選煤廠新型設備維修拆裝機的設計與應用

王永平

（國家能源集團神東煤炭集團洗選中心機械維修中心， 陜西 榆林 719315）

引言

近年來，隨著神東洗選中心選煤系統的逐步擴大，煤炭產量逐年增加，設備普遍具有負荷重、運行時間長、老化嚴重等問題，這些因素導致設備故障率逐年攀升，設備維修量大幅增加，如何實現安全、快速、高效維修是企業急需解決的問題。

1 選煤廠設備維修現狀及存在的問題

1.1 選煤廠設備維修現狀

神東洗選中心作為神東煤洗選及加工生產的主要單位，擁有主要生產設備2 798臺（套）。按歷年檢修量統計，神東洗選中心每年需完成設備項修、大修近千項，其中有300多項需返廠解體大修，而這些返廠維修的設備以軸類設備居多，主要有減速器、偶合器、振動篩激振器、刮板機頭尾輪和離心泵軸承組件等，且這一數值將隨著設備的老化進一步增加。

1.2 現有設備拆裝工藝工序

洗選中心每年激振器維修量將近130余臺，約占返廠維修設備總量的43%，故本文以振動篩激振器維修為切入點，分析選煤設備維修的工藝工序及存在的問題（激振器維修工序如表1所示）。

1.3 存在的問題

依據維修實際和經驗總結，選煤設備解體維修的難點和耗時點主要集中在設備拆卸和組裝工序階段，拆卸時要保證原有零部件完好無損，裝配時要確保工藝工序符合要求，安裝精度符合設備使用規范并控制在合理范圍內。以振動篩激振器維修為例，因激振器型號、尺寸不同，其拆卸和裝配方法略有不同。其中，聯軸器、偏心塊主要采用自行加工的拉瑪或絲杠配合液壓千斤頂進行拆卸，而拆卸的難點在于退卸軸和軸承階段。之前，洗選中心主要采用200 t臥式壓力機、1 600 kN立式壓力機以及自主加工的各類簡易工裝完成設備的輔助拆裝，并沒有專門的拆裝設備，故存在如下問題：

表1 激振器拆裝工序流程卡

1）吊運翻轉頻繁。在拆裝激振器過程中，要多次使用天車進行吊運翻轉，特別是在退卸軸、軸承（表1中工序5）時，因激振器型號各異，箱體至少要立著翻轉3次方能完成拆卸。如下頁圖1中所示的DF501S激振器需要翻轉3次，才能將軸和軸承完全退下。

2）找正困難，安全隱患多。因激振器中激振箱的形狀不規則，基礎座側尺寸較另一側大，頂壓時需加墊鐵將箱體墊平，才能保證千斤頂與軸的同軸度，但實際操作過程中往往缺乏合適尺寸的墊鐵塊，故頂壓時存在支點找正困難的問題。液壓油缸施壓后，墊塊如發生滑落或變形，很容易飛出傷人，存在較大的安全隱患。

圖1 原有拆裝設備

3）對箱體損害大。在退卸作業中，如若操作不當，千斤頂和激振器長短軸同軸度存在較大誤差，液壓油泵施壓后，軸承在外移中軸承外圈可能會刮傷箱體的軸承杯，輕者導致后期裝配困難或精度不符，重者會將軸承杯頂裂導致箱體報廢。

4）勞動強度大，效率低。作業中，至少需要3人配合參與，且頻繁的翻轉、吊運、找正等工作會占去大量的時間，故存在勞動強度大、作業效率低的突出問題。

5）組裝方法單一。在裝配階段，安裝軸、軸承時只能使用氧氣乙炔焰烘烤加熱法（溫差法）。該方法需合理控制加熱溫度，如加熱溫度不夠，會造成軸承安裝困難，在配合銅棒擊打時容易造成軸承杯、軸承、軸的損傷，帶來下次拆卸難的弊端；而加熱溫度過高，會改變軸承材料內部組織結構，縮短軸承使用壽命，增加生產維修成本。

2 新型設備維修拆裝機工作原理及結構特點

針對上述問題，設計加工一種新型專用設備維修拆裝機，提高維修效率、降低工人勞動強度、增加作業安全系數是洗選中心的必然選擇。

2.1 新型設備維修拆裝機的三維建模

利用SolidWorks繪圖軟件，建立該設備維修拆裝機三維實體模型，其三維模型結構如圖2所示。

2.2 新型設備維修拆裝機的工作原理

該設備拆裝機由液壓系統提供頂壓動力，通過將預拆卸的設備吊裝并固定到旋轉提升機構的固定板上，轉動旋轉機構將設備水平放置并上好安全栓。啟動推車兩側的5 t單作用液壓油缸，根據設備的型號及大小尺寸，合理調整設備與設備支撐臺面的位置高度；推動推車，將預拆卸的設備放置到支撐臺面的上方，調整好頂壓位置，兩側液壓油缸泄壓，將設備完全落到支撐臺面；調整壓力機主油缸位置，使其與拆卸的軸或軸承保持同軸度一致，啟動液壓泵后頂壓，使用搖臂轉動齒輪旋轉機構，翻轉并完成軸或軸承的退卸。

圖2 新型設備維修拆裝機的三維模型

圖3 新型設備維修拆裝機實物圖

2.3 新型設備維修拆裝機的結構組成及特點

該設備拆裝機由立式壓力機和推車兩部分組成。為方便識圖，下述內容中的零部件名用如圖3所示中的數字標識。

立式壓力機主要由設備支撐臺，200 t雙向作用油缸組成。推車由軌道和腳輪實現前后移動，且由旋轉提升機構和一組5 t同步單作用油缸配合實現上下升降；操作時激振器固定在旋轉提升機構的固定板上，由內置的齒輪配合裝置實現激振器翻轉，從而達到激振器等軸類設備拆裝的需要。

其結構特點如下：第一，壓力機上方的橫梁可以按需打開或者關閉，對一些較大型的設備可安全地使用天車吊運到設備支撐臺上進行拆裝。第二，設備支撐臺設計為可變平臺。通過加工不同尺寸的工裝板，可實現多個型號設備的專板專用，使用時只需更換工裝板即可。第三，該拆裝機配備的200 t雙作用油缸可以在上方橫梁上橫向移動。工作時可以根據工位的要求實現對下方工件不同位置的頂壓。第四，推車及其旋轉提升機構可實現激振器在檢修平臺處上下升降、前后移動、徑向360°翻轉等功能。激振器拆裝時只需將其底腳用螺栓固定在旋轉提升機構的固定板上，即可實現設備的全過程拆裝。

3 應用效果及經濟效益分析

3.1 應用效果

該設備維修拆裝機完全實現了自主加工，通過現場試驗，拆裝機各零部件及機構運行良好，推車結構上下升降、前后移動，徑向360°自由翻轉靈活可靠。

3.2 數據分析

現場對4.1S激振器、DF601激振器和HE150LS激振器進行拆裝試驗，達到了預期的目的，其試驗數據如表2所示。

表2 激振器維修試驗數據統計表

3.3 經濟效益

通過近3年的應用，該設備拆裝機累計完成近500多臺設備的修復，其產生的經濟效益如下：第一，填補了神東洗選中心選煤設備維修過程中沒有專用拆裝設備的空白。該設備拆裝機可有效解決一些設備退卸組裝時，普通壓力機難以找到合適的支撐點與施壓點、組裝困難導致耗時長、安全風險高和維修效率低等問題。第二，按照2018年數據統計，洗選中心委托外委廠家修復G-1000、G-2000、4.1S等型號激振器共計48臺，外委維修費用約182萬元，每臺修復費用約3.8萬元。應用此拆裝機后，洗選中心完全可實現在用各型號激振器、SEW一體式減速器的自主維修，且每臺激振器修復費用較外委廠長可結余1.8萬元，全年按130臺測算，可結余修復費用234萬元，可大幅降低維護成本。第三，應用此拆裝機后提高了設備維修效率和安全系數。如激振器維修過程中省去了使用天車頻繁吊運翻轉的復雜工序及其帶來的安全隱患，縮短了檢修時間，從而降低了勞動強度。洗選中心現有激振器500余臺，每年維修數量按130臺計算，其維修工效如表3所示，使用該設備拆裝機后，人員工效提升33.3%，平均每臺設備修復效率提升20%，全年可結余工時3 640 h，若利用此結余工時可多修復激振器113臺，可創造價值203.4萬元，應用價值可觀。

表3 激振器維修數據統計表

4 結語

該新型設備維修拆裝機的應用不僅解決了激振器、減速器等選煤設備維修無專用拆裝設備的困境，還大幅提升了維修效率，經試驗其運行效果良好，達到了預期設計的目標，從長遠來看能夠實現減員、提質、增效的目的。