轴流通风机是煤矿的大型设备之一，它关系着矿井的安全生产与矿工的人身安全，煤矿对通风机要求安全、可靠、高效、稳定的运行。但是，轴流式风机的特性决定其并不是在任何情况下都能稳定地工作，具有驼峰形性能曲线决定其存在不稳定的工作区，当工作点移至不稳定工作区就可能引起风机喘振。因此，监测轴流风机的工作情况，防止喘振现象发生，已成为轴流风机的安全运行中普遍关注的问题。

1 问题的提出

1.1 轴流式风机喘振特性分析

图1是曲型的轴流风机的性能曲线，其特点存在凸出的峰值点K，当风机输出的风量与系统所需的风量相当且等于Q_K时，风机的压力达到最大值，大于或小于这一风量时风机的压力就会下降，通常把K点称为风机稳定工作的极限点。

当风机在K点右侧（如A点）工作时，风机的工作状态能够自动地适应系统的变化，始终稳定地工作。通常称K点右侧的区域为风机的稳定工作区。

图1 轴流式风机的性能曲线及系统特性曲线

如果系统因某种原因（巷道断面变窄、风门开启度减小）导致阻力升高，工况点越过K点后移至E点，此时风机产生的压力时高时低，流量时正时负，系统内气体的压力和流量发生很大的波动，由于流量波动而产生的气流猛烈撞击，会使风机产生强烈的振动，同时噪音剧增，这种不稳定的现象被称为喘振。通常称K点左侧的区域为风机不稳定工作区。

但是，并不是风机工作在不稳定工作区时必然发生喘振。例如，在特性曲线峰值左侧的曲线上升段较平坦，运行工况点离峰值点较近，系统特性曲线的斜率较小，且系统中干扰能量较上，压力波动不大时，虽不稳定，但不至于发生喘振。只有当风机特性曲线峰值左侧的曲线段较陡，运行工况点离峰值点较远（离零流量点较近）时，风机才开始发生喘振。

1.2 喘振产生的危害

轴流风机在喘振区域长时间运行，将导致叶片断裂；并且，叶轮的机械部件也可能损坏（英国和德国等风机制造公司明确规定，轴流式风机在喘振区内累积运行时间不能超过15 min，否则要更换叶片）。若不及时采取有效措施制止，会造成机毁房塌的后果，我国淮北袁庄矿大庄风井、淮南谢三矿18系统风井、义马跃进矿西风井、南桐一井等煤矿都发生过这类现象。因此，轴流风机运行中，必须防止风机顺振现象发生。

2 轴流风机喘振监测装置工作原理

2.1压力传感器的工作原理

压力传感器由传感头、直流放大器、A/D变换器、单片机、显示电路、输出电路以及电源等组成、量程0~3 kPa。传感头由气室、微型硅压力传感元件组成，并封装在一个容器内。从气室两个输入端接入测量压力信号，传感头输出与测量压力信号成正比的直流电压信号，从而完成压力——电量的转换。为满足后续电路的需要，输出的"mV"级信号经放大后，送A/D变换器转换成数字信号由单片机读取，经CPU内部软件处理后，输出多种电信号（压力显示信号、电压信号及频率信号等），根据需要进行选择。其原理如图2所示。