采煤機(jī)機(jī)載式變頻器的故障分析與維護(hù)保養(yǎng)研究

郭建來(lái)

（西山煤電股份有限公司西曲礦，山西古交030200）

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦行業(yè)也隨之發(fā)展起來(lái)。就采煤機(jī)而言，采煤機(jī)的牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從以往的液壓牽引轉(zhuǎn)變成電力牽引，具有明顯優(yōu)勢(shì)。這也導(dǎo)致采煤機(jī)的構(gòu)架變得非常復(fù)雜。由于電動(dòng)牽引使用的以變頻器為關(guān)鍵的調(diào)速體系有著很大的限制性，而采煤工作環(huán)境非常惡劣會(huì)導(dǎo)致變頻器發(fā)生問(wèn)題。因此，在進(jìn)行正式工作時(shí)必須關(guān)注變頻器故障，使用合理的方式解決問(wèn)題，確保其穩(wěn)定性。

1 采煤機(jī)變頻器影響因素

采煤機(jī)是煤炭行業(yè)中比較重要的設(shè)施之一，在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的采煤機(jī)開(kāi)始憑借機(jī)電一體化技術(shù)，形成了電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相統(tǒng)一的綜合性設(shè)施組合。與此同時(shí)，采煤機(jī)較為復(fù)雜的工作情況與其精密復(fù)雜的構(gòu)架相矛盾。由于采煤機(jī)工作環(huán)境較差，在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)遭到煤炭和巖石等沖擊，還會(huì)遭到水霧與粉塵等不益于機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)因素的影響，使采煤機(jī)機(jī)械零部件以及液壓元件受到嚴(yán)重?fù)p害，而電氣元件也常發(fā)生故障等[1]。這部分因素都會(huì)減短采煤機(jī)的使用時(shí)間。而采煤機(jī)中的變頻器是采煤機(jī)電力牽引中的重要元件之一，采煤機(jī)變頻器是為了把控采煤機(jī)的行走速度，操作起來(lái)非常簡(jiǎn)便，且動(dòng)作靈敏、效率高。在較為惡劣的工作環(huán)境下變頻器常會(huì)發(fā)生各種問(wèn)題，所以提升對(duì)采煤機(jī)變頻器的維修效率以及做好其養(yǎng)護(hù)非常關(guān)鍵。

2 采煤機(jī)載變頻器故障

2.1 超出電壓造成的故障

超出電壓造成故障，一般體現(xiàn)在直流母線支路電壓三相全波整流后的平均值。其都具備一個(gè)工作電壓的范疇，如果超過(guò)這個(gè)范疇，就會(huì)影響或損害到變頻器。一般體現(xiàn)在以下幾種形式：一是輸入交流電壓比較低也就是說(shuō)輸入高于一般水平，通常出現(xiàn)在電路或者輕負(fù)荷問(wèn)題。二是發(fā)電超出電壓，這樣的現(xiàn)象是電機(jī)同頻轉(zhuǎn)速超出了實(shí)際，那么此時(shí)的電機(jī)會(huì)形成發(fā)電，一般變頻器不具備制動(dòng)性能，因而導(dǎo)致發(fā)生多種問(wèn)題。

例如采煤機(jī)在行走過(guò)程中兩電機(jī)拖動(dòng)可是其負(fù)荷分配不均衡，引起實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)功率高于另一個(gè)運(yùn)行功率，而速度比較高的一個(gè)就是原動(dòng)電機(jī)。相反，就是處在發(fā)電的狀況，進(jìn)而造成電壓超過(guò)一定的承載力。使用以下方式來(lái)解決：添加負(fù)荷控制體系，讓其負(fù)荷可以達(dá)到相應(yīng)的平衡，把變頻器的特點(diǎn)調(diào)節(jié)讓其增加柔性；加強(qiáng)機(jī)械設(shè)施的維護(hù)，確保兩電機(jī)負(fù)荷的平均分配。再如，采煤機(jī)空載過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)的速度快且慣性很大，進(jìn)行減速的時(shí)間少，而進(jìn)行減速的過(guò)程中加速度會(huì)上升，變頻器輸出的速度很快。由于采煤機(jī)自身遭到阻力減速比較慢，造成了采煤機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行速度比變頻器輸出功率對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度大，而電機(jī)處于發(fā)電的情況下，變頻器不具備回饋元件[2]。這樣就導(dǎo)致了變頻器支流電路里的電壓上漲，超出了保護(hù)值引發(fā)故障。那么就可以使用以下方式解決：第一，增大額外的制動(dòng)單元，控制好速度；第二，在生產(chǎn)操作的時(shí)候使用空載低速的形式運(yùn)轉(zhuǎn)采煤機(jī)；第三，將變頻器的參數(shù)修正，延長(zhǎng)減速時(shí)間。

2.2 電流超過(guò)承載力引發(fā)的故障

電流超過(guò)承載能力的情況一般包含減速、增速、勻速電流，由于進(jìn)行增速時(shí)電流產(chǎn)生變化的時(shí)間非常短負(fù)荷變得更加劇烈，且負(fù)荷分配不平均，輸出短路等都會(huì)造成電流過(guò)載從而引發(fā)故障。針對(duì)此故障，可以把增速的時(shí)間加長(zhǎng)，并且外加一下耗能制動(dòng)元件，以平均分配負(fù)荷，檢查供電線路等方式對(duì)過(guò)流故障進(jìn)行有效控制。

2.3 參數(shù)設(shè)定的工作故障

首先，設(shè)置參數(shù)，變頻器自出廠時(shí)開(kāi)始參數(shù)值就是比較固定的指標(biāo)，在采用過(guò)程中需要做一個(gè)調(diào)節(jié)。第一，確定好電機(jī)參數(shù)、設(shè)定電機(jī)功率、最大電流、最大電壓、最大功率等。第二，設(shè)定變頻器的開(kāi)啟形式，一般是使用外部端子、通信信號(hào)等方法來(lái)開(kāi)展。第三，設(shè)定變頻器的控制方法，選取對(duì)應(yīng)的速度控制、轉(zhuǎn)矩、PID和別控制形式，確定變頻器的模式，開(kāi)展動(dòng)態(tài)識(shí)別工作。第四，信號(hào)給定形式，一般變頻器指定頻率的選擇類(lèi)型較多，如通信方式、外部給定和電源給定等。其次，參數(shù)設(shè)定解決故障的方式，如果發(fā)生參數(shù)指定故障，應(yīng)查詢(xún)說(shuō)明書(shū)，并依據(jù)其所給定的操作方式按照相關(guān)步驟進(jìn)行。若不可恢復(fù)則需恢復(fù)出廠的數(shù)值，接著在進(jìn)行步驟操作時(shí)，達(dá)到重新設(shè)置的目的。

2.4 設(shè)施發(fā)熱引發(fā)的故障

通常來(lái)說(shuō)，變流器發(fā)熱是由于內(nèi)部的損耗所造成的，在變頻器各部分消耗的過(guò)程中主電路消耗相比于其他部分消耗非常大，大致為95%以上，可是控制電路一般為2%。要想確保變頻器的順利運(yùn)作，需要使用合適的方法來(lái)散熱。第一，設(shè)定散熱風(fēng)扇，在變頻器的內(nèi)部添加風(fēng)扇能夠把變頻器箱體里的熱量統(tǒng)統(tǒng)消除。此外必須對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行監(jiān)督和控制，如果停止運(yùn)行就需暫停工作。第二，將環(huán)境溫度降低。變頻器通常有一個(gè)給定的工作溫度，一般在-10～50℃之間，必須充分滿(mǎn)足這個(gè)條件，確保變頻器的設(shè)定位置擁有充足的空間。進(jìn)行安裝時(shí)需要關(guān)注到四周設(shè)施實(shí)際情況和熱量來(lái)源，嚴(yán)令禁止在不正常的條件下開(kāi)展工作。

3 關(guān)于變頻器的維護(hù)保養(yǎng)分析

變頻器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)時(shí)，因井下場(chǎng)地環(huán)境非常惡劣，對(duì)于變頻器的影響很大，如溫度、濕度、振動(dòng)方面等。要確保變頻器的順利進(jìn)行，一定要對(duì)變頻器進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，而變頻器維護(hù)保養(yǎng)的關(guān)鍵部分就是控制回路、濾波電容器、電源、電解電容器、逆變驅(qū)動(dòng)器等。維護(hù)保養(yǎng)的工作一般可以劃分成定時(shí)維護(hù)和日常維護(hù)，其最終目的在于提早查詢(xún)到發(fā)生異常的情況，消除粉塵、排除不良問(wèn)題等[3]。變頻器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)面板的轉(zhuǎn)換鍵查找變頻器的參數(shù)，如輸出轉(zhuǎn)矩、輸出電流、輸出電壓等。

首先，日常檢查?；緝?nèi)容就是查看鍵盤(pán)面板是否有異常，有沒(méi)有字符不清晰或字符丟失。變頻器和引出電纜有沒(méi)有發(fā)生變色、變形、出現(xiàn)異常的味道，聲音是不是很大，有沒(méi)有振動(dòng)等不正常現(xiàn)象。冷卻風(fēng)扇是否可以順利運(yùn)行，查看變頻器的進(jìn)線電源是否發(fā)生不正常現(xiàn)象，電源的開(kāi)關(guān)是否出現(xiàn)火花，電壓是否正常等。其次，定時(shí)檢查，是為了檢查沒(méi)有暫停運(yùn)行而不能檢查到的地方或者在平時(shí)檢查時(shí)很難發(fā)現(xiàn)的地方。檢查過(guò)程中應(yīng)當(dāng)將電源關(guān)閉，暫停變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)并且卸掉變頻器的外蓋。關(guān)閉電源后主電路濾波電容器上依然存在很高的充電電壓，放電要有一定的時(shí)間，通常是5～10 min。一定要等到充電的指示燈滅了后使用電壓表測(cè)試確定充電電壓小于DC25 V后才可以進(jìn)行檢查。每次維護(hù)結(jié)束后，都應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查有沒(méi)有被遺失的工具，例如螺釘、導(dǎo)線等，最后才可以把變頻器的外蓋改善，復(fù)原，加強(qiáng)通電準(zhǔn)備工作。

4 結(jié)語(yǔ)

采煤機(jī)機(jī)載式變頻器故障較多，要進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，則需要電氣工程相關(guān)技術(shù)人員充分了解、熟悉變頻調(diào)速方面的技術(shù)。使用好變頻器，才能充分發(fā)揮出變頻器當(dāng)中的各項(xiàng)性能，減少變頻器故障維修成本，提高工作效率。

[1]曾永，劉超.采煤機(jī)機(jī)載式變頻器的諧波干擾與抑制[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013（8）：153；158.

[2]袁春雷.淺談采煤機(jī)機(jī)載式變頻器的故障分析與維護(hù)保養(yǎng)[J].中小企業(yè)管理與科技（上半月），2008（2）：75.

[3]畢曉斌.關(guān)于電牽引采煤機(jī)變頻器的故障診斷與維修[J].價(jià)值工程，2014（15）：78-79.