趙 勵(lì)

（晉城乾泰安全技術(shù)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

引言

主通風(fēng)機(jī)作為煤礦重要通風(fēng)設(shè)備，在新建礦井中為滿足生產(chǎn)需要，通常按生產(chǎn)所需最大風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，但是由于國家對煤礦統(tǒng)籌管理，礦井在基建到達(dá)二期后停工，礦井執(zhí)行一停四不停政策，致使在實(shí)際運(yùn)行中存在耗能大、效率低的問題。在對主通風(fēng)機(jī)投入使用變頻控制以后，能夠解決“大馬拉小車”的問題，但是變頻運(yùn)行中也存在一些風(fēng)險(xiǎn)。

1 煤礦主通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

晉城地區(qū)某礦井于2014 年初安裝了型號為FBCDZ №38的對旋軸流通風(fēng)機(jī)2 臺，每臺風(fēng)機(jī)配用型號為YBF 800M1-10 額定功率1 000 kW 電機(jī)2臺，風(fēng)量為13 860～26 820 m3/min，風(fēng)壓為1 442～4 821 Pa，轉(zhuǎn)速580 r/min。

2 煤礦主通風(fēng)機(jī)性能測定

通風(fēng)機(jī)安裝試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，該礦委托晉城乾泰安全技術(shù)有限責(zé)任公司對其通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能測定，具體數(shù)據(jù)如表1 和圖1 所示。

圖1 換算后的主扇風(fēng)機(jī)性能曲線圖

表1 在用主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)氣動(dòng)性能測定數(shù)據(jù)匯總表

結(jié)合通風(fēng)機(jī)測定數(shù)據(jù)匯總表和性能曲線圖分析可以得出：

1）通風(fēng)機(jī)運(yùn)行第3～6 個(gè)工況點(diǎn)，為風(fēng)機(jī)運(yùn)行的合理利用區(qū)。

2）超過第6 個(gè)工況點(diǎn)靜壓時(shí)，風(fēng)機(jī)會發(fā)生“喘振”現(xiàn)象，從而影響礦井的正常生產(chǎn)。

因此，建議礦方針對風(fēng)機(jī)“喘振”極限點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置，即在通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中加入“喘振”示警功能，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行靜壓超過4 700 Pa 時(shí)，會發(fā)出報(bào)警，提示風(fēng)機(jī)即將“喘振”，必須采取降阻措施，防止“喘振”現(xiàn)象發(fā)生，礦方聽從建議，在監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中添加了上訴保護(hù)，在之后運(yùn)行的兩年內(nèi)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行一切正常。

3 煤礦主通風(fēng)機(jī)故障及原因分析

兩年后，由于國家對煤礦統(tǒng)籌管理，礦井在基建到達(dá)二期后停工，礦井執(zhí)行一停四不停政策，礦井用風(fēng)量減小，礦方為降低能耗，采取通風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的方式減少風(fēng)量，從而達(dá)到降低能耗的目的，具體的實(shí)施方法是將通風(fēng)機(jī)頻率降至19 Hz 運(yùn)行，具體運(yùn)行參數(shù)如下：

風(fēng)量為109.07 m3/s；靜壓為761 Pa；主扇輸入功率為103 kW；風(fēng)機(jī)效率為80.6%；振動(dòng)為4.3 mm/s。

這樣運(yùn)行半年后，礦井恢復(fù)正常生產(chǎn)，因而將風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率恢復(fù)到工頻狀態(tài)，剛恢復(fù)到工頻狀態(tài)運(yùn)行后，就發(fā)生了風(fēng)葉斷裂“掃膛”掃膛事故。

這次事故給礦方造成10 萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失，影響正常生產(chǎn)3 d 以上，間接經(jīng)濟(jì)損失更是巨大，事故發(fā)生后，礦方邀請公司和風(fēng)機(jī)制造廠家進(jìn)行事故分析，通過嚴(yán)密科學(xué)的分析，得出事故的主要原因?yàn)檫^低的運(yùn)行頻率，通風(fēng)機(jī)檢修工對通風(fēng)機(jī)每月一次的維護(hù)保養(yǎng)流于形式，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)葉運(yùn)行不正常為次要原因。理由如下：

根據(jù)通風(fēng)機(jī)比例定律：

式中：Q1、H1、N1、n1、ρ1分別代表風(fēng)機(jī)工頻的流量、靜壓、功率、轉(zhuǎn)速、密度，Q2、H2、N2、n2、ρ2分別代表風(fēng)機(jī)變頻后的流量、靜壓、功率、轉(zhuǎn)速、密度。

通過計(jì)算，將通風(fēng)機(jī)19 Hz 運(yùn)行時(shí)的工況：風(fēng)量為109.07 m3/s；靜壓為761 Pa；主扇輸入功率為103 kW；風(fēng)機(jī)效率為80.6%；

換算到工頻運(yùn)行下的工況：風(fēng)量為279 m3/s；靜壓為4 525 Pa；主扇輸入功率為1 558 kW；風(fēng)機(jī)效率為81.0%；

結(jié)合表1 和圖1 可以發(fā)現(xiàn)，換算后的數(shù)據(jù)在性能曲線圖中所處的位置在第6 到第7 個(gè)工況點(diǎn)之間，為風(fēng)機(jī)的“喘振”運(yùn)行區(qū)域，因此該通風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行時(shí)，實(shí)際上就是在該風(fēng)機(jī)“喘振”運(yùn)行區(qū)域運(yùn)行，也正因?yàn)槭堑皖l運(yùn)行，典型風(fēng)機(jī)“喘振”的表現(xiàn)，如：振動(dòng)超標(biāo)，噪聲過大，氣流、功率周期性變化等表現(xiàn)不明顯，現(xiàn)場值班人員和檢修工未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該風(fēng)機(jī)長期在“喘振”狀態(tài)下運(yùn)行，風(fēng)葉處于受傷狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)機(jī)由低頻到工頻轉(zhuǎn)換時(shí)，風(fēng)壓變化非常大，風(fēng)葉受傷部位發(fā)生斷裂，造成了事故的發(fā)生[1-2]。

4 結(jié)論

1）煤礦用主通風(fēng)機(jī)采取變頻運(yùn)行時(shí)，不宜采取過低的頻率運(yùn)行，一般最低不得低于30 Hz 運(yùn)行，因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)風(fēng)機(jī)低于30 Hz 運(yùn)行時(shí)，典型風(fēng)機(jī)“喘振”的表現(xiàn)，如：振動(dòng)超標(biāo)，噪聲過大，氣流、功率周期性變化等表現(xiàn)不明顯，對風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行造成隱患。

2）當(dāng)通風(fēng)機(jī)使用變頻控制系統(tǒng)時(shí)，通風(fēng)機(jī)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)加設(shè)通風(fēng)機(jī)比例定律計(jì)算，將通風(fēng)機(jī)實(shí)際低頻運(yùn)行工況換算到工頻運(yùn)行的工況，能夠保證所設(shè)置的“喘振”示警保護(hù)起到相應(yīng)的作用。

3）通風(fēng)機(jī)檢修工除了日常維護(hù)工作外，應(yīng)每月進(jìn)入風(fēng)機(jī)，對每一片風(fēng)葉進(jìn)行檢查，排除隱患。