矿用通风机通风失稳的监测与诊断

• 作 者: 徐斌
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 矿山工程 通风机 通风失稳现象 状态监测 故障诊断

矿用通风机负责向井下输送新鲜空气，稀释有毒有害气体，是保障煤矿安全生产的关键大型设备。因此，通风机的可靠、平稳运行至关重要。为此，本文从机械失稳和性能失稳两个方面，研究了通风失稳及其状态监测与诊断方法，在此基础上，设计开发了一套可应用于现场实际的通风机通风失稳监测与诊断系统。　　在分析通风机常见机械故障特征的基础上，为了实现对通风机早期机械故障的诊断，提出并建立了基于通风机振动信号的变差函数故障诊断方法，实现了利用变差函数的块金点对不同故障状态的识别;为充分发挥温度监测在通风机状态监测的作用，提出并采用温度变化率的监测手段，大大降低了环境温度对诊断结果的影响。　　鉴于通风机性能失稳严重危害，在分析了通风性能失稳表现特征的基础上，通过构建通风机运行过程的动力学模型和建立微分方程，得到了失速和喘振时通风机的振动特性、静压特性和电流特性，获取了可用于进行有效监测和诊断的状态变量。通过对通风机静压特性的研究，提出了基于静压相关法的流量测量方法，实现了比压差法更好的测量效果。通过对通风机电流特性的研究，发现了电流的幅值随着通风状态的改变而改变，电流的频率与静压的频率一致的规律。　　针对通风失稳监测和诊断的复杂性，为了提高失稳监测和诊断的准确性，利用通风失稳的状态监测变量，建立支持向量机分类模型，实现对通风机运行过程通风状态的分类和识别。　　以通风失稳监测理论和方法为基础，设计开发了通风失稳监测与诊断系统，该系统在对温度、振动、静压和电流进行实时监测的同时，可对通风状态进行诊断和识别，并根据通风状态实现通风机的自动控制。该系统在实际生产中对通风状态的有效监测，进一步验证了通风失稳监测理论与诊断方法的有效性，同时也为通风管理提供依据，确保通风安全。