采煤機(jī)電控系統(tǒng)常見故障分析及處理對策研究

張 磊

（大同煤礦集團(tuán)同生精通興旺煤業(yè)有限公司，山西大同 037001）

0 引言

近年來，隨著我國高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的逐步推進(jìn)與大采高綜采技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，很多礦井都應(yīng)用大功率電牽引采煤機(jī)。該種采煤機(jī)不僅技術(shù)較新、效率較高，而且能實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能以及監(jiān)控顯示功能等。該種采煤機(jī)可實(shí)現(xiàn)左右滾筒升降、左右牽引、左右截割部啟停等功能，同時還具有截割電機(jī)超溫保護(hù)、牽引變壓器超溫保護(hù)、牽引電機(jī)過載保護(hù)、瓦斯超限斷電等多種保護(hù)功能。該種采煤機(jī)的電氣系統(tǒng)可細(xì)分為兩部分：電氣控制系統(tǒng)與整機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。其中控制系統(tǒng)主要應(yīng)用可編程控制器（PLC）與變頻器（DTC）進(jìn)行配合來實(shí)現(xiàn)控制功能；監(jiān)測系統(tǒng)主要應(yīng)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測?，F(xiàn)代化電氣系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面讓采煤機(jī)更易操作，更易維修，另一方面還可讓采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，具有更強(qiáng)牽引力等。圖1為采煤機(jī)電氣系統(tǒng)各部件的主要分布圖。

圖1 采煤機(jī)電氣系統(tǒng)各部件的主要分布圖

由圖1可知電牽引采煤機(jī)的電控系統(tǒng)中應(yīng)用多個電機(jī)，而這些電機(jī)大多是由變頻器控制的，對此了解變頻的結(jié)構(gòu)及控制原理也顯得越來越重要[1]。

1 變頻器的結(jié)構(gòu)及控制原理

變頻器的組成部分主要有：整流器部分、濾波器部分、驅(qū)動電路部分、綜合保護(hù)電路部分以及主令控制中心（MCU/DSP）部分等。在電牽引采煤機(jī)中變頻器的控制形式主要以一拖一方式為主，一般用一臺變頻器控制一部電動機(jī)，通常人們會用一臺變壓器來給兩臺變頻器同時提供電源，而這兩臺變頻器間一般會用數(shù)據(jù)線來傳輸信號，以確保兩臺變頻器所牽引的電機(jī)達(dá)到功率平衡。在采煤機(jī)電控系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)中的三相交流電應(yīng)先經(jīng)整流器整流以及電容器濾波后，變?yōu)榉递^固定的直流電壓后，再加在逆變器上。當(dāng)控制中心發(fā)出的控制信號傳輸至主控板后，應(yīng)由微機(jī)控制的集成IGBT逆變模塊輸出頻率與電壓都可變的交流電壓，來為采煤機(jī)牽引電機(jī)供電，再通過兩臺變頻器各自驅(qū)動一臺交流牽引電機(jī)，讓這兩臺牽引電機(jī)共同作用來讓采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)最終行走[2]。

2 故障分析方法

（1）在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，受礦井惡劣生產(chǎn)條件的影響，加上礦井開采強(qiáng)度的日益增大，電牽引采煤機(jī)電控系統(tǒng)時常發(fā)生故障，而要想準(zhǔn)確判斷并及時處理這些故障，最大限度降低因采煤機(jī)電控系統(tǒng)故障而造成的生產(chǎn)損失，首先應(yīng)對采煤機(jī)電控系統(tǒng)的具體工作原理及相關(guān)技術(shù)性能了如指掌，其次再借助相關(guān)技術(shù)檢測手段與試驗(yàn)手段，具體探尋故障的精確位置。

（2）在分析采煤機(jī)電控系統(tǒng)故障時，一是應(yīng)按照從簡到繁以及從明顯到隱蔽的查找順序進(jìn)行查找，二是可借助液晶顯示屏所顯示的相關(guān)故障進(jìn)行分析，三是可通過仔細(xì)觀看故障狀況來尋找故障范圍，以確定出系統(tǒng)故障的大致范圍，若還是無法確定出故障的大致范圍，則應(yīng)重點(diǎn)檢查各繼電器接點(diǎn)部位，接線端子部位，熔斷器部位以及各插接頭部位以確定出故障的大致范圍，四是努力縮小故障范圍，具體可依據(jù)電路原理圖以及具體技術(shù)特征，來進(jìn)一步找出故障點(diǎn)并及時處理故障[3]。

3 常見故障分析與處理對策

（1）電控系統(tǒng)先導(dǎo)回路無法正常啟動。首先應(yīng)確保上一級負(fù)荷開關(guān)處于閉合狀態(tài)，系統(tǒng)正常送電，應(yīng)仔細(xì)檢查控制箱隔離開關(guān)狀態(tài)，看其是否處于正常送電位置，牽引手柄是否處于零位以及急停按鈕是否正常彈出是否處于復(fù)位狀態(tài)，還有啟動按鈕是否正常閉合。若把上述幾點(diǎn)都檢查過后，未發(fā)現(xiàn)任何異常，但先導(dǎo)回路仍無法正常啟動，則應(yīng)開蓋進(jìn)一步檢查電控系統(tǒng)的測量控制芯線部件，整流二極管部件，截割電機(jī)溫控接點(diǎn)部件以及瓦斯檢測閉鎖部件等，看它們是否存在故障，通常經(jīng)過這樣檢查一般會順利排除采煤機(jī)電控系統(tǒng)先導(dǎo)回路無法正常啟動的故障[4]。

（2）按下采煤機(jī)1啟后無法自保的故障。出現(xiàn)此故障后，首先應(yīng)觀察電控箱液晶顯示屏主要顯示什么故障，若電控箱無故障，則應(yīng)檢查上一級負(fù)荷開關(guān)配備的自保繼電器是否正常吸合，自保接點(diǎn)是否接觸良好，還應(yīng)重視檢查測量操作線是否有斷路現(xiàn)象，信號電纜接線端子是否存在松動虛接現(xiàn)象。

（3）按下采煤機(jī)2啟后真空接觸器出現(xiàn)“打槍”故障。出現(xiàn)此故障后，首先應(yīng)檢查系統(tǒng)裝設(shè)的真空接觸器是否能正常啟動，電網(wǎng)電壓是否存在較大波動，真空接觸器的維持電壓是否存在欠壓現(xiàn)象，還應(yīng)檢查真空接觸器電磁鐵與吸力線圈間是否存在異物，電磁鐵反力彈簧是否存在過緊或過松現(xiàn)象，動磁鐵與靜磁鐵間間隙是否過大。具體處理方法：調(diào)整真空接觸器維持電壓至正常值，把真空接觸器反力彈簧力度調(diào)整合適，把電磁鐵吸合間隙調(diào)整合適，及時打掃清理電磁鐵間存在的雜物[5]。

（4）采煤機(jī)無法正常牽引。出現(xiàn)此故障后應(yīng)先檢查牽引按鈕按壓是否到位，觸點(diǎn)接觸是否良好，接線端子是否存在松動虛接情況，再檢查可編程控制器（PLC）的輸入指令信號與輸出指令信號是否正確，若所有指令信號全部正確，接下來應(yīng)檢查測量控制中心的主控器實(shí)際工作狀態(tài)是否正常。還應(yīng)重視檢查三相交流電是否存在缺相現(xiàn)象，電機(jī)及相關(guān)負(fù)荷電纜是否存在接地漏電現(xiàn)象，最后應(yīng)檢查行走抱閘是否處于完全打開狀以及機(jī)械部件是否存在卡堵現(xiàn)象。

（5）端頭站、遙控器無法正常動作。應(yīng)檢查測量端頭站處的12 V電源正常與否，遙控器電池電壓正常與否，檢查端頭站電纜接線端子是否存在松動現(xiàn)象，執(zhí)行繼電器回路是否存在斷路現(xiàn)象，輸出信號線路與輸入信號線路是否存在斷線現(xiàn)象，另外還應(yīng)重視檢查電控系統(tǒng)內(nèi)部各接點(diǎn)間是否存在內(nèi)連現(xiàn)象，各線路的兩端是否存在虛接現(xiàn)象[6]。

（6）搖臂無法正常升降。應(yīng)檢查升降按鈕是否能正常按壓到位，控制搖臂升降作業(yè)的直流24V電壓信號是否正常，系統(tǒng)電磁閥線圈有無燒損現(xiàn)象，操作線是否存在虛接松動現(xiàn)象，此外還應(yīng)檢查泵站輸出壓力是否達(dá)標(biāo)[7]。

（7）存在漏電閉鎖與系統(tǒng)顯示漏電?？捎秒妷旱燃壓线m的兆歐表來對各電機(jī)的對地絕緣阻值以及各電纜線的對地絕緣阻值進(jìn)行測量，若它們的對地絕緣阻值比20kΩ小，系統(tǒng)裝設(shè)的漏電閉鎖信號，會及時讓先導(dǎo)回路閉鎖，這樣上一級負(fù)荷開關(guān)便無法正常送電。這時應(yīng)仔細(xì)檢查電機(jī)看其是否存在進(jìn)水進(jìn)油受潮現(xiàn)象，負(fù)荷電纜是否存在破損現(xiàn)象，若電纜絕緣部分或電機(jī)絕緣部分存在損壞，無法及時有效修復(fù)，應(yīng)及時更換電纜與電機(jī)[8]。

4 結(jié)束語

電控系統(tǒng)為電牽引采煤機(jī)的一重要組成部分，它對電牽引采煤機(jī)的日常運(yùn)行起著重要的控制作用。但基于其結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜、技術(shù)含量相對較高等特點(diǎn)，在處理電牽引采煤機(jī)故障時，首先應(yīng)弄清其電控系統(tǒng)工作原理，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)電路圖與相關(guān)技術(shù)參數(shù)對故障原因進(jìn)行深入分析；其次應(yīng)采用一系列行之有效的處理方法進(jìn)行處理，爭取第一時間排除各類故障；另外，在日常生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范操作采煤機(jī)，并做好采煤的定期維護(hù)保養(yǎng)工作。這樣才能顯著降低采煤機(jī)故障，有效提高采煤機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性、可靠性，進(jìn)而讓采煤機(jī)為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。