高军
国家能源集团神东煤炭集团 陕西省榆林市
摘要：为提高采煤机大修质量，延长采煤机使用寿命，解决综采工作面采煤机安全使用问题，避免综采工作面配套的采煤机结构件、摇臂 、破碎机、电液控制系统和其它辅助装置损坏而影响采煤机割煤功能的问题，对采煤机大修工艺、大修质量进行了分析，说明了工艺流程、提出了修复质量指标。
关键词：采煤机、大修周期、行走里程、牵引箱、摇臂、破碎机、电机等
0 引言
采煤机是综采成套装备的主要设备之一。采煤机是从截煤机发展演变而来，是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失。
采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。在长壁采煤工作面，采煤机把煤从煤体上破落下来并装入工作面输送机，采煤机按调定的牵引速度行走，使破煤和装煤工序能够连续不断地进行。
采煤机主要部件摇臂、破碎机、牵引块及电气、液压控制系统损坏是采煤功能丧失的主要原因，会直接影响安全生产，甚至造成无法估计的损失。因此，分析研究采煤机大修工艺和研究提高采煤机大修质量有着重要的意义。
1 采煤机大修、大修周期、行走里程
1.1采煤机大修
是指采煤机经过长期的井下服役，其各项性能指标已不能满足综采工作面的安全生产需求，从而返厂进行的全面拆解、检测、维修和调试，大修后的各项性能指标不低于原出厂指标的95%。
1.2 采煤机大修周期
通常采煤机相邻两次大修间隔的周期称为采煤机大修周期。采煤机大修周期按照行走里程测算，一般标准为1200公里以上大修一次。
1.3 采煤机行走里程
采煤机在综采工作面行走的公里数。行走里程的计算公式为：综采工作面推进长度（米）/采煤机滚筒截深（米）*综采工作面切眼长度（米）/1000。
2 采煤机大修工艺和大修质量要求
2.1采煤机大修工艺流程
回撤调研→入厂验收→整机解体→清洗、喷砂→部件拆解→零部件检测→零部件修复→部件组装→涂装处理→整机组装→整机调试→验收出厂
2.2采煤机大修工艺和大修质量要求
2.2.1回撤调研：采煤机回撤前入井调研，调研采煤机存在问题、日常故障信息及更换件明细。
质量要求：数据真实、全面，形成调研报告。
2.2.2入厂验收：采煤机入厂拆卸中部槽、支撑平稳，通电、通液测试机械、电气、液压系统系统的性能指标，检查外观损坏情况，详细填写验收记录。
质量要求：验收记录信息齐全、规范统一。
2.2.3整机解体：依次拆卸左右牵引块、左右截割油缸、左右机腿、顶护板、左右牵引电机、泵电机及电缆托移架等辅助装置，拆除液压系统及外部电气接线装置，分解左右牵引箱、电控箱三大件。
质量要求：按照拆解工艺拆解，不允许破坏性拆解，对拆卸的各个部件编号管理，焊接统一编号，对拆卸的外部电气件、液压件等配件装箱分类存放。
2.2.4清洗、喷砂：清洗所有拆卸后的部件，对拆卸下的左右牵引箱、左右牵引块、左右牵引电机、泵电机、左右截割摇臂、破碎机、左右截割滚筒、顶护板等结构件使用大型喷砂机喷砂处理。
质量要求：喷砂时保护部件原有标识牌及电机、电控箱等电气件的防爆面、接线嘴，并封堵各部件管接口、螺纹孔，防止砂粒进入各部件内部。对喷枪无法喷射的部位要采取手工或动力工具除锈，喷砂后结构件金属表面达到Sa2.5。
2.2.5部件拆解：对左右牵引箱、左右牵引块、左右截割摇臂、破碎机、左右牵引电机、泵电机、左右截割电机、破碎机电机等部件进一步的解体。
质量要求：按照拆解工艺拆解，不允许破坏性拆解，各部件拆解到最小单元，对拆解的零件装箱分类存放。
2.2.6零部件检测：对所有零部件进行检测。
质量要求：数据真实、准确，形成相对应的检测报告。
2.2.6.1结构件的检测：采用专业检测仪器，对结构件各配合尺寸、形位尺寸进行检测，要求配合尺寸、形位尺寸公差符合设计要求；对各配合面的表面粗糙度进行检测，符合配合要求；采用表面着色探伤和超声波探伤仪相配合的模式，对左右牵引箱、左右牵引块、破碎机、左右机腿等主要结构件焊缝探伤检测。
2.2.6.2齿轮类零件的检测：采用专业检测仪器，对齿轮类零件的配合面尺寸、表面粗糙度进行检测，要求尺寸公差、表面粗糙度符合设计要求，检测齿轮齿面磨损、点蚀、胶合、塑性变形、断齿等情况。
2.2.6.3关键电器类零件的检测：
① 变压器检测：绕组无高温变色，绝缘无损坏；高低压侧接头无过热，电缆头无漏电、爬电现象；变压器绕组对地绝缘≥200MΩ，直阻偏差值≤2％；硅钢片无开裂脱焊、熔融现象；室温在25℃时温度RTD阻值在105~115Ω之间；牵引变压器耐压测试合格；符合防爆要求。
② 变频器检测：外观完好，无高温变色，壳体无变形、开裂，各连接端口无变形，内部电器件无损坏、缺失，标识牌齐全；通电测试，各模块功能正常；U、V、W对地电阻不小于5兆欧；温度在室温±5%内；连接测试电脑，电流输入值在0-5A范围，电脑显示值为2.5倍，电压输入值在0-30V范围，电脑显示值为4倍；符合防爆要求。
③ 遥控器检测：使用遥控器接收器反复（大于10次）按下遥控器上的各个独立按钮和组合按钮，测试是否正常接收到各功能按钮的信号；使用充电电池检测仪，对遥控器电源模块做充放电试验，不少于3次，电池容量达到使用要求，连续使用时间不低于16小时；符合防爆要求。
④ 其它电器零件检测：外观完好附件齐全，无高温变色；通电测试，其功能齐全、运行可靠，符合防爆要求。
2.2.6.4电机的检测：
① 定子检测：定子绕组无过热、变色、扫膛现象；定子铁芯无缺陷，扫膛深度≤2mm，扫膛长度小于全长的1/3，防爆面螺纹孔通规全部通过，止规≤3扣；防爆面粗糙度≤6.3。
② 转子检测：转子笼条无开裂、脱焊、熔融现象；转子花键齿顶宽度磨损量≤原宽度1/2；检测轴承、密封、耐磨套等配合尺寸，符合公差要求。
③ 端盖检测：检测轴承、密封、耐磨套等配合尺寸，符合公差要求。
④ 隔爆面检测：隔爆面粗糙度应符合GB3836要求；隔爆面不应有磕碰、划伤、锈蚀等缺陷，每12mm宽度内锈蚀点小于3个且深度不大于0.5mm，平面度≤0.15，粗糙度≤6.3；防爆间隙≤0.07mm。
2.2.6.5截割滚筒的检测：
① 齿座齿套检测：表面无磨损，齿座、齿套配合间隙0.3-0.5mm，齿座焊接可靠，无开焊现象。
② 螺旋叶片检测：表面无磨损，焊接可靠，无开焊现象。
③ 其它项目检测：水道、出水口通畅，喷嘴无堵塞；螺纹孔无断丝、变形、脱扣；与摇臂配合尺寸合格，无变形现象。
2.2.6.6油缸的检测：
① 缸筒检测：外表面无损伤变形，液管完好无损，阀块安装部位平整、完好，油套安装孔完好；内表面无锈蚀、缺陷，轴向拉伤划痕深度不大于0.02mm，长度小于10mm，径向拉伤划痕深度不大于0.03mm，长度小于圆周的1/5，同圆周的划痕不多于一条；缸筒内径尺寸符合H7公差等级；缸筒壁厚磨损量不超过原尺寸20%；缸筒铰接孔内径尺寸符合H7公差等级；铰接耳座无损伤变形，探伤无裂纹；内螺纹合格，无局部损伤。
② 活塞杆检测：表面无粒子、烧焦、裂纹、起泡、脱落缺陷及坑状损伤，局部无镀层脱落或暴露中间层，麻点或针孔直径应小于0.2mm，数量不多于15点/平方分米；外径尺寸符合f8公差等级，铰接孔内径尺寸符合H7公差等级；耳座无损伤变形，探伤无裂纹；外螺纹完好，无局部损伤；活塞无变形损伤，无锈蚀，密封槽无变形、损伤。
③ 导向套检测：无变形损伤，无锈蚀；外螺纹完好，无局部损伤。
2.2.7零部件修复：对检测超差的零部件进行修复，其中齿轮类检测不合格的建议报废处置。
质量要求：修复后的零部件满足使用要求，其结构件配合尺寸、形位尺寸满足设计公差要求，电气件功能齐全、运行可靠，符合防爆要求。
2.2.7.1结构件修复：依据检测报告，修复、校正损坏、变形的结构件，结构件焊缝开裂的，气刨刨开裂焊缝后重新补焊；结构件配合尺寸、形位尺寸超差的，采用高强度焊丝补焊并修复至原设计尺寸。要求焊丝的材料、直径及焊接保护气体等必须与结构件母材匹配，焊接前必须对结构件整体预热，焊接过程采用保温措施。其中左右牵引箱、左右牵引块、破碎机、左右摇臂修复完成进行三坐标检测。
2.2.7.2关键电器件的修复：
① 变频器修复：对变频器进行整体拆解，采用高纯度酒精或电子清洗剂清洗各零部件，检查壳体、连接端口、电路板元件、冷却风扇、光纤适配器、模拟量扩展口、接线端子、电抗器、直流母线电容、压敏电阻、IGBT、电流互感器板、键盘、温度电阻等是否变形、开裂、缺失情况，更换、补全相关配件。检查、测量整流主板、逆变主板、电源驱动板、触发板、电流互感器板、母线吸收电容、连接线及插头、母线与外壳绝缘、主断路器通断、整流桥、IGBT、键盘等是否损坏，更换损坏电器元件。查询故障代码、检查参数设置，通电测试数字输口、继电器输出、模拟量输入口、模拟量输出等相关参数，恢复至维修前的参数设定值。更换损坏元器件、测量绝缘合格。模拟井下环境，进行震动、加载测试，额定电流下测试时间不低于4小时，每隔15分钟记录测试参数1次，测量输出电流、母线电压、整流单元温度、逆变单元温度、主板温度、电机温度等相关数据，温度不得高于70℃。所有变频器要求进行过载控制跳闸功能试验，符合原出厂标准。
② 遥控器修复：对遥控器进行整体拆解，采用高纯度酒精或电子清洗剂清洗各零部件，检查壳体、天线、连接端口、按键板、主板、射频模块、电源模块等，更换、补全损坏相关配件。用万用表测量电路板有无短路、常规元器件有无损坏，检测电路板与电池组之间的连线、电路板与外部连接插头、电路板与天线连接线是否损坏，更换损坏电器元件。通电测试电路板工作电源及各基准点电压、各芯片的输入输出参数、发射接收板的信号强度、单片机工作电压、脉冲波形、晶振起振、指示灯闪烁等相关参数。使用遥控器接收器反复（大于10次）按下遥控器上的各个独立按钮和组合按钮，测试是否正常接收到各功能按钮的信号。使用充电电池检测仪，对电源模块做充放电试验，不少于3次，电池容量达到使用要求，连续使用时间不低于16小时。模拟井下环境和人员操作进行震动测试，遥控器与接收装置距离大于30米，逐一反复按下遥控器上的各个独立按钮和组合按钮，要求测试信号正常接收、信号强、稳定性强。
③ 其它电器件修复： 对电器件整体进行拆解，采用高纯度酒精或电子清洗剂清洗各零部件。检测内部电子元件，修复或更换。 修复或更换损坏的外部机构，主要包括（壳体、接口、按键、指示灯、连接螺栓等）。对修复后的电器件进行通电测试，其功能齐全、运行可靠、外部附件齐全完好，符合防爆要求。
2.2.7.3电机的修复：依据检测报告，修复电机转子、端盖配合尺寸；修复超差螺纹孔、防爆面；更换损坏的绕组、铁芯；转子轴花键磨损超限的更换转子轴；转子做动平衡实验，转子允许不平衡量m=9549MG/r×n（注：M—转子质量，单位kg，G—精度等级选用， r—校正半径，单位mm，n—工件的工作转速，单位rpm，m—不平衡合格量，单位g）；定子绕组做匝间耐压测试，测试电压为（4U额 +5000）*0.65V；定子绕组做工频耐压测试，测试电压为2U额+5000V ；定子绕组做直阻测试，要求为（RMax-RMin）/R平均≤2%。
2.2.7.4截割滚筒的修复：更换所有齿座、齿套、耐磨板、端盘齿座、端盘齿套、喷嘴座，且按原始位置组对、焊接到位；补焊所有裂纹、裂缝，全部进行气刨清根，清理氧化皮见光后，进行多层多道补焊，焊后进行外形修磨；对喷嘴进行打压测试，若不能正常喷水，更换新件；螺纹孔、通孔修复至无断丝、变形、脱扣；修复完毕后，对水道进行打压测试，要求打压压力≥5MPa，保压0.5小时，水道无漏液，单独拆除每个喷嘴均有压力水喷出。焊接表面与原表面误差不超过5mm。
2.2.7.5油缸的修复：缸筒内表面损坏的采用内表面熔覆铜合金工艺修理，修复后熔覆层与基体必须是冶金结合，不允许有孔隙、裂纹等缺陷，不许出现裂纹、脱落、鼓包的情况，不允许热变形，熔覆层厚度为0.8-1.0mm，表面粗糙度Ra≤0.4，内径公差等级为H7，内孔、缸口、外圆的同轴度误差不大于0.1mm；活塞杆外表面损坏的采用激光熔覆工艺修理，修复后熔覆层与基体必须是冶金结合，熔覆层结晶应细致、均匀，熔覆层厚度为0.4-0.6mm，表面粗糙度≤Ra0.4，外径公差等级为f8。
2.2.8部件组装：依据装配图纸及组装工艺要求，依据对左右摇臂、左右牵引箱、左右牵引块、破碎机、电控箱、左右牵引电机、左右截割电机、泵电机、破碎机电机进行组装，并对左右摇臂、破碎机、左右牵引电机、左右截割电机、泵电机、破碎机电机通电、通液测试，分别为左右摇臂、左右截割电机进行4小时的空载测试、4小时40分的加载测试，其中25%的载荷测试1小时30分，50%的载荷测试2小时，75%的载荷测试40分钟，85%的载荷测试30分钟。破碎机、破碎机电机进行2小时的空载测试。左右牵引电机、泵电机进行1小时的空载测试。
质量要求：摇臂、破碎机各级减速箱无漏油、渗油现象，摇臂、破碎机各级减速箱、电机运行平稳、声音正常，各测试点温度在规定范围内。
2.2.9涂装处理：各部件铭牌和警示牌应齐备，进行喷漆除锈处理，第一次喷底漆完毕后需覆盖壳体的90%，自然风干30-45分钟后进行二次喷漆，覆盖壳体的100%，待自然风干1小时后进行第三次喷漆，覆盖壳体的100%。
质量要求：漆面需均匀，不允许有起鼓泡、大熔滴，裂纹、掉片及其他影响漆层质量的缺陷，色泽光亮。
2.2.10整机组装、调试：依据装配图纸及组装工艺要求，将左右牵引箱、电控箱三大件依次对接安装，安装液压系统、电机、左右摇臂、破碎机、顶护板、左右截割油缸、左右机腿、中部槽、左右滚筒及电缆托移架等相关附件。通电、通液整机跑合24小时。
质量要求：整机液压系统胶管布置合理、整齐和牢固；各级减速箱无漏油、渗油现象，摇臂、破碎机各级减速箱、电机运行平稳、声音正常，各测试点温度在规定范围内；截割油缸、破碎机油缸运行平稳，升降正常，无卡阻、颤动及渗漏现象。
2.2.11验收出厂：维修单位、项目管理单位、使用单位三方共同参与验收，采煤机进行外观检查、各动作功能测试。
质量要求：形成验收报告。
3 采煤机大修质量后评估
综采工作面安装后满一个月或推采100米，由项目管理单位组织采煤机维修单位、使用单位对使用过程中发生的质量问题进行分析，拿出质量问题解决方案，并对发生的质量问题进行分析总结。
4 结论
采煤机是煤矿自动化综采工作面重要的设备之一，通过对采煤机大修工艺和提高大修质量的研究分析，提出了采煤机牵引箱、牵引块、摇臂、破碎机、电器件、电机的大修质量指标，对煤矿自动化综采工作面安全作业有着重要的意义。
参考文献：
[1] GB3836-2010《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》
[2] GB/T 22715-2008《交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平》