煤礦主通風(fēng)機(jī)電機(jī)快速更換施工工藝

范俊卿，劉 石，薛豫昆，李明正

(河南龍宇能源股份有限公司 機(jī)電制修廠大型固定設(shè)備維保中心，河南 永城 476600)

長期以來礦井通風(fēng)的安全穩(wěn)定一直都受各種因素的影響，隨著變頻技術(shù)的推廣，隨之帶來的一系列問題，如電網(wǎng)諧波、電腐蝕、軸電流等，都對風(fēng)機(jī)主電機(jī)的長期穩(wěn)定產(chǎn)生很多不良影響。為了保證礦井的通風(fēng)安全，很多煤礦企業(yè)規(guī)定，建議礦井對主通風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性更換，一般2年1次。本文以順和煤礦主通風(fēng)機(jī)電機(jī)更換為工程背景，研究煤礦主通風(fēng)機(jī)電機(jī)快速更換技術(shù)和工藝，加快電機(jī)更換速度，對降低礦井安全風(fēng)險、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1 工程概況

順和煤礦采用中央邊界式通風(fēng)方式，風(fēng)井位于工業(yè)場地內(nèi)壓風(fēng)機(jī)房西側(cè)，2016年4月至5月礦井升級為煤與瓦斯突出礦井。為了增大風(fēng)量，將原來的2臺主要通風(fēng)機(jī)更換為FBCDZ№28/2×400型隔爆型対旋式主要通風(fēng)機(jī)。單臺主要通風(fēng)機(jī)內(nèi)安裝2臺YBF560M2-8電機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由風(fēng)筒、風(fēng)葉護(hù)筒、Ⅰ級電機(jī)、輪轂、扇葉、Ⅱ級電機(jī)組成，如圖1所示。

圖1 通風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of internal structure of fan

2 電機(jī)快速更換施工工藝和設(shè)備

原礦井更換主通風(fēng)機(jī)電機(jī)的施工工藝如圖2所示。從網(wǎng)絡(luò)計劃時間來看，施工期間耗時較長的就是拆除和安裝電機(jī)輪轂，拆除電機(jī)護(hù)罩和拆除輪轂可以并行施工，安裝護(hù)罩和安裝扇葉護(hù)筒可以并行施工。單代號網(wǎng)絡(luò)圖中總時差最小的工作是關(guān)鍵工作，那么關(guān)鍵工作為1→2→3→5→6→7→9→10，總工期為15 h。

2.1 快速施工工藝

想要縮短整個總工期就必須縮減關(guān)鍵線路上的施工的持續(xù)時間。從技術(shù)措施入手，通過設(shè)計使用主通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺和主通風(fēng)機(jī)風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置，這里可以直接減去安裝(工作3)和拆除風(fēng)機(jī)輪轂(工作7)在關(guān)鍵線路上的持續(xù)時間。大幅降低拖開(工作1)和合攏風(fēng)葉護(hù)筒(工作10)的工作強(qiáng)度，縮短合攏風(fēng)葉護(hù)筒(工作10)的持續(xù)時間。優(yōu)化后的關(guān)鍵工作為1→2→4→5→6→9→10，總工期為10 h，可一次性節(jié)約5 h，優(yōu)化后的單代號網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

圖2 原主通風(fēng)機(jī)更換電機(jī)單代號網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Main fan replacement motor single code network diagram

圖3 優(yōu)化后的單代號網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Optimized single-code network diagram

2.2 快速施工的技術(shù)措施

2.2.1 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺

(1)預(yù)裝平臺加工的必要性。想要減去拆除和安裝風(fēng)機(jī)輪轂的時間就必須提前將風(fēng)機(jī)輪轂提前安裝在備用電機(jī)上，更換時將安裝好輪轂的電機(jī)一起進(jìn)行更換。這樣做的好處：①可以提前對風(fēng)機(jī)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，防止安裝完成后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中振動過大。②可以避免更換電機(jī)過程中的不確定因素，由于輪轂與軸之間是過盈配合，拆除過程中依靠加熱和拔輪器配合才能將輪轂拔下。受制于加工精度的影響，加熱時間和拔輪器的加力時機(jī)不好掌握，究竟多長時間能把輪轂拔下來誰都無法確定，這一點(diǎn)也是更換電機(jī)施工中最大的變數(shù)。③方便調(diào)整風(fēng)葉角度，如果在更換電機(jī)過程中還需要兼顧調(diào)整風(fēng)葉角度，那工作量將大大增加。有了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺就可以大大減輕更換電機(jī)當(dāng)天施工的工作量，可以把更換電機(jī)的許多工作做在前面，避免不確定因素的發(fā)生[1-2]。

(2)預(yù)裝平臺方案的選擇。在施工前，預(yù)裝平臺有2種搭建方案：①選擇搭木垛；②加工鋼結(jié)構(gòu)平臺。搭木垛的好處是搭建平臺的材料不會浪費(fèi)，木垛拆除后可以重復(fù)利用，壞處就是不能根據(jù)現(xiàn)場情況隨時移動。鋼結(jié)構(gòu)平臺既可以重復(fù)利用，還能夠移動，甚至可以根據(jù)現(xiàn)場情況隨轉(zhuǎn)子整體進(jìn)行起吊移動，非常方便，所以選擇加工鋼結(jié)構(gòu)平臺。平臺的平面可以按照電機(jī)底座的尺寸進(jìn)行加工，高度必須要大于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑，防止扇葉觸地。在更換施工中，這種預(yù)裝平臺必須要多加工一個，用來安裝拆除后的舊電機(jī)，否則帶風(fēng)葉和輪轂的舊電機(jī)無處放置。順和煤礦風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺采用160槽鋼制作，如圖4所示。

圖4 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺Fig.4 Fan rotor pre-installation platform

2.2.2 風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置

(1)新、舊施工方法的對比。在以往的施工當(dāng)中，想要將風(fēng)機(jī)護(hù)筒拖開，需要在風(fēng)機(jī)尾部的支腿兩端各掛1條倒鏈。拆除風(fēng)機(jī)護(hù)筒的連接螺栓后，需要4個人在風(fēng)機(jī)尾部拉動倒鏈?zhǔn)癸L(fēng)機(jī)整體向后移動，直到露出足夠的檢修空間。使用風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置后，只需要單人操作液壓手柄就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的拖開和合攏，不僅可以加快施工進(jìn)度，還能夠降低人工成本[3-5]。

(2)專用推拉裝置的主要組成。風(fēng)機(jī)護(hù)筒專用推拉裝置主要由卡具、液壓油缸、液壓站組成(圖5、圖6)。使用時將卡具的一端固定在風(fēng)機(jī)支腿的筋板上，另一端安裝液壓油缸，也可以在另一端的板上多開幾個孔，用來安裝不同型號和長度的液壓油缸。挑選液壓油缸時要保證液壓油缸的伸出長度在0.8 m以上，以保證風(fēng)機(jī)拖開后留出足夠的施工空間。將上述設(shè)施安裝完畢后，拆除風(fēng)葉護(hù)筒的連接螺栓。啟動液壓泵站，使液壓油缸伸長，此時風(fēng)機(jī)護(hù)筒拖開，露出轉(zhuǎn)子。施工完畢需要合攏風(fēng)葉護(hù)筒時，調(diào)整液壓油缸的進(jìn)油方向，使液壓油缸收縮。風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置如圖7所示。

圖5 風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置(合攏)Fig.5 Special push-pull device for fan blade protection tube(closed)

圖6 移動式液壓泵站Fig.6 Mobile hydraulic pump station

圖7 風(fēng)葉護(hù)筒專用推拉裝置(拖開)Fig.7 Special push-pull device for fan blade protector(drag open)

3 結(jié)語

大型固定設(shè)備維保中心，通過施工計劃網(wǎng)絡(luò)圖，科學(xué)分析影響煤礦主通風(fēng)機(jī)電機(jī)快速更換施工中的薄弱環(huán)節(jié)。先優(yōu)化施工工藝，再從技術(shù)手段入手，通過設(shè)計和加工風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)裝平臺和護(hù)筒專用推拉裝置，在縮減施工時間的同時，提高了施工質(zhì)量，降低了施工人員的勞動強(qiáng)度，對維護(hù)礦井的通風(fēng)安全具有非常重要意義，當(dāng)然，在主通風(fēng)機(jī)電機(jī)快速更換施工中還有很多值得研究的地方，比如在關(guān)鍵線路上，電機(jī)的拆除和安裝，風(fēng)葉與護(hù)筒間隙的調(diào)整都消耗著大量的施工時間。是不是可以通過激光校準(zhǔn)儀和護(hù)筒調(diào)節(jié)裝置等技術(shù)手段來縮減這些關(guān)鍵工作的持續(xù)時間，是需要進(jìn)一步試驗(yàn)、總結(jié)和研究的。