煤矿主通风机电机快速更换施工工艺

范俊卿，刘 石，薛豫昆，李明正

(河南龙宇能源股份有限公司 机电制修厂大型固定设备维保中心，河南 永城 476600)

长期以来矿井通风的安全稳定一直都受各种因素的影响，随着变频技术的推广，随之带来的一系列问题，如电网谐波、电腐蚀、轴电流等，都对风机主电机的长期稳定产生很多不良影响。为了保证矿井的通风安全，很多煤矿企业规定，建议矿井对主通风机电机进行预防性更换，一般2年1次。本文以顺和煤矿主通风机电机更换为工程背景，研究煤矿主通风机电机快速更换技术和工艺，加快电机更换速度，对降低矿井安全风险、提高经济效益具有重要意义。

1 工程概况

顺和煤矿采用中央边界式通风方式，风井位于工业场地内压风机房西侧，2016年4月至5月矿井升级为煤与瓦斯突出矿井。为了增大风量，将原来的2台主要通风机更换为FBCDZ№28/2×400型隔爆型対旋式主要通风机。单台主要通风机内安装2台YBF560M2-8电机，其内部结构主要由风筒、风叶护筒、Ⅰ级电机、轮毂、扇叶、Ⅱ级电机组成，如图1所示。

图1 通风机内部结构示意Fig.1 Schematic diagram of internal structure of fan

2 电机快速更换施工工艺和设备

原矿井更换主通风机电机的施工工艺如图2所示。从网络计划时间来看，施工期间耗时较长的就是拆除和安装电机轮毂，拆除电机护罩和拆除轮毂可以并行施工，安装护罩和安装扇叶护筒可以并行施工。单代号网络图中总时差最小的工作是关键工作，那么关键工作为1→2→3→5→6→7→9→10，总工期为15 h。

2.1 快速施工工艺

想要缩短整个总工期就必须缩减关键线路上的施工的持续时间。从技术措施入手，通过设计使用主通风机转子预装平台和主通风机风叶护筒专用推拉装置，这里可以直接减去安装(工作3)和拆除风机轮毂(工作7)在关键线路上的持续时间。大幅降低拖开(工作1)和合拢风叶护筒(工作10)的工作强度，缩短合拢风叶护筒(工作10)的持续时间。优化后的关键工作为1→2→4→5→6→9→10，总工期为10 h，可一次性节约5 h，优化后的单代号网络如图3所示。

图2 原主通风机更换电机单代号网络Fig.2 Main fan replacement motor single code network diagram

图3 优化后的单代号网络Fig.3 Optimized single-code network diagram

2.2 快速施工的技术措施

2.2.1 风机转子预装平台

(1)预装平台加工的必要性。想要减去拆除和安装风机轮毂的时间就必须提前将风机轮毂提前安装在备用电机上，更换时将安装好轮毂的电机一起进行更换。这样做的好处：①可以提前对风机进行静平衡试验，防止安装完成后风机转子在运行过程中振动过大。②可以避免更换电机过程中的不确定因素，由于轮毂与轴之间是过盈配合，拆除过程中依靠加热和拔轮器配合才能将轮毂拔下。受制于加工精度的影响，加热时间和拔轮器的加力时机不好掌握，究竟多长时间能把轮毂拔下来谁都无法确定，这一点也是更换电机施工中最大的变数。③方便调整风叶角度，如果在更换电机过程中还需要兼顾调整风叶角度，那工作量将大大增加。有了风机转子预装平台就可以大大减轻更换电机当天施工的工作量，可以把更换电机的许多工作做在前面，避免不确定因素的发生[1-2]。

(2)预装平台方案的选择。在施工前，预装平台有2种搭建方案：①选择搭木垛；②加工钢结构平台。搭木垛的好处是搭建平台的材料不会浪费，木垛拆除后可以重复利用，坏处就是不能根据现场情况随时移动。钢结构平台既可以重复利用，还能够移动，甚至可以根据现场情况随转子整体进行起吊移动，非常方便，所以选择加工钢结构平台。平台的平面可以按照电机底座的尺寸进行加工，高度必须要大于风机转子的直径，防止扇叶触地。在更换施工中，这种预装平台必须要多加工一个，用来安装拆除后的旧电机，否则带风叶和轮毂的旧电机无处放置。顺和煤矿风机转子预装平台采用160槽钢制作，如图4所示。

图4 风机转子预装平台Fig.4 Fan rotor pre-installation platform

2.2.2 风叶护筒专用推拉装置

(1)新、旧施工方法的对比。在以往的施工当中，想要将风机护筒拖开，需要在风机尾部的支腿两端各挂1条倒链。拆除风机护筒的连接螺栓后，需要4个人在风机尾部拉动倒链使风机整体向后移动，直到露出足够的检修空间。使用风叶护筒专用推拉装置后，只需要单人操作液压手柄就可以实现风机的拖开和合拢，不仅可以加快施工进度，还能够降低人工成本[3-5]。

(2)专用推拉装置的主要组成。风机护筒专用推拉装置主要由卡具、液压油缸、液压站组成(图5、图6)。使用时将卡具的一端固定在风机支腿的筋板上，另一端安装液压油缸，也可以在另一端的板上多开几个孔，用来安装不同型号和长度的液压油缸。挑选液压油缸时要保证液压油缸的伸出长度在0.8 m以上，以保证风机拖开后留出足够的施工空间。将上述设施安装完毕后，拆除风叶护筒的连接螺栓。启动液压泵站，使液压油缸伸长，此时风机护筒拖开，露出转子。施工完毕需要合拢风叶护筒时，调整液压油缸的进油方向，使液压油缸收缩。风叶护筒专用推拉装置如图7所示。

图5 风叶护筒专用推拉装置(合拢)Fig.5 Special push-pull device for fan blade protection tube(closed)

图6 移动式液压泵站Fig.6 Mobile hydraulic pump station

图7 风叶护筒专用推拉装置(拖开)Fig.7 Special push-pull device for fan blade protector(drag open)

3 结语

大型固定设备维保中心，通过施工计划网络图，科学分析影响煤矿主通风机电机快速更换施工中的薄弱环节。先优化施工工艺，再从技术手段入手，通过设计和加工风机转子预装平台和护筒专用推拉装置，在缩减施工时间的同时，提高了施工质量，降低了施工人员的劳动强度，对维护矿井的通风安全具有非常重要意义，当然，在主通风机电机快速更换施工中还有很多值得研究的地方，比如在关键线路上，电机的拆除和安装，风叶与护筒间隙的调整都消耗着大量的施工时间。是不是可以通过激光校准仪和护筒调节装置等技术手段来缩减这些关键工作的持续时间，是需要进一步试验、总结和研究的。