煤矿副井提升机主电机现场大修工艺的研究和应用

祁成龙， 张丽峰， 张 健

（潞安化工集团五阳煤矿， 山西 长治 046205）

1 背景介绍

提升机作为煤矿大型固定设备，担负着矿井人员、设备、物料下井主要任务，是保障矿井安全生产的主要设备，提升机的安全运行是矿井机电设备管理的重中之重。五阳煤矿南丰进风井提升系统于2009 年投运，提升方式为立井双罐笼提升，使用一部型号为JKMD-3.5×4（Ⅲ）E 型多绳摩擦式提升机，最大提升速度为9.16 m/s，担负着五阳煤矿井下主要采区的人员和物料的提升任务，每天运行时间近21 h，为矿副井运输的重要环节，直接影响着安全生产。

提升机主电机采用上海电气集团上海电机厂有限公司生产的ZKTD215/58 型直流电动机，电机功率1 250 kW，额定电压800 V，额定电流1 815 A，出厂日期2009 年投入使用，冷却方式采用强制风冷，电机安装方式为直流他励悬挂式。

目前主电机在使用中出现绝缘阻值持续降低（励磁绝缘值0.46 MΩ，电枢绝缘值0.039 MΩ）现象，根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150—2006）对直流电机的要求，直流电机励磁、电枢绝缘测量值不得低于0.79 MΩ，最低不得低于0.5 MΩ，目前提升机主电机励磁和电枢绝缘值已低于标准值，影响了提升机安全运转，需要对主电机进行大修或更换，以保证提升系统安全可靠运行。

2 实施思路和方案论证

为解决南丰副井提升机主电机励磁和电枢绝缘值低的问题，五阳煤矿机电科和南丰工区工程技术人员通过调研、分析，制定了三种实施方案，并对各方案从投入资金、施工工期、施工难度、实施效果等方面进行了优缺点对比、可行性分析，具体如下。

2.1 方案一：更换新主电机

2.1.1 优点

直接采用全新设备，其性能、稳定性、可靠性将大大提高。

2.1.2 缺点1）新电机购置成本高；

2）现场无备用电机，新电机已购置，还未到货，如等待新电机到货后安装，则电机带病长期运转会存在较大安全隐患；

3）南丰提升机主电机为直流他励磁悬挂式结构，结构复杂，且定子、转子的质量均在20 t 左右，拆解和安装施工难度大，工期长。

2.1.3 可行性分析

现场无备用电机，等待时间长，投入成本高，施工难度大，不可行。

2.2 方案二：返厂大修

2.2.1 优点

能对电机进行全面的检测和修复，主电机的性能和可靠性会有较大提高。

2.2.2 缺点

1）主电机拆解和安装施工难度大，工期长。

2）由于主电机返厂大修时间长（预计2～3 个月），南丰提升机将长时间处于停运状态，严重影响矿井安全生产。

2.2.3 可行性分析

影响时间太长，不符合矿井实际，不可行。

2.3 方案三：现场大修

2.3.1 优点

1）投入资金少，相对于返厂修理和更换电机，投入资金少；

2）只需要将定子和转子分离即可进行大修作业，施工难度相对较小，工期相对较短；

3）针对性地对主电机存在的主要问题进行解决。

2.3.2 缺点

1）五阳煤矿以前从未采用过此种修理方式，没有参考性，对修理结果和预期效果有一定的不确定性。

2）该修理工艺存在局限性，主要针对电枢和励磁回路阻值低的问题进行解决，电机内部部件性能、完好情况需在电机完全解体逐一测量后才能确定。

2.3.3 可行性分析

投入资金相对较少，施工难度和工期相对较少，能有针对性地进行大修，可行。并选取取得上海电机厂授权修理资质的、有一定同类业绩的优质修理厂家到矿进行主电机大修作业。

3 实施方案

3.1 总体思路

完成南丰副井提升机主电机修理工作（见图1），确保励磁绕组和电枢绕组对地绝缘阻值高于标准值，确保提升系统安全可靠运转。

图1 主电机现场大修

3.2 具体实施步骤

1）电机解体。拆除与励磁、电枢绕组连接的外部导线；拆除主电机左右两侧端盖；拆除碳刷、刷架及相关附件；拆除定子两侧的所有盖板、上下定子连接螺栓，吊出上半个定子；拆除下半个定子的连接螺栓，缓慢移出；检查定子、转子各部有无老化、破损、开焊、螺栓松动并处理。

2）电气检测。测量电机主回路、励磁绕组的绝缘值；测量转子、刷架、换向极绕组、补偿绕组的绝缘值。

3）内部灰尘清理。用压缩空气对上下半个定子、转子内部吹灰。

4）用干冰清洗定子、转子、刷架绝缘件、挡风板。

5）换向器倒角。

6）电气试验。测量定子、转子的绝缘值，做匝间试验，详见图2。

图2 主电机现场做电气试验

7）定子、转子喷绝缘漆。

8）刷盒等分、电机回装。

9）电机总装。

10）空载运行。试车3～5 趟正常后，开全速车空载运行4 h，监测电机的励磁、电枢电压电流与大修前有无变化，换向碳刷有无火花。

11）带载运行。空载运行正常后带载运行。

12）人员培训。由主电机大修厂家对南丰工区检修工进行主电机的检修、维护、保养培训。

4 实施效果及经济效益分析

南丰副井提升机主电机大修工程师共计用时4d，通过近2 个月的运行，主电机的励磁回路和电枢回路绝缘性能趋于稳定，其绝缘阻值均超出了预期目标，具体大修前后主要参数对比及经济效益分析如下。

4.1 主要参数对比分析

1）大修前：励磁回路绝缘值最低为0.46 MΩ，电枢回路绝缘值最低为0.039 MΩ。

2）大修后：励磁回路绝缘值＞1 000 MΩ，电枢回路绝缘值＞500 MΩ。

3）结论：励磁回路和电枢回路绝缘阻值大大提高，超出预期目标（预期目标是电枢绝缘阻值不小于50 MΩ，励磁绝缘阻值不小于100 MΩ）。

4.2 经济效益对比分析

方案一：更换新主电机。投入资金约350 万元，施工工期预计7 d；

方案二：返厂大修。投入资金约170 万元，施工工期预计2～3 个月；

方案三：现场大修。投入资金约50 万元，施工工期4 d；

对比结果：方案三节约大量资金，节约大量工期，同时对检修人员和技术人员进行了现场培训、讲解，培训更加直观化、高效率，极大地提高了南丰工区检修工的技能水平。

5 大修工艺的特点

1）南丰提升机主电机大修工艺施工工期短，投入资金少，实施效果好，实施难度相对较小，适用于结构工艺复杂、拆卸组装难度大的大型设备，如煤矿提升机大型直流电动机，具有很强的推广性。

2）该工艺可与现场培训相结合，对适用单位检修人员和工程技术人员进行安装、拆解、使用、检修、维护、保养等方面进行全方位的培训，培训效果更直观、培训效率更高，更有利于设备的后期使用、操作、检修及维护。

6 结语

煤矿生产作为高危行业，其设备的稳定性和可靠性至关重要，因此，积极探索和改进煤矿装备，不断提高煤矿装备稳定性，缩短故障时间，确保煤矿安全高效生产，是一项常抓不懈的重点工作。

对于煤矿关键设备的更新和维护，如矿井主提升机设备、主通风设备等，要结合设备运转实际。在设备检修、维护、保养方面多调研、多探索、多研究一些好的创新做法和思路，以达到节约成本投入，减少停机时间，保障安全生产的目的。