淺談采煤機(jī)中PLC與變頻器的應(yīng)用

目前，我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化開采設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn)：新型電牽引采煤機(jī)，而電牽引采煤機(jī)的技術(shù)核心部分就是PLC和變頻器。采煤機(jī)的牽引部變頻調(diào)速主要有兩種方式：一種是一拖一，即采煤機(jī)的兩個(gè)牽引電機(jī)分別由兩個(gè)變頻器控制，在一拖一的控制方式下，兩個(gè)變頻器被設(shè)置為主機(jī)與從機(jī)，上級(jí)控制器僅須對(duì)主機(jī)發(fā)出控制指令，便可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的同步控制；另一種是一拖二，即采煤機(jī)的兩個(gè)牽引電機(jī)由同一個(gè)變頻器控制。隨著電牽引采煤機(jī)的廣泛應(yīng)用，對(duì)電氣維修人員提出了更高的要求。變頻器更是提到一個(gè)重要高度，這里詳細(xì)介紹ABB和G7變頻器在實(shí)際使用中的故障及排除方法。

1、中壓變頻器的基本原理

基本原理：進(jìn)線側(cè)整流部分把380V、50Hz三相交流電整流為直流電，電容器組一般為四個(gè)，作為電能儲(chǔ)存器，可以穩(wěn)定中間回路直流電壓，IGBT逆變器把直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，控制電機(jī)的運(yùn)行速度和方向。

補(bǔ)充說(shuō)明：兩象限和四象限是指電動(dòng)機(jī)工作區(qū)間，兩象限是指電動(dòng)機(jī)工作在一、三象限，轉(zhuǎn)矩和速度的方向是一致的，處于電動(dòng)狀態(tài)；四象限是指電動(dòng)機(jī)除了工作在一、三象限，還存在處于二、四象限狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩和速度的方向是不一致的，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。

主從宏的介紹

在采煤機(jī)正常工作時(shí)，它的負(fù)載是變化的，怎樣使兩個(gè)牽引電機(jī)負(fù)荷一致呢？目前在采煤機(jī)中的兩臺(tái)變頻器采用主、從控制，主、從變頻器之間采取光纖通訊。一個(gè)變頻器作為主變頻器，它檢測(cè)外界負(fù)載大小，平均分配負(fù)荷，給定從變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)矩信號(hào)，從而使兩個(gè)牽引電機(jī)負(fù)荷一致，避免一個(gè)牽引電機(jī)出力，長(zhǎng)時(shí)間工作損壞電機(jī)。

工作流程：采煤機(jī)操作人員選定牽引方向，并給一定加速時(shí)間，PLC計(jì)算加速時(shí)間，通過(guò)主變頻器X22端子端口或適配器Modbus通訊，使主變頻器啟動(dòng)，主變頻器響應(yīng)為速度值，變頻器顯示屏第一行即狀態(tài)行第一行顯示為： “ 1（牽引方向） ***rpm I ”

從變頻器也隨著啟動(dòng)，狀態(tài)行第一行為：“1（牽引方向） ***% I ”

補(bǔ)充說(shuō)明：有的變頻器可能不顯示“I”，但它依然啟動(dòng)了，不為故障，ABB變頻器早期產(chǎn)品有此現(xiàn)象。啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)顯示屏的牽引方向應(yīng)該是一致的。當(dāng)?shù)谝淮卧囘\(yùn)行采煤機(jī)或再次連接變頻器、牽引電機(jī)電纜時(shí)，如果采煤機(jī)不行走，在檢查抱閘沒有抱死的情況下，請(qǐng)檢查相序，觀察電流，有可能兩牽引電機(jī)對(duì)拉或頂牛。

2、采煤機(jī)主控制框圖

3、中壓變頻器在使用的注意事項(xiàng)

（1）中壓變頻器安裝在封閉電控箱中，冷卻靠電控箱中的冷卻水道冷卻，安裝時(shí)把變頻器的鋁座均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，使變頻器的工作溫度盡快散去。

（2）根據(jù)采煤現(xiàn)場(chǎng)選擇二象限或四象限變頻器。

（3）檢修完畢后，蓋板清理干凈，且涂抹凡士林，以防漏水。

（4）變頻器控制采用開關(guān) 量控制，摸擬量易受干擾。

（5）禁止帶電操作傳動(dòng)單元、電機(jī)電纜和電機(jī)。在切斷輸入電源之后，應(yīng)至少在5分鐘以后進(jìn)行，待中間電路電容放電完畢后再進(jìn)行操作。

（6）在開始操作之前，還應(yīng)使用萬(wàn)用表（阻抗至少為1兆歐）測(cè)量：

①輸入端子R，S，T和殼體之間的電壓接近0V；

②直流電壓端子UDC+和UDC-和殼體之間的電壓接近0V。

（7）所有的絕緣測(cè)試必須在斷開電纜連接的情況下進(jìn)行。當(dāng)再次連接電機(jī)電纜時(shí)，應(yīng)檢查電機(jī)相序是否正確。

4、中壓變頻器在采煤現(xiàn)場(chǎng)的常見故障及排除方法

4.1采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)左變頻器報(bào)OL1，右變頻器報(bào)BB（機(jī)型MG300/700-AWD） 變頻器型號(hào)G7

故障分析：首先未讓變頻器接受到松閘確認(rèn)信號(hào)進(jìn)行觀察采煤機(jī)的顯示情況，經(jīng)過(guò)我在現(xiàn)場(chǎng)多次上電觀察，采煤機(jī)顯示一切正常。隨后對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行正常操作，按下牽起，設(shè)定速度給定方向，煤機(jī)下行牽引正常，經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)右變頻器運(yùn)行電流始終是31A，不隨牽引負(fù)載變化而變化。后將左右變頻器至牽引電機(jī)的引接線對(duì)調(diào)反接重新上電開機(jī)觀察現(xiàn)象變?yōu)橛易冾l器報(bào)OL1，左變頻器報(bào)BB。從而排除牽引電機(jī)出力不夠的可能；經(jīng)分析一個(gè)變頻器報(bào)OL1超載，而另一個(gè)變頻器運(yùn)行電流始終不變，說(shuō)明電流不變的變頻器始終運(yùn)行在空載狀態(tài)；動(dòng)力沒有傳遞到行走輪。分析結(jié)論為機(jī)械部分動(dòng)力傳動(dòng)中斷。

處理方法：在礦方的協(xié)助下拆開牽引減速箱后發(fā)現(xiàn)牽引一軸內(nèi)花鍵已損壞，電機(jī)外花鍵部分損壞；后經(jīng)礦方協(xié)調(diào)更換電機(jī)和牽引一軸后試機(jī)一切正常，再?zèng)]有出現(xiàn)類似現(xiàn)象。

4.2采煤機(jī)運(yùn)行中報(bào)無(wú)負(fù)載警告 （機(jī)型MG300/720-AWD）變頻器型號(hào)ABB

故障現(xiàn)象：在某礦有一臺(tái)MG300/720-AWD采煤機(jī)安裝好以后開始時(shí)運(yùn)行正常，半個(gè)多小時(shí)后電機(jī)停轉(zhuǎn)，可是變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)并沒有丟失卻仍在保持，面板顯示報(bào)警信息（變頻器沒有負(fù)載）。

故障分析：測(cè)量變頻器三相輸出端無(wú)電壓輸出。將變頻器手動(dòng)停止，再次運(yùn)行又回復(fù)正常。正常時(shí)面板顯示的輸出電流是40A-60A。過(guò)了二十多分鐘同樣的故障現(xiàn)象出現(xiàn)，這時(shí)面板顯示的輸出電流只有0.6A左右。

故障處理：經(jīng)分析判斷是驅(qū)動(dòng)板上的電流檢測(cè)單元出了問題，更換驅(qū)動(dòng)板后問題解決。

4.3采煤機(jī)運(yùn)行中不定時(shí)出現(xiàn)左變頻器報(bào)OL5，右變頻器報(bào)BB （機(jī)型MG300/720-AWD）變頻器型號(hào)G7

故障現(xiàn)象：采煤機(jī)上電后所有操作都正常，向右運(yùn)行正常，向左運(yùn)行當(dāng)中會(huì)不定時(shí)出現(xiàn)左變頻器報(bào)OL5，右變頻器報(bào)BB。出現(xiàn)故障后只要復(fù)位就可以繼續(xù)開機(jī)。

故障分析：分析以上現(xiàn)象得出結(jié)論，左變頻器正常運(yùn)行中制動(dòng)閘突然抱死是報(bào)OL5的更本原因。右變頻器報(bào)BB是因?yàn)樽笞冾l器報(bào)故障后MB MC的故障保護(hù)點(diǎn)動(dòng)作后引起的。從上面的結(jié)論來(lái)看應(yīng)該是向左運(yùn)行時(shí)右變頻器的左方向信號(hào)突然消失，右變頻器自然停車，松閘指令消失，制動(dòng)閘抱死，左變頻器因方向速度指令依然存在，仍在運(yùn)行中，制動(dòng)閘突然報(bào)死堵轉(zhuǎn)就會(huì)報(bào)OL5。左變頻器報(bào)OL5后MB MC保護(hù)接點(diǎn)打開，右變頻器就會(huì)報(bào)BB基極封鎖。

處理方法：經(jīng)過(guò)檢查是過(guò)線組右變頻器的左方向線虛接造成。將右變頻器的左方向信號(hào)線去掉，用備用線重新接好，故障就消失了。

5、結(jié)束語(yǔ)

在變頻器的應(yīng)用中，只有滿足其設(shè)計(jì)工作要求和正常使用的各項(xiàng)條件，才能使其長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。如果是在惡劣的工作環(huán)境下使用，就要加倍重視變頻器的日常維護(hù)和檢修工作，改善變頻器使用環(huán)境和負(fù)載波動(dòng)大的現(xiàn)象。才能保證變頻器可靠、平穩(wěn)、安全地發(fā)揮其各項(xiàng)性能，達(dá)到調(diào)速運(yùn)行、節(jié)約電能和降低維修費(fèi)用的目的。