司紅祥

(山東礦業(yè)管理技術(shù)服務(wù)集團(tuán)有限公司，山東 泰安 271219)

1 概述

礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的阻力和風(fēng)量隨著礦山開采的不同時(shí)期、產(chǎn)量的增減、下井人員及設(shè)備的數(shù)量變化、每日班次不同等經(jīng)常變化的，變化較大時(shí)，需要根據(jù)工況調(diào)整通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓，滿足礦井安全生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

目前，國內(nèi)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中使用的比較先進(jìn)的為動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)。這種通風(fēng)機(jī)是通過專用液壓缸對(duì)通風(fēng)機(jī)輪轂上的葉片開闔角度進(jìn)行調(diào)整從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)量和風(fēng)壓的調(diào)整。采用這種技術(shù)的通風(fēng)機(jī)可在不停機(jī)狀態(tài)下，手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)葉片開闔角度，使通風(fēng)機(jī)的特性能經(jīng)濟(jì)地與運(yùn)行工況相匹配。當(dāng)?shù)V井需反風(fēng)時(shí)，只要通過液壓動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)把葉片角度調(diào)至一定角度時(shí)即可實(shí)現(xiàn)反風(fēng)，這樣大大地縮短了反風(fēng)時(shí)間，確保了礦井通風(fēng)的可靠性和安全性。

動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)安裝過程中葉片的安裝及葉片頂部與葉片外殼跳動(dòng)間隙的調(diào)整是確保葉片安裝質(zhì)量和葉片有效調(diào)整的關(guān)鍵，本文以某礦風(fēng)井新安裝2臺(tái)ANN－－3200/1600B/950單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)為例詳細(xì)論述葉片安裝工藝，有效解決了動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)葉片現(xiàn)場安裝過程中葉片調(diào)整幾個(gè)難點(diǎn)問題。

2 動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)組成

通常動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)可分為單級(jí)和雙級(jí)兩種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)礦井上產(chǎn)風(fēng)量、風(fēng)壓需要進(jìn)行選用，其結(jié)構(gòu)組成如下圖1、圖2。

圖1 單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)

圖2 雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)

圖3 輪轂

圖4 葉片

3 葉片安裝準(zhǔn)備

葉片安裝必須在完成入口箱、輪轂和葉片外殼安裝完畢后進(jìn)行，所有的葉片在出廠時(shí)都已經(jīng)做了動(dòng)平衡并都標(biāo)有它在輪轂上的位置標(biāo)示，安裝時(shí)必須保證安裝位置標(biāo)示對(duì)應(yīng)進(jìn)行安裝。

安裝葉片前拆除輪轂上用于密封葉片芯軸的螺釘(02)和端蓋(01)并用干凈白布將芯軸清理干凈，見圖5。

圖5 輪轂葉片芯軸密封端蓋

安裝輪轂時(shí)，輪轂上葉片角度調(diào)節(jié)液壓缸最好待全部葉片和擴(kuò)散器安裝完成后再進(jìn)行安裝，主要原因如下:

1)葉片角度調(diào)節(jié)液壓缸安裝前需要通過人工調(diào)整葉片開闔角度，既將葉片角度人工調(diào)節(jié)到全開狀態(tài)使輪轂中安裝液壓缸的軸外伸才能進(jìn)行安裝。

2)全部葉片安裝完畢后，需要人工調(diào)整葉片開闔角度，檢驗(yàn)輪轂上葉片安裝用滑靴及軸承運(yùn)轉(zhuǎn)情況。如果先安裝了葉片角度調(diào)節(jié)液壓缸，再通過人工板動(dòng)葉片進(jìn)行葉片開闔角度調(diào)整是很難的。

3)由于通風(fēng)機(jī)葉片更換和輪轂檢修設(shè)計(jì)為將擴(kuò)散器與葉片外殼分離后推入擴(kuò)散風(fēng)道1000 mm以提供足夠檢修空間，因而擴(kuò)散器與擴(kuò)散風(fēng)道間距設(shè)計(jì)很小，本工程為50 mm。一旦先安裝上葉片角度調(diào)節(jié)液壓缸，調(diào)節(jié)液壓缸沿?cái)U(kuò)散器軸心方向探出葉片外殼邊緣200 mm，為擴(kuò)散器安裝造成安裝間隙不夠的困難。

4 葉片安裝

葉片安裝時(shí)用二硫化鉬潤滑劑或?qū)Ｓ脻櫥瑒櫥~柄內(nèi)螺紋、葉片芯軸螺紋、鉤釘螺紋及棘輪接觸面。

當(dāng)葉片與葉片芯軸同軸時(shí)，將葉片旋到葉片芯軸上。先將葉片旋到底，再回旋，直到葉柄上鉤釘孔與葉片芯軸的鍵槽相對(duì)應(yīng)。

將螺釘安在棘輪的末端，小心的將棘輪盡可能的壓進(jìn)鍵槽中，將螺釘拆下并安裝鉤釘。

葉片調(diào)整完成前不宜將所有葉片全部安在輪轂上，葉片調(diào)整依據(jù)一個(gè)葉片進(jìn)行調(diào)整，這樣可以保證葉片調(diào)整準(zhǔn)確性的同時(shí)簡化葉片調(diào)整工藝。

5 葉片調(diào)整

葉片調(diào)整是指調(diào)整葉片頂部與葉片外殼之間的徑向間隙。通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)表明葉片頂部徑向間隙在通風(fēng)機(jī)工作過程中存在著十分復(fù)雜的泄漏流動(dòng)，這種泄漏流動(dòng)直接影響著通風(fēng)機(jī)主流道中的空氣流場，使空氣流在通風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)偏離設(shè)計(jì)工況，從而造成通風(fēng)機(jī)效率的降低，而且間隙越大這種影響越大。同時(shí)，葉片頂部徑向間隙的不均勻性會(huì)造成泄漏流動(dòng)的不確定性形成紊流，會(huì)直接擾動(dòng)通風(fēng)機(jī)主流道中的空氣流場，進(jìn)一步降低通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況。

葉片調(diào)整就是在保證葉片與葉片外殼之間有一個(gè)足夠運(yùn)轉(zhuǎn)安全間隙的同時(shí)確保這一徑向間隙差不得大于一個(gè)數(shù)值以保證間隙的均勻性，從而達(dá)到通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳狀態(tài)，接近設(shè)計(jì)工況。葉片頂部徑向間隙差又稱葉片圓跳動(dòng)，一般葉片頂部徑向間隙和葉片圓跳動(dòng)允許值因不同風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)而不同，本文舉例的風(fēng)機(jī)廠家要求葉片頂部徑向間隙最小間隙4.3 mm，最大間隙6.7 mm，同時(shí)葉片圓跳動(dòng)值不得大于0.53 mm，見圖6。

圖6 葉片安裝圖

葉片頂部徑向最小、最大間隙是通過調(diào)整葉片螺母來實(shí)現(xiàn)的，即松動(dòng)或擰緊葉片螺母1/4圈，將止動(dòng)墊圈轉(zhuǎn)到下一個(gè)鎖定位置然后彎下鎖定條固定。將葉片向輪轂中心調(diào)整不得超過一定數(shù)值，反向調(diào)整也能超過這一數(shù)值，這一數(shù)值取決于葉片制造時(shí)葉柄軸向間隙大小，本文舉例的通風(fēng)機(jī)這一數(shù)值為0.75 mm。

葉片圓跳動(dòng)允許值調(diào)整是通過調(diào)整葉片外殼和輪轂主軸的安裝同心度來實(shí)現(xiàn)的，這也是葉片安裝調(diào)整中最為關(guān)鍵和最為費(fèi)時(shí)的施工工序。這也是本文要著重解決的問題所在。

葉片頂部間隙測量時(shí)首先用木楔將已安裝在輪轂上的葉片固定，形成最長葉片，如圖7所示。用專用塞尺在葉輪外殼的在8個(gè)在軸線上標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行葉片頂部間隙測量并測量數(shù)據(jù)記錄在表1中，如圖8、圖9、圖10所示。

表1

通過分析表1可以發(fā)現(xiàn)葉片在葉片外殼位置6處的間隙最大，在位置2處的間隙最小，其中葉片在葉片外殼5、6、7位置處葉片頂部間隙超過廠家安裝手冊中最大間隙6.7mm的要求。

分析表1，不難發(fā)現(xiàn)此時(shí)葉片外殼與主軸安裝同心度偏差趨勢如圖11所示，葉片向1、2、3位置方向偏。

圖7 葉片固定

圖8 測量點(diǎn)分布圖

圖9 專用塞尺

分析表1還可以發(fā)現(xiàn)葉輪外殼存在徑向加工誤差，即:

圖10 葉片頂部間隙測量

圖11 葉片外殼安裝同心度偏差趨勢圖

通過上式可看出葉片外殼徑向加工誤差為±0.1 mm，符合廠家加工精度要求，小于葉片圓跳動(dòng)允許值0.53 mm，說明葉片圓跳動(dòng)能夠通過調(diào)整葉片外殼達(dá)到允許值。

因?yàn)榇藭r(shí)測量的葉片頂部間隙為最長葉片頂部與葉片外殼的間隙，不能通過調(diào)整葉片螺母進(jìn)行葉片頂部間隙調(diào)整，所以只能通過調(diào)整葉片外殼安裝的同心度來調(diào)整葉片頂部間隙滿足設(shè)備安裝手冊關(guān)于葉片頂部間隙及葉片圓跳動(dòng)允許值的要求。

對(duì)表1中葉片頂部間隙測量數(shù)值進(jìn)行求平均值，該平均值為葉片頂部間隙調(diào)整目標(biāo)值，即:

根據(jù)圖11所示葉片外殼安裝同心度偏差趨勢利用通風(fēng)機(jī)房內(nèi)行車及千斤頂調(diào)整葉片外殼同心度，從而使葉片頂部間隙向目標(biāo)值6.25 mm調(diào)整，邊調(diào)整邊測量。當(dāng)葉片在葉片外殼8個(gè)位置的頂部間隙接近6.25 mm時(shí)，葉片圓跳動(dòng)允許值一定會(huì)小于0.53 mm。

由于葉片外殼加工精度和施工現(xiàn)場條件的限制葉片頂部間隙目標(biāo)值6.25 mm是很難在8個(gè)位置點(diǎn)上全部滿足的，一般保證葉片頂部間隙滿足設(shè)備安裝手冊中規(guī)定的最小間隙和最大間隙同時(shí)最大間隙和最小間隙差值不超過葉片圓跳動(dòng)允許值即可。表2為施工現(xiàn)場葉片安裝調(diào)整完畢后測量情況。

表2

通過表2可以看出葉片頂部間隙L滿足:4.3 mm＜L＜5.7 mm，同時(shí)圓跳動(dòng)S＜0.53 mm，符合設(shè)備安裝手冊中相關(guān)規(guī)定。

1)測量葉片頂部間隙時(shí)必須將葉片人工扭轉(zhuǎn)至全關(guān)位置，即葉片角度為零。

2)葉片頂部間隙調(diào)整過程中不得用塞尺進(jìn)行不間斷測量，防止發(fā)生葉片擠住塞尺造成葉片或塞尺損傷，從而影響測量準(zhǔn)確性和測量精度。

3)用賽尺進(jìn)行不同位置葉片頂部間隙測量時(shí)應(yīng)由同一人完成，降低測量誤差。

4)葉片頂部間隙測量應(yīng)在葉輪外殼徑向位移和彈性變形結(jié)束達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后進(jìn)行，保證測量準(zhǔn)確度。

5)葉片外殼安裝同心度調(diào)整時(shí)，當(dāng)一測點(diǎn)葉片頂部間隙接近6.25mm時(shí)首先緊固該測點(diǎn)兩側(cè)葉輪外殼與入口箱連接螺栓至安裝手冊規(guī)定扭矩，確保繼續(xù)調(diào)整時(shí)該點(diǎn)葉片頂部間隙值不變或變化很小，緊固螺栓以測量點(diǎn)兩側(cè)各2組為宜。

6 結(jié)語

本文詳細(xì)研究了動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)葉片安裝及調(diào)整施工工藝，在保證葉片安裝精度的要求下適度簡化了葉片安裝工藝，并以小結(jié)的方式歸納了動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)葉片安裝及調(diào)整施工過程中切實(shí)符合安裝現(xiàn)場的施工工藝，有效地保證了動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)葉片安裝質(zhì)量，對(duì)以后的動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)葉片安裝及調(diào)整施工具有非常重要的參考價(jià)值。

［1］ANN—3200/1600B/950安裝、運(yùn)行、維護(hù)說明書

［2］煤礦安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(MT5010－95)

［3］機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范(GB50231－2009)

［4］范龍，李超俊.軸流風(fēng)機(jī)頂部間隙流動(dòng)測量與研究［J］. 流體機(jī)械，1991，(07)