煤礦主通風機電機快速更換施工工藝

范俊卿，劉 石，薛豫昆，李明正

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

長期以來礦井通風的安全穩定一直都受各種因素的影響，隨著變頻技術的推廣，隨之帶來的一系列問題，如電網諧波、電腐蝕、軸電流等，都對風機主電機的長期穩定產生很多不良影響。為了保證礦井的通風安全，很多煤礦企業規定，建議礦井對主通風機電機進行預防性更換，一般2年1次。本文以順和煤礦主通風機電機更換為工程背景，研究煤礦主通風機電機快速更換技術和工藝，加快電機更換速度，對降低礦井安全風險、提高經濟效益具有重要意義。

1 工程概況

順和煤礦采用中央邊界式通風方式，風井位于工業場地內壓風機房西側，2016年4月至5月礦井升級為煤與瓦斯突出礦井。為了增大風量，將原來的2臺主要通風機更換為FBCDZ№28/2×400型隔爆型対旋式主要通風機。單臺主要通風機內安裝2臺YBF560M2-8電機，其內部結構主要由風筒、風葉護筒、Ⅰ級電機、輪轂、扇葉、Ⅱ級電機組成，如圖1所示。

圖1 通風機內部結構示意Fig.1 Schematic diagram of internal structure of fan

2 電機快速更換施工工藝和設備

原礦井更換主通風機電機的施工工藝如圖2所示。從網絡計劃時間來看，施工期間耗時較長的就是拆除和安裝電機輪轂，拆除電機護罩和拆除輪轂可以并行施工，安裝護罩和安裝扇葉護筒可以并行施工。單代號網絡圖中總時差最小的工作是關鍵工作，那么關鍵工作為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鍵線路上的施工的持續時間。從技術措施入手，通過設計使用主通風機轉子預裝平臺和主通風機風葉護筒專用推拉裝置，這里可以直接減去安裝(工作3)和拆除風機輪轂(工作7)在關鍵線路上的持續時間。大幅降低拖開(工作1)和合攏風葉護筒(工作10)的工作強度，縮短合攏風葉護筒(工作10)的持續時間。優化后的關鍵工作為1→2→4→5→6→9→10，總工期為10 h，可一次性節約5 h，優化后的單代號網絡如圖3所示。

圖2 原主通風機更換電機單代號網絡Fig.2 Main fan replacement motor single code network diagram

圖3 優化后的單代號網絡Fig.3 Optimized single-code network diagram

2.2 快速施工的技術措施

2.2.1 風機轉子預裝平臺

(1)預裝平臺加工的必要性。想要減去拆除和安裝風機輪轂的時間就必須提前將風機輪轂提前安裝在備用電機上，更換時將安裝好輪轂的電機一起進行更換。這樣做的好處：①可以提前對風機進行靜平衡試驗，防止安裝完成后風機轉子在運行過程中振動過大。②可以避免更換電機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，這一點也是更換電機施工中最大的變數。③方便調整風葉角度，如果在更換電機過程中還需要兼顧調整風葉角度，那工作量將大大增加。有了風機轉子預裝平臺就可以大大減輕更換電機當天施工的工作量，可以把更換電機的許多工作做在前面，避免不確定因素的發生[1-2]。

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

圖4 風機轉子預裝平臺Fig.4 Fan rotor pre-installation platform

2.2.2 風葉護筒專用推拉裝置

(1)新、舊施工方法的對比。在以往的施工當中，想要將風機護筒拖開，需要在風機尾部的支腿兩端各掛1條倒鏈。拆除風機護筒的連接螺栓后，需要4個人在風機尾部拉動倒鏈使風機整體向后移動，直到露出足夠的檢修空間。使用風葉護筒專用推拉裝置后，只需要單人操作液壓手柄就可以實現風機的拖開和合攏，不僅可以加快施工進度，還能夠降低人工成本[3-5]。

(2)專用推拉裝置的主要組成。風機護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機支腿的筋板上，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，以保證風機拖開后留出足夠的施工空間。將上述設施安裝完畢后，拆除風葉護筒的連接螺栓。啟動液壓泵站，使液壓油缸伸長，此時風機護筒拖開，露出轉子。施工完畢需要合攏風葉護筒時，調整液壓油缸的進油方向，使液壓油缸收縮。風葉護筒專用推拉裝置如圖7所示。

圖5 風葉護筒專用推拉裝置(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 風葉護筒專用推拉裝置(拖開)Fig.7 Special push-pull device for fan blade protector(drag open)

3 結語

大型固定設備維保中心，通過施工計劃網絡圖，科學分析影響煤礦主通風機電機快速更換施工中的薄弱環節。先優化施工工藝，再從技術手段入手，通過設計和加工風機轉子預裝平臺和護筒專用推拉裝置，在縮減施工時間的同時，提高了施工質量，降低了施工人員的勞動強度，對維護礦井的通風安全具有非常重要意義，當然，在主通風機電機快速更換施工中還有很多值得研究的地方，比如在關鍵線路上，電機的拆除和安裝，風葉與護筒間隙的調整都消耗著大量的施工時間。是不是可以通過激光校準儀和護筒調節裝置等技術手段來縮減這些關鍵工作的持續時間，是需要進一步試驗、總結和研究的。