对旋式轴流风机电机损坏机理及治理对策

　　对旋式轴流风机电机损坏机理及治理对策对旋式轴流风机电机损坏机理及治理对策徐海1刘波2刘启录1 1山东里能里彦矿业有限公司机电科山东邹城273517 2微湖生建煤矿电机RFf彦煤矿为设计年产60万t的现代化矿井，每年平均8个掘进工作面，通风方式为局部压入式通风。风机选用了对旋式轴流局部通风机。该型风机具有风压高、风量大、效率高、能耗低、维护量小等特点。但风机在使用前期，存在电机特别是第二级电机经常损坏的现象，一度给矿井正常生产带来很大影响。本文就电机损坏机理及防止方法作粗浅探讨。

　　1对旋轴流风机结构及工作原理1.1风机结构组成（见）。两台风机与风叶轮采用直联方式，电机装配由法兰、螺栓与风道联接，各流道均由法兰、螺栓相互联接，两级叶轮等速对旋，结构紧凑。

　　1.2工作原理对旋风机是由两个贴的很近的风机叶轮分别由两个容量相同的专用防爆电机驱动，后叶轮可作为前叶轮的导叶，气流经过级叶轮获得能量后，经第二级叶轮进一步加速，该叶轮兼备普通轴流风机中静叶栅的功能，从而获得整直圆周方向速度分量，达到普通轴流风机不能达到的高效率和高风压。

　　2风机电机损坏的现象第二级电机烧毁次数增加。

　　第二级电机后轴承座与电机外壳相对转动。

　　第二级电机转子轴串动，使得转子轴与轴承端盖摩擦，造成轴承、电机过热而烧毁。

　　电机缺相运行烧坏，这种现象很少。

　　3风机电机损坏机理分析3.1风机起动缺陷风机说明书要求，使用时必须先开一级待达到额定转速后，再起动第二级。这样可使第二级风机达到二级风机则起动电流小，即延长电机使用寿命，又对电网波动影响很小。我矿风机在使用中为节省开关设备，用一台防爆开关同时驱动前后电机起动，而且为防止风筒鼓脱节，风机起动时进行两到三次的起动，才完成风机的起动过程。这对电机运转带来较大负担，同时大的起动电流对电网波动、开关触头寿命都带来不良影响，极易造成开关触头烧损，加之对开关的日常维修、维护工作跟不上，使得接触器反作用弹簧弹性差异较大，使开关触头接触到位不同步，甚至某项吸合后松脱，造成缺相，使风机缺相运行烧毁。

　　3.2风流的作用力影响风机运转过程中，电机的驱动使得风流从进风口流入，由出风口流出。级风机使得风流由进风口的直线方向变为出风口的沿与风叶转速成一定夹角方向流出。风流经级风机加速后获得能量，对起静叶作用的第二级风叶产生驱动力，使得第二级风叶沿级风叶相反的方向旋转，风流的轴向分力使得第二级风机轴向出风口方向串动。该型风机电机的特点是，转子轴与风叶非联接端轴端头被轴承端盖密封在端盖里侧的，即为非伸出端盖方式。随着供风距离的延长，风筒内气流阻力增大，风机出力增大，这使得风流对第二级风机电机的轴向分力增大，加之轴承座与电机外壳发生了相对转动，使电机轴的串动量增大，造成转子轴后端与轴承端盖发生摩擦，后带来电机、轴承过热而发生故障。

　　3.3风机一、二级电机装配功率与需用功率匹配存在差异对旋式轴流风机虽然较传统的两级轴流式风机有很大的优越性，并且工程上常用的一元理论和方法设计传统的轴流风机己经十分成熟，但应用于对旋风机却存在不足之处。根据对对旋风机级动叶理论特性的研究可知，随着供风距离的延长，设备内气流阻力加大，风量逐渐减少，两级叶轮功率都随之增大，并且级（第二级）功率增加的幅度明显大于I级（级）叶轮的幅度，功率随风量的变化呈抛物线规律，抛物线的顶点处，即为大功率点如理论特性曲线图。

　　理论特性曲线采对旋式轴流风机电机损坏机理及治理对策采掘同时，结合理论全压特性，对旋风机两级叶轮的风压和功率特性存在明显差异。I级动叶是后扭型，级动叶为预扭型。预扭型动叶无论是全压或功率特性，均比后扭型的特性陡。级全压的增大是导致级功率上升的根本原因，偏离工况点越远，则这种差异越明显，级功率比I级功率增长的程度越显著。

　　目前，设计对旋风机的方法，是按两级设计工况负载相同的条件来确定电机功率，即两台电机容量相等。电机容量的大小依设计工况功率加上功率储备量来确定，此法对功率特性变化比较平缓的I级后扭型动叶来说，是完全能够满足需要的，相当于确定传统轴流风机的电机容量。实际上I级风机电机烧毁极少。但对于第级动叶在风量小于设计风量的情况下，功率将超过I级动叶功率。由于级功率特性比I级功率特性陡，使得当风量越接近级大功率点对应的风量，功率超过的幅度越大，这就可能出现尽管I级电机容量满足I级动叶对功率的需求，而级电机却不能满足动叶功率的过大增幅，以致造成级电机因过载而烧毁。

　　由上述分析可以看出，在巷道掘进初期，供风量大，各级叶轮全压量小，开I级或级风机均能满足掘进工作面风量的需要，所以烧毁电机的现象很少发生。但随着掘进距离的延长，供风距离增大，通风阻力增大，风量减少，此时两级风机均需投入运行才能满足掘进工作面的风量需要。这就会出现级电机装配功率小于实际需用功率，使得电机过载而烧毁。

　　3.4维护维修滞后带来的隐患风机说明书中要求，对运行的风机每6个月必须将轴承清洗一次，并换新的润滑油，加油量为轴承室净容积的1/2；每6个月全面检查一次机器零部件。而实际运行中，风机设置是悬挂在巷道帮上的，若按要求维护维修，工作量很大。往往是风机一经投入使用，就很难保证现场维护维修及处理质量。这给风机电机的寿命保证带来潜在威胁。

　　4提高风机电机寿命的对策4.1改变控制方式风机双机的同时起动的大起动电流对风机电机、控制开关主触点、电网都带来极为不利的影响，也不符合厂家要求。为此，我们对风电闭锁开关进行了改造。利用延时逐级起动原理，对原80A（控风机）+120A（供巷道掘进设备）两组真空交流接触器组合的防爆开关在满足防爆、电气性能要求的前提下，增加一组80A真空交流接触器，实现风机I、级电机、掘进设备电源线路依次延时起动。同时实现一旦有一台风机电机出现故障，另一台风机仍继续工作，或风机全电机故障而断开掘进巷道设备电源开关的风电闭锁功能。对每台风机的保护定值单独进行整定，达到有效保护，避免了一台开关控制两台风机的保护盲区。

　　4.2改进风机电机装配方式原风机级电机转子轴因受风流的轴向分力而向后串动，轴承座因转子径向分力影响与电机外壳发生相对转动。我们经过大量观察分析，寻求出解决方案：转子轴承座的处理电机转子轴承座与轴承外圈、电机外壳均为过盈配合，因在电机旋转过程中相互间产生摩擦力，可能因选用部件材质等问题，使得轴承座与电机外壳配合间隙发生变化，进而发生相对转动，较强的摩擦力使得轴承过热损坏，使电机堵转而烧毁。为防止轴承座与电机外壳发生相对转动，采用接触面打麻点的方法对高速运转的转子来说，效果甚微。经过摸索，我们又采用沿外壳向轴承座方向互成120*钻3-M8的螺孔，用M8螺栓固定，该方法有效解决了轴承座与电机外壳相对转动问题；转子轴串动处理转子轴因受到轴向分力而向后串动，同时轴承座与外壳的相对转动，使得轴承座与轴承端盖产生摩擦，造成轴端与轴承端盖间隙减小，使轴与轴承端盖发生摩擦，时间长了轴将端盖磨成槽，甚至磨透，造成电机失爆。摩擦产生的高温对轴承、电机以及防爆性能带来严重威胁。为防止转子串动与轴承端盖发生摩擦，在处理轴承座与电机外壳相对转动的基础上，我们重新加工制作轴承端盖，新端盖与电机接触尺寸不变，加大与转子轴间隙槽尺寸。

　　4.3合理选用电机根据对旋风机级动叶理论，我们在其它部件不变的情况下将损坏的级电机更换为大一级的电机。如对2X5.5kW的风机，I级电机为5.5kW不变，来的过负荷现象。

　　4.4加强日常维护维修管理严格根据风机说明书要求，及时对风机进行维护维修，建立风机运行档案，对风机司机、维修工进行业务培训，增强维修人员的责任心，加大考核力度，严把验收质量关，杜绝非维护风机超期运行。

　　5结语上述系列措施的实施，有效解决了对旋风机曰常运行中的不良隐患，经过改造的风机投入运行至今，未发生一起损坏轴承、过负荷烧毁电机的现象，保证了掘进生产的正常进行，经济效益和社会效益显著。