電機(jī)修造基地整體工藝布局分析與研究

宋光杰（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京，100070）

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電機(jī)修造基地整體工藝布局分析與研究

宋光杰
（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京，100070）

摘 要：電機(jī)及變壓器等裝備種類繁多，技術(shù)特征明顯，工藝流程復(fù)雜，有的體型巨大且效能巨大，為此電機(jī)建設(shè)和修檢基地需要非常專業(yè)，其整體工藝布局對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有較深影響。本文以某電機(jī)修造企業(yè)搬遷項(xiàng)目為背景，研究分析了檢修和制造各類電機(jī)及變壓器的工藝流程，綜合電機(jī)生產(chǎn)和檢修工藝特點(diǎn)，規(guī)劃了兩種設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行比較分析，最后給出適合該企業(yè)的布局方案。整體結(jié)構(gòu)布局、工藝流程的論述對(duì)業(yè)界有參考作用。

關(guān)鍵詞：牽引電機(jī)；工藝路線；工藝布局

引言

某企業(yè)現(xiàn)階段的主要業(yè)務(wù)為檢修和制造各類電機(jī)及變壓器，主要產(chǎn)品包括軌道交通用牽引電機(jī)、主輔發(fā)電機(jī)和變壓器、高端裝備特種電機(jī)（應(yīng)用于油田、礦山、工程機(jī)械、智能制造、軍工）、高效節(jié)能工業(yè)電機(jī)（壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)）等，未來(lái)主要向風(fēng)力發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)和新能源汽車電機(jī)等其他領(lǐng)域拓展。

以上所列出的大型裝備不論制造，還是檢修工藝流程都很復(fù)雜。以電機(jī)為例，它是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞能量的一種設(shè)備，主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其是電磁學(xué)、能量轉(zhuǎn)換、力學(xué)、材料等科學(xué)的綜合體。所以在制造和檢修中，不僅需要專業(yè)人才，還需要專業(yè)基地。

1 規(guī)劃目標(biāo)

該企業(yè)電機(jī)新造和檢修部分原占地6萬(wàn)平方米，總建筑面積3.9萬(wàn)平方米，擁有各類機(jī)械設(shè)備360臺(tái)（套），其中大型關(guān)鍵精密設(shè)備38臺(tái)（套）。目前公司主要產(chǎn)品如下：CDJD113交流內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)、JD160A交流電力機(jī)車牽引電機(jī)、HXN5主輔發(fā)電機(jī)和CDJF212主輔發(fā)電機(jī)、ZD109C直流內(nèi)燃牽引電機(jī)、CDZD102正壓防爆直流電動(dòng)機(jī)、CDJD101城軌車輛電機(jī)、無(wú)刷勵(lì)磁型同步主發(fā)電機(jī)、ZDQR310直流牽引電機(jī)。

新建基地選址地形：地塊大致為長(zhǎng)方形，廠區(qū)南北方向最長(zhǎng)約425m，東西方向最寬約303m。整個(gè)地形高低不平，局部最低處約483m（西南角），局部最高處約498m（東北角），最大高差約15m。

結(jié)合原有生產(chǎn)能力，并對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，確定新建基地的生產(chǎn)綱領(lǐng)為新造各類電機(jī)3000臺(tái)。檢修電機(jī)2000臺(tái)。檢修主變壓器200臺(tái)。

2 主要工藝流程

制造或檢修大型電機(jī)或變壓器的工藝流程，決定和影響著基地布局與規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。研究了大量直流與交流電機(jī)、相關(guān)主輔電機(jī)、變壓器等工業(yè)流程，重點(diǎn)介紹三種：圖1為和諧內(nèi)燃機(jī)車交流牽引電機(jī)和主發(fā)電機(jī)的制造工藝流程［1，2］；圖2為主要直流傳動(dòng)機(jī)車直流牽引電機(jī)制造工藝流程［3］；圖3為適合檢修直流牽引電機(jī)（交流牽引電機(jī)相較直流牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）、主發(fā)電機(jī)、主變壓器的工藝流程。

圖1 HXN5技術(shù)平臺(tái)主輔發(fā)電機(jī)制造總體工藝流程

圖2 直流傳動(dòng)機(jī)車牽引電機(jī)制造總體工藝流程

圖3 主發(fā)電機(jī)檢修工藝流程

總之，工藝流程為規(guī)劃電機(jī)修造基地的整體工藝布局主要依據(jù)，本文綜合考慮多種電機(jī)制造和檢修的不同工藝特點(diǎn)，并適當(dāng)兼顧整體物流路線和基地形象，提出不同的方案以作比較［4］。

3 主要構(gòu)成及功能

該基地技術(shù)方案制定在完成搬遷改造的同時(shí)，綜合考慮了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的需要。以實(shí)現(xiàn)節(jié)約建設(shè)資金、提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，本期建設(shè)內(nèi)容包含：電機(jī)制造工部、電機(jī)檢修工部、絕緣處理工部、加工工部、試驗(yàn)整備工部等五個(gè)工部［5］。

電機(jī)制造工部主要負(fù)責(zé)線圈制造、電樞制造、交流轉(zhuǎn)子、直流電樞、直流電機(jī)總裝、交流電機(jī)總裝、主輔發(fā)電機(jī)總裝、RD電機(jī)總裝、BD電機(jī)總裝、磁極制造及主輔發(fā)電機(jī)定子疊壓等工作。主要設(shè)備包括：四柱液壓機(jī)、無(wú)氧退火爐、臺(tái)車式烘爐、氣體保護(hù)焊機(jī)、銅焊機(jī)、直流氬弧焊機(jī)、短路環(huán)感應(yīng)焊機(jī)、高頻感應(yīng)焊機(jī)、焊煙除塵器、交流耐壓機(jī)、高頻絕緣測(cè)試儀、打砂除塵裝置、數(shù)控扁繞機(jī)、數(shù)控漲型機(jī)、數(shù)控自動(dòng)包帶機(jī)、數(shù)控直邊自動(dòng)包帶機(jī)、下刻機(jī)、硬支承平衡機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、轉(zhuǎn)子磁極裝配臺(tái)、導(dǎo)條漲緊機(jī)、全自動(dòng)超聲波清洗機(jī)、總裝工作臺(tái)、起重機(jī)等。

電機(jī)檢修工部主要負(fù)責(zé)牽引電機(jī)電樞、定子、端蓋和其他零部件的檢修、組裝等工作。主輔發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、磁極和其他零部件的檢修、組裝工作。主變壓器解體、器身、油箱、散熱器和其他零部件的檢修、組裝、試驗(yàn)、整備等工作。主要設(shè)備包括：普通車床、V1000臥式車床、搖臂鉆床、四柱液壓機(jī)、交流焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、電阻釬焊機(jī)、真空干燥爐、超聲探傷儀、磁粉探傷機(jī)、電力機(jī)車主變?cè)囼?yàn)站、動(dòng)平衡機(jī)、硬支承動(dòng)平衡機(jī)、真空凈油機(jī)、全自動(dòng)下刻機(jī)、起重機(jī)等。

絕緣處理工部主要負(fù)責(zé)各型新造和檢修電機(jī)部件的浸漆、烘焙、清理、底漆噴涂等工作。主要設(shè)備包括：自動(dòng)控溫干燥爐、真空壓力浸漆設(shè)備、漆霧凈化裝置、旋轉(zhuǎn)烘爐、電加熱旋轉(zhuǎn)干燥爐、干式噴烘漆室、防爆式起重機(jī)等。

加工工部主要負(fù)責(zé)各型電機(jī)（含發(fā)電機(jī)、新產(chǎn)業(yè)電機(jī)）機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)軸等部件的加工、整修、測(cè)量、清洗等工作。主要設(shè)備包括：數(shù)控立車、普通車床、數(shù)控臥車、搖臂鉆床、數(shù)顯鏜床、外圓磨床、龍門立式加工中心、臥式鏜銑加工中心、龍門五面加工中心、數(shù)控八面銑、電機(jī)轉(zhuǎn)軸熒光磁粉探傷機(jī)、交流焊機(jī)、氣體保護(hù)焊機(jī)、超聲波探傷儀、起重機(jī)等。

試驗(yàn)整備工部主要負(fù)責(zé)新制和檢修的各型電機(jī)的試驗(yàn)、整備工作。包括：主發(fā)電機(jī)、直流/脈流牽引電動(dòng)機(jī)、交流牽引電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)、制動(dòng)電阻風(fēng)機(jī)、輔助電機(jī)及新產(chǎn)業(yè)電機(jī)的試驗(yàn)（包括例行和型式試驗(yàn)）、整備（包括打磨和膩?zhàn)?、雜件組裝及噴漆等工作）。主要設(shè)備包括：交流耐壓機(jī)、直流耐壓機(jī)、自藕減壓?jiǎn)?dòng)箱、直流電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、同步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、主輔發(fā)電機(jī)例行試驗(yàn)臺(tái)、交流牽引電機(jī)例行試驗(yàn)臺(tái)、牽引電機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)、整備膩?zhàn)臃?、整備噴烘漆室、漆霧凈化裝置、起重機(jī)等。

4 整體規(guī)劃布局

電機(jī)檢修與新造工藝特點(diǎn)區(qū)別很大，新造工藝主要是模塊化設(shè)計(jì)和組裝，大批量流水線式生產(chǎn)，環(huán)境干凈整潔。檢修工藝主要是碎片式檢測(cè)和修復(fù)，獨(dú)立臺(tái)位配合小批量流水線方式生產(chǎn)，環(huán)境惡劣。該基地不僅要求兼顧檢修與新造工藝，同時(shí)產(chǎn)品復(fù)雜多樣，因此整體布局需進(jìn)行深入分析。

4.1 主要布置原則及工藝技術(shù)決定

新建建筑集中布置，給未來(lái)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造條件，并兼顧本期及后期建設(shè)內(nèi)容的有機(jī)銜接。符合當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃、環(huán)境保護(hù)、雨污水的排放、消防、節(jié)能、綠化等諸方面的規(guī)范和要求。滿足生產(chǎn)使用需要，工藝流程合理，車間的布置考慮朝向及主導(dǎo)風(fēng)向，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，使各生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密銜接運(yùn)輸方便?？偲矫妗④囬g內(nèi)、車間與車間之間物流順暢合理。

廠區(qū)主要道路均設(shè)計(jì)為環(huán)狀，滿足消防及物料運(yùn)輸。

規(guī)劃方案遵循上述原則的同時(shí)，還應(yīng)保證特殊工序獨(dú)立布置，工藝要求如下：

線圈生產(chǎn)、嵌線工藝和變壓器檢修工藝都要求潔凈度較高，且與其他工藝區(qū)別很大，易單獨(dú)隔離生產(chǎn)。

該基地生產(chǎn)電機(jī)種類較多，工作量較大，需要場(chǎng)地空間大。另外，電機(jī)試驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，環(huán)境噪聲較大，振動(dòng)較大，且要求便于隨時(shí)觀察，工藝布置上單獨(dú)隔離設(shè)置較佳。

絕緣處理廠房漆霧較多，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，防火防爆要求較高，應(yīng)布置漆霧凈化裝置，宜單獨(dú)隔離布置。

4.2 規(guī)劃方案

根據(jù)產(chǎn)能規(guī)劃、生產(chǎn)工藝流程和物流走向，結(jié)合場(chǎng)地及周邊條件，整個(gè)場(chǎng)地共規(guī)劃了兩個(gè)總平面布局方案，如圖4.1、4.2所示。實(shí)線為本期建設(shè)，虛線為規(guī)劃預(yù)留場(chǎng)地。

方案一：按照一次規(guī)劃、分步實(shí)施原則，布置聯(lián)合廠房。場(chǎng)地中部規(guī)劃兩個(gè)聯(lián)合廠房，東西兩側(cè)規(guī)劃磁極、絕緣處理、試驗(yàn)整備等廠房，本期結(jié)合整體功能規(guī)劃，建設(shè)相關(guān)廠房。南部規(guī)劃預(yù)留有廠前區(qū)用地。南北貫通兩條主要通道。設(shè)3個(gè)大門。南側(cè)和北側(cè)均設(shè)置停車區(qū)，便于物流和人員出入。如圖4所示。

本方案總體規(guī)劃了電機(jī)檢修聯(lián)合廠房和電機(jī)制造聯(lián)合廠房?jī)勺鲝S房，其中電機(jī)檢修聯(lián)合廠房主要定位于軌道裝備配套電機(jī)和變壓器的檢修，電機(jī)制造聯(lián)合廠房主要定位于軌道裝備配套電機(jī)制造。電機(jī)檢修聯(lián)合廠房預(yù)留部分主要用于物流和未來(lái)拓展后其他領(lǐng)域電機(jī)和變壓器的檢修工作（該跨度廠房也可靈活轉(zhuǎn)換為電機(jī)制造廠房）。電機(jī)制造聯(lián)合廠房預(yù)留部分主要用于未來(lái)新產(chǎn)業(yè)電機(jī)的制造工作。

電機(jī)檢修聯(lián)合廠房A總長(zhǎng)1 4 4 m，跨度由南向北依次為1 8 m×2（預(yù)留）+1 8 m×2+1 5 m+1 8 m+2 4 m，南側(cè)貼建3層144m×9m生產(chǎn)輔助間。電機(jī)檢修聯(lián)合廠房B總長(zhǎng)144m，跨度由南向北依次為18m+18m×5（預(yù)留）+18m，南側(cè)貼建3層144m×9m生產(chǎn)輔助間（本期建設(shè)2層）。A1、A2廠房18m寬，預(yù)留用于電機(jī)組裝。A3、A4廠房18m寬，本期建設(shè)用于電機(jī)組裝。A5為2層廠房，15m寬，一層用于電機(jī)定轉(zhuǎn)子嵌線，二層用于線圈制造。A6廠房18m寬，用于部件加工和鐵芯疊壓等工作。A7廠房24m寬，主要用于機(jī)座加工工作。B1廠房18m寬，主要用于牽引電機(jī)、主輔發(fā)電機(jī)的檢修、組裝和整備工作。B2、B3、B4、B5、B6廠房皆為18m寬預(yù)留廠房，遠(yuǎn)期用于電機(jī)檢修、磁極檢修、物流周轉(zhuǎn)和主變檢修等工作。B7廠房18m寬，本期用于各型號(hào)主變壓器檢修，遠(yuǎn)期用于電機(jī)解體工作。絕緣處理廠房C 長(zhǎng)138m，寬21m，西側(cè)貼建84m長(zhǎng)，6m寬生產(chǎn)輔助間，主要負(fù)責(zé)各型新造和檢修電機(jī)部件的浸漆、烘焙、清理、底漆噴涂等工作。磁極廠房D長(zhǎng)135m，寬18m，主要負(fù)責(zé)主輔發(fā)電機(jī)磁極制作工作，遠(yuǎn)期用于絕緣處理。試驗(yàn)廠房E長(zhǎng) 192m，寬24m，主要負(fù)責(zé)新制和檢修的各型電機(jī)的例行和型式試驗(yàn)工作。整備廠房F長(zhǎng)75m，寬24m，主要負(fù)責(zé)物流和試驗(yàn)后的整備工作。

方案二：按照采取聯(lián)合廠房，新建建筑集中布置、預(yù)留發(fā)展用地的原則規(guī)劃。本期建設(shè)內(nèi)容集中在廠區(qū)南部，北部場(chǎng)地整體預(yù)留。場(chǎng)地中部規(guī)劃兩個(gè)聯(lián)合廠房，東西兩側(cè)規(guī)劃絕緣處理、試驗(yàn)整備等廠房，南北貫通兩條主要通道。廠區(qū)不設(shè)辦公區(qū)。設(shè)3個(gè)大門，南側(cè)和北側(cè)均設(shè)置停車區(qū)，便于物流和人員出入。如圖5所示。

本方案總體規(guī)劃了軌道電機(jī)廠房及新產(chǎn)業(yè)電機(jī)廠房?jī)勺鲝S房，其中軌道電機(jī)廠房主要定位于軌道裝備配套電機(jī)的制造和檢修，預(yù)留的新產(chǎn)業(yè)電機(jī)廠房定位于新產(chǎn)業(yè)電機(jī)的制造。由于新產(chǎn)業(yè)電機(jī)尚處于市場(chǎng)培育階段，產(chǎn)能需求尚不明確，因此本期對(duì)于新產(chǎn)業(yè)電機(jī)的試生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)與軌道電機(jī)生產(chǎn)共線，特殊工序獨(dú)立設(shè)置。待市場(chǎng)批量較大，現(xiàn)有設(shè)施不能滿足要求時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品類型、工藝特點(diǎn)、產(chǎn)量需求等條件擇機(jī)啟動(dòng)新產(chǎn)業(yè)電機(jī)廠房的建設(shè)。

軌道電機(jī)廠房A總長(zhǎng)150m，跨度由南向北依次為15m（二層）+24m+18m×4+18m（預(yù)留二期）+18m×2，南側(cè)貼建3層150m×9m生產(chǎn)輔助間，北側(cè)貼建一層150m×9m生產(chǎn)輔助間。A1廠房15m寬，共二層，一層布置嵌線，二層布置線圈制造。A2廠房24m寬，東側(cè)用于布置機(jī)座加工區(qū)，西側(cè)用于布置端蓋、機(jī)座的整修、測(cè)量、清洗等工序；A3廠房18m寬，用于布置端蓋、轉(zhuǎn)軸加工工序。A4廠房18m寬，布置交流電機(jī)轉(zhuǎn)子、交流牽引電機(jī)總裝等工序。 A5廠房18m寬，布置直流電機(jī)定子、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子、直流電機(jī)總裝、主輔發(fā)電機(jī)總裝、RD電機(jī)總裝機(jī)及BD電機(jī)總裝等工序。A6為物流庫(kù)房，A7為二期預(yù)留檢修廠房。A8電機(jī)檢修廠房18m寬，主要用于牽引電機(jī)、主輔發(fā)電機(jī)的檢修、組裝和整備工作。A9主變檢修廠房18m寬，主要用于主變壓器器身、油箱、散熱器和其他零部件的解體、清洗、檢修、組裝、試驗(yàn)、整備等工作。絕緣處理廠房C 183m長(zhǎng)，24m寬，主要負(fù)責(zé)各型新造和檢修電機(jī)部件的浸漆、烘焙、清理、底漆噴涂等工作。試驗(yàn)廠房E183m長(zhǎng)， 24m寬，負(fù)責(zé)新制和檢修的各型電機(jī)的試驗(yàn)、整備工作。

5 結(jié)論

方案特點(diǎn)對(duì)比如下：

方案一和方案二設(shè)東西兩條南北貫通主干道，南北兩個(gè)廠前區(qū)，整個(gè)廠區(qū)布局規(guī)整，體現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)特色。

方案一、方案二均采用聯(lián)合廠房，便于物流運(yùn)輸及后期工藝調(diào)整，在同等條件下，相對(duì)于采用零散的獨(dú)立廠房更能體現(xiàn)建筑體量，提升企業(yè)形象，其中方案一更加突出。

圖4 方案一

方案二同方案一相比，物流路線更短，且在新產(chǎn)業(yè)電機(jī)銷售情況不確定，伺服電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)生產(chǎn)基地的工藝要求與牽引電機(jī)區(qū)別較大的情況下，集中預(yù)留新產(chǎn)業(yè)電機(jī)生產(chǎn)的建設(shè)用地，便于未來(lái)根據(jù)需要規(guī)劃建設(shè)。方案二相對(duì)方案一適應(yīng)未來(lái)，且靈活性好。

基于以上分析，本項(xiàng)目擬采用方案二。

圖5 方案二

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Analysis and Research on the Overall Process Layout of Motor Repair and Manufacturing Base

Guangjie Song
（China Railway Engineering Design Institute Co.，LTD.， Beijing， 100070， China）

Abstract：There are many different kinds of motor and transformer， the technical features are obvious，some of which have huge size and great performance， therefore the motor construction and overhaul base need to be very professional.The overall process layout of motor repair and manufacturing base has a great influence on business productivity， economic efficiency， long-term development，and constantly optimizing.According to the process route and characteristics， this paper studied the overall motor repair and manufacturing base layout， integrated motor manufacturing and repaired process characteristics， have made two kinds of designs and performed a comparative analysis.Finally we have given a reasonable layout scheme for the enterprise.The discussion of overall structure layout and process flow has reference effect to the industry.

Key words：Traction Mtor； Process Route； Process Layout

中圖分類號(hào)：TU72

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8412 （2016） 02-130-06

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.007

作者簡(jiǎn)介：

宋光杰（1986-），助理工程師，畢業(yè)于武漢大學(xué)，碩士，現(xiàn)工作單位為中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司。研究方向：軌道交通車輛生產(chǎn)和檢修工藝及設(shè)備。

E-mail： sppd.shenfei@163.com