電牽引采煤機(jī)電氣故障分析

汪晨

摘 要：該文通過對(duì)型號(hào)為MG650/1620-WD型的電牽引采煤機(jī)進(jìn)行研究，通過在安徽省阜陽(yáng)市潁上縣淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋煤礦的實(shí)踐作業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì)，研究從電牽引采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、采煤機(jī)比較容易出現(xiàn)的電氣故障診斷、解決措施及采煤機(jī)故障維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)3個(gè)方面對(duì)采煤機(jī)在作業(yè)時(shí)常出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī) 故障 隔爆腔 接線腔

中圖分類號(hào)：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（a）-0025-02

1 電牽引采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成研究

1.1 電氣控制系統(tǒng)的組成

目前被廣泛使用的MG650/1620-WD型采煤機(jī)是一款由多組電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)、電機(jī)橫向布置，采用機(jī)載式交流變頻調(diào)速裝置的新型無鏈電牽引采煤機(jī)。該煤機(jī)電氣系統(tǒng)主要電氣控制箱、截割電機(jī)、牽引電機(jī)、破碎電機(jī)、泵電機(jī)及各種操作控制裝置組成。整個(gè)電氣系統(tǒng)的操作控制由一套名為TDECS的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，它是一種采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)的嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

電控箱位于采煤機(jī)中部，是采煤機(jī)整體構(gòu)件的一部分。電控箱內(nèi)部又分為變壓器箱、高壓電氣箱、計(jì)算機(jī)控制腔和接線腔幾部分，用于布置高壓電機(jī)控制裝置、牽引變壓器與變頻器、操作與保護(hù)控制、狀態(tài)監(jiān)視顯示、電源配置及連線、分線等功能。組合控制箱保證了采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，達(dá)到了控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)“一對(duì)一”的控制系統(tǒng)模式，大幅度降低了采煤機(jī)的故障率。

TDECS的控制系統(tǒng)是廠家專為采煤機(jī)應(yīng)用開發(fā)的一套采用分布式結(jié)構(gòu)的嵌入式電氣控制系統(tǒng)。其底層通信網(wǎng)絡(luò)是兩條以CAN總線為骨干，運(yùn)行多協(xié)議以RS485為分支的高度靈活的結(jié)構(gòu)。TDECS控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路是采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能將控制系統(tǒng)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，各部分之間以高性能串行通信線路相連，這種設(shè)計(jì)減少了弱信號(hào)的傳輸距離及系統(tǒng)連接電纜的數(shù)量。另外，各部分功能大多由專用處理器協(xié)助完成或獨(dú)立完成，最后傳給主控器是運(yùn)算處理后的結(jié)果，這樣以來減輕了主控器和各節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，減輕了對(duì)通信容量的要求。還有，主要的分布模塊均采用專用DSP控制器為核心設(shè)計(jì)，具有較高的性能。

1.2 電氣控制系統(tǒng)控制原理

采煤機(jī)的控制方式是通過先導(dǎo)回路控制順槽磁力啟動(dòng)器，將3 300 V主電源送入高壓腔，經(jīng)隔離開關(guān)，由真空接觸器執(zhí)行各高壓電機(jī)操作；另一路則進(jìn)入變壓器腔內(nèi)，3 300 V電源由牽引變壓器降為400 V電源，作為牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)力電源，也用于控制系統(tǒng)各部分控制電源。變頻調(diào)速系統(tǒng)由兩個(gè)變頻器組成，分別控制左右牽引電機(jī)執(zhí)行無級(jí)調(diào)速，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)電氣系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)截割和牽引調(diào)速等部分的監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用。

高壓控制腔內(nèi)系統(tǒng)主電路3 300 kV電源經(jīng)隔離開關(guān)后分成五路，四路送入真空接觸器，操作左右截割電機(jī)、破碎電機(jī)和泵電機(jī)的運(yùn)行；另一路經(jīng)電流互感器直接送到牽引變壓器腔內(nèi)，作為采煤機(jī)牽引變壓器的輸入電源。

計(jì)算機(jī)控制部分主要有恒功率自動(dòng)控制、重載反牽控制、電機(jī)溫度保護(hù)、牽引電機(jī)熱保護(hù)、機(jī)載瓦斯斷電控制、無線遙控、端頭控制站、變頻調(diào)速等內(nèi)容。

2 采煤機(jī)比較容易出現(xiàn)的電氣故障診斷及解決措施

采煤機(jī)故障問題的處理辦法經(jīng)常采用的處理方法有以下幾種。

2.1 采煤機(jī)開啟過程中容易出現(xiàn)的先導(dǎo)回路的問題及解決辦法

（1）在按下啟動(dòng)按鈕以后，關(guān)于電機(jī)整機(jī)不工作的問題應(yīng)作如下處理：首先要認(rèn)真檢查二級(jí)管有沒有被打穿或者有沒有造成短路；其次要保證每個(gè)電機(jī)的溫度保護(hù)線的連接點(diǎn)都處于正常閉合的狀態(tài)，要仔細(xì)查看蓋板上的按鈕和跟它相連的連接線；最后還要確定進(jìn)線電纜不存在斷線的情況，順槽的電氣控制閥處于打開的狀態(tài)。

（2）在電機(jī)啟動(dòng)后，針對(duì)電機(jī)不能進(jìn)行自我保護(hù)的問題應(yīng)作如下處理：首先要仔細(xì)觀察系統(tǒng)有沒有電機(jī)過流或過熱的現(xiàn)象，仔細(xì)檢查起到控制作用的熔斷器有沒有熔斷，如果要通過繼電器進(jìn)行自我保護(hù)，要認(rèn)真查看用于自我保護(hù)的繼電器的吸合有沒有處于規(guī)定的狀態(tài)。其次還要確定電機(jī)控制模塊或動(dòng)力檢測(cè)與保護(hù)模塊故障，如果存在端頭站，還應(yīng)該檢查該端頭有沒有發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)叫?？倷C(jī)，別忘了查看總停的控制按鈕在蓋板上，檢查其線路有沒有錯(cuò)誤的動(dòng)作。最后還應(yīng)當(dāng)看一下變壓器值在沒在正常的范圍內(nèi)。

2.2 采煤機(jī)的搖臂出現(xiàn)問題后的分析和解決辦法

關(guān)于采煤機(jī)開啟以后搖臂不能自由上升或者下降的問題，一般出現(xiàn)此問題是液壓系統(tǒng)方面的原因居多，但也不排除出現(xiàn)電氣方面的故障。若是電氣方面的故障，先要檢查按鈕、遙控器等輸入信號(hào)是否正常，輸入有沒有被接點(diǎn)粘連造成錯(cuò)誤操作，可以通過輸入指示燈來判斷；檢查輸出是否正常，觀察輸出部分的繼電器有沒有存在異常；仔細(xì)檢查泵電機(jī)的電磁開關(guān)和相關(guān)線路；查看電磁閥線路有沒有短路或者開路。

2.3 關(guān)于采煤機(jī)不能正常牽引的故障分析和解決方案

依據(jù)由外至內(nèi)的分析方法，首先檢查控制系統(tǒng)控制按鈕的觸點(diǎn)、牽引系統(tǒng)真空自動(dòng)運(yùn)作接觸器、牽引控制模塊的集成電路板是否有老化、破損及短路等問題；然后檢查是否存在由于荷載過高引起的電流保護(hù)；接著檢查牽引動(dòng)力單元的主動(dòng)力電機(jī)是否出現(xiàn)質(zhì)量問題；再檢查變壓系統(tǒng)與變頻系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；最后檢查一下牽引操作控制系統(tǒng)的電線回路是否功能完善。這樣按照順序一一檢查，本著“逐個(gè)排除、依次處理”的大原則，找出故障原因，采取措施予以解決。

2.4 瓦斯安全保護(hù)自動(dòng)斷電儀、傳感器的故障檢查及解決方案

（1）出現(xiàn)瓦斯斷電儀顯示異常，顯示指數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況嚴(yán)重不符情況的故障檢查及解決方案。基本的故障處理方法就是更換瓦斯保護(hù)自動(dòng)斷電儀，或者通過與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)廠家的售后技術(shù)人員進(jìn)行聯(lián)系溝通，請(qǐng)他們過來進(jìn)行調(diào)試維修。

（2）采煤機(jī)啟動(dòng)后瓦斯保護(hù)系統(tǒng)不正常自動(dòng)開啟情況的故障檢查及解決方案。檢查采煤機(jī)是否在額定荷載范圍內(nèi)正常工作，如果沒有超出額定荷載就檢查瓦斯傳感器是否不能正常閉合回路或者是出現(xiàn)了短路的情況，對(duì)于上述情況應(yīng)采取更換更換瓦斯探測(cè)傳感的方案進(jìn)行處理。

2.5 關(guān)于電控系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障問的檢查及解決方案

當(dāng)采煤機(jī)無法連接上3 300 V的交流電源時(shí)，分析原因基本按以下順序進(jìn)行檢查：（1）主機(jī)電源按鈕為聯(lián)通；（2）隔離開關(guān)沒有及時(shí)開閘；（3）電源主電纜出現(xiàn)問題；（4）采煤機(jī)內(nèi)部電源線路出現(xiàn)問題。相對(duì)應(yīng)的解決辦法是：（1）將主電源的開關(guān)解鎖；（2）將隔離開關(guān)合閘；（3）按由電源線到采煤機(jī)內(nèi)部電源線的順序，進(jìn)行線路檢修。

3 采煤機(jī)故障維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在幾次處理耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)的大型故障問題維修事件中，該單位的機(jī)電維修人員總結(jié)發(fā)現(xiàn)眾多的問題都出在交流變頻設(shè)備元件這一部分，由專門的技術(shù)工人到井下把變頻器更換后，經(jīng)過重新調(diào)試維護(hù)后操作臺(tái)的顯示屏幕就不會(huì)再出現(xiàn)異常報(bào)錯(cuò)，在重新啟動(dòng)采煤機(jī)后打開牽引動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)牽引正常。操作臺(tái)的顯示屏幕顯示的運(yùn)行速度等各項(xiàng)指數(shù)也均表現(xiàn)為正常。交流變頻技術(shù)是礦業(yè)行業(yè)當(dāng)中的新生事物，對(duì)于變頻機(jī)的分析和研究還有待進(jìn)一步的深入。

4 結(jié)語(yǔ)

該文通過對(duì)型號(hào)為MG650/1620-WD型的電牽引采煤機(jī)進(jìn)行研究，通過在安徽省阜陽(yáng)市潁上縣淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋煤礦的實(shí)踐作業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì)，對(duì)在實(shí)際作業(yè)過程中出現(xiàn)的各種常見故障問題進(jìn)行分類分析，并總結(jié)出各自應(yīng)對(duì)的處理方案。主要對(duì)動(dòng)力牽引系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、安全反饋保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，有針對(duì)性地提出日常維修的注意事項(xiàng)，在出現(xiàn)故障的情況下按照怎樣的程序進(jìn)行故障問題檢測(cè)，以及采取怎樣的解決處理方案，希望可以對(duì)將來繼續(xù)從事煤礦開采事業(yè)的機(jī)電設(shè)備管理人員在工作實(shí)踐當(dāng)中有一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉騰達(dá).電牽引采煤機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)[D].西安科技大學(xué)， 2014.

[2] 張翼.采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安科技大學(xué)，2017.