.4Mine,PingdingshanTian’anCoalMiningGroupCorp.Ltd.

2、,Pingdingshan467000Abstract:Themethodofspectrumanalysisandvibrantcharacterofseveraltypicalfaultsofventilatorareintroduceddetailedly.Withthismethod,theshaft-misalignmentfaultofamineventilatorarediagnosedminutely.Theresultshowsthatthisanalyticalmethodiseffective,whi

3、chhasanimportanteconomicalmeaningtosafeworkofventilator.Keywords:spectrumanalysis；ventilator；faultdiagnosis0引言煤矿通风机是用来保证井下工作人员有足够数量、符合要求的空气，在煤矿生产中必须不间断地向井下供给大量的新鲜空气，通风机运行状态的好坏，不仅关系着电力消耗、生产成本，而且关系着煤矿的安全生产。所以，对通风机进行状态监测与故障诊断有非常重要的意义。煤矿通风机是保证煤矿生产的关键动力设备，其运行时的主要故障有转子不

4、平衡、轴不对中等，据统计占风机故障的60%以上。当风机出现上述典型故障时一般可以把它简化为平稳随机信号，而且由于风机结构简单，出现故障时，振动的特征频率也并不复杂，故可以用基于频谱分析的振动测试分析方法对风机的典型故障进行分析与诊断。这里通过拾取矿井通风机轴承座的垂直、水平和轴向三个方向的振动加速度信号，将频域分析、时域分析方法等振动分析方法应用于通风机振动特性分析和故障诊断中，为维修提供依据。轴流式通风机因其轴较长，安装对中困难以及其他原因（如地基变形等）的影响，极易造成轴系不对中，现对由不对中造成的振动作一简要分析。1

5、风机轴系不对中分析当轴系出现不对中时，主动轴角速度ωm与从动轴的角速度ωr的关系为：（1）式（1）中θm为主动轴的角位移，α为主动轴和从动轴在其平面上的不对中夹角。BTxAzxTxTTzTy图1不对中轴系力矩传递示意图由上式可见当主动轴等速转动时，从动轴转速将发生变化，将产生一定的角加速度，由此引起动载荷并发生振动。轴系的角度不对中如图1所示，从动轴和主动轴的不对中角度为α角，主动轴沿AB方向，从动轴沿x方向。将驱动力矩T分解为：，（2）上式中Tx沿从动轴方向力矩，Ts垂直于从动轴方向力矩，且使轴发生弯曲。将Ts沿y轴和z

6、轴分解可得：（3）由于只考虑转轴绕x轴方向转动，所以：（4）其中，Ir为转子的极主惯性矩，εr为转子的角加速度。令：，则（1）式可化为（5）将式（5）按二项式定理展开并求导得：（6）其中：B2=2c(d+3d3/4+5d5/8+35d7/64+…)；B4=4c(d2/2+d4/2+15d6/32+…)将式（6）代入式（4），设ω为主动轴的恒定角速度，即θm=ωt，可得：（7）由此可知，不对中所产生的频率是主轴转速的偶数倍，且以2×分量最大，并伴有4倍、6倍等高次谐波成分。因此不对中所引起的振动以2倍频振动分量为主。2通风机

7、振动故障诊断平顶山煤业集团公司4矿使用的AGF-606-2.20型轴流式通风机传动系统如图2所示。为进行风机工作状况监测与故障诊断，对工作和备用风机均进行了振动测试与分析。该风机主轴转速为980转/分，振动测试采用压电晶体振动加速度传感器拾取风机轴承座处的振动信号，信号经电荷放大器放大后通过A/D数据采集器转换后由计算机故障诊断软件进行分析处理。图2通风机传动示意图1＃、2＃风机测点2振动加速度信号及其频谱如图3～图6所示。(a)(b)图3.1＃风机轴向振动加速度时域（a）和幅值谱(b)(a)(b)图4.1＃风机水平方向振

8、动加速度时域（a）和幅值谱(b)由图3、图4可知1＃风机轴向、水平方向振动主要以风机旋转频率（16.499Hz）及其高次谐波为主，且旋转频率的2次谐波（33.01Hz）幅值较大，在轴向振动中2次谐波幅值（1.88395m/s2）为基频幅值（0.93576m/s2）的2.01倍；在水平方向振动中2次谐波幅