礦用汽車電氣系統(tǒng)冷卻氣的優(yōu)化

趙金帥

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)對資源需求越來越大，金屬以及煤炭等資源供不應求，礦車作為礦產的重要運輸工具，其作用在采礦領域非常重要。本文徹底分析某型號礦車的電氣系統(tǒng)方面的常見故障，并對其做出相應判斷，同時分析其結構以及工作原理，提出把增加空氣的凈化率、深度處理冷卻氣從而達到提升冷卻氣純凈程度的裝置，并成功地進行了實施，明顯降低了礦車的電氣系統(tǒng)方面的故障率，徹底優(yōu)化了電氣系統(tǒng)的冷卻器，獲得了很好的效果。

關鍵詞：礦車;電氣系統(tǒng);冷卻氣

礦車發(fā)展至今有許多不同種類和品牌，電動輪礦車便是其中一種。它是當今礦山運輸方面的大型礦用設備之一，廣泛應用于煤礦開采、煤礦運輸、電站建設和港口碼頭建設等大型施工領域。正是因為電動輪礦車需要長時間處于濃度高的灰塵環(huán)境中進行施工作業(yè)，所以勢必會引起電氣輪上的進氣系統(tǒng)中電氣零部件堆積塵土的情況，堆積塵土容易造成熱量在電氣零部件中無法散去，使得電氣元件達不到設計使用壽命便提前損壞[1]。電動輪礦車是一種大型設備，它的動力由柴油機提供，柴油機工作使發(fā)電機產生電流，最終以輪邊電動機的動力來驅動作業(yè)。電動輪礦車的優(yōu)勢很多，它具有結構合理、性能可靠、操作容易的特點。但它也有不足之處，在每逢雨雪天氣時便會發(fā)出電氣報警，甚至其中一部分電氣元件會被燒毀，對設備正常運行造成影響，也不利于施工工程的有序進行。

一、電氣系統(tǒng)的結構以及冷卻氣的工作原理

（一）主要結構

電動輪礦車的電氣系統(tǒng)主要由三部分組成，這三個結構部件為發(fā)電機、電器柜以及輪邊驅動電機。電氣柜中有著操控電動輪正常運行的許多電氣元件，發(fā)電機的位置在電器柜后面，它們之間有專用氣道連通，發(fā)電機 的后側方分布著兩臺輪邊驅動電機，它們之間有專用空氣通道連通。礦用車輛的發(fā)動機水循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要包括散熱器、冷卻水泵、風扇、冷卻水泵的進水管、恒溫器和發(fā)動機內外格柵等。 散熱器出口處的冷卻劑在冷卻水泵的壓縮下進入發(fā)動機，帶走被加熱部件吸收的多余熱量，并通過恒溫器流向散熱器[2]。在水泵的作用下，曲軸通過皮帶驅動器驅動負責冷卻的風扇，冷卻經(jīng)過散熱器的高溫液體。此系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機的最大熱負荷條件設計的，它無法自動調整發(fā)動機的散熱要求。同時，它還會增加油耗，增加整臺機器的噪音，對發(fā)動機的動力和經(jīng)濟性造成嚴重影響，并影響駕駛人員的舒適度。

（二）工作原理

在電動輪處于工作狀態(tài)時，空氣經(jīng)過電器柜的前后兩側專門矩形的通道到達電器柜并使電氣元件形成的熱量消失，隨后通過發(fā)電機的轉子風扇帶動，使發(fā)電機中的熱量和灰塵散失，最終通過輪邊驅動電機風道把因電機的碳刷摩擦而產生的熱量經(jīng)尾部排到外面。

二、電氣系統(tǒng)的常見故障以及原因分析

（一）因雨雪等潮濕天氣造成電氣故障

在遇到雨雪等潮濕天氣時，空氣中的水蒸氣含量顯著增加，使空氣濕度很大，這些濕氣進入到電氣系統(tǒng)中的電器柜里，電器柜中的電氣元件恰恰是二極管、調節(jié)電阻、可控硅和晶閘管，它們要求控制高電壓和低電壓，最高八百伏特，最低二十四伏特，跨度相當大，對精確度要求極高，因此這些元件在工作中容易形成很多熱量，這些熱量必須被排放出去。此時當濕度高的空氣接觸到電氣元件形成的熱量時就會因遇冷產生液化現(xiàn)象，形成小水珠，附著于元件的表面，使得這些元件形成的熱量無法及時排出，熱氣與濕氣結合就會在電氣柜的內部形成一個既熱且濕的環(huán)境[3]。這些熱量積聚會大大減少電氣元件的使用壽命，使得其過早損壞。這些小水珠長期附著于電氣元件的表面也會對其形成腐蝕，造成過早報廢的情況發(fā)生。

（二）冷卻的空氣中有灰塵存在

因為電動輪礦車是礦山的作業(yè)設備，環(huán)境相對比較惡劣，空氣中會有很多懸浮顆粒通過電氣柜的通道抵達電氣柜之內，并在電氣柜中飄落下來依附于電氣元件表面上，這些顆粒和灰塵就算是專門的電氣清潔劑也難以對其進行有效清理，使得電氣元件排出熱量較為困難，電氣元件的壽命因此縮減，使電氣元件過早報廢。

（三）冷卻的空氣溫差大

這會使輪邊驅動電機和發(fā)電機形成的熱量無法及時排出，降低了使用壽命，也加劇了碳刷和軸承的磨損。發(fā)電機由五部分組成，它們分別是定子、轉子、碳刷以及碳刷盒以及轉子所連接的風扇[4]。輪邊電機由四部分組成，它們分別是轉子、定子、碳刷以及碳刷盒構成。轉子風扇的主要作用為使電氣柜的進出冷卻氣經(jīng)專門的通道吹入輪邊電機和發(fā)電機，使發(fā)電機達到冷卻的效果，把輪邊電機的碳刷所磨損的灰塵吹到電動輪礦車之外。發(fā)電機的轉子風扇的怠速為每秒七百轉，最高可達每秒一千九百轉，平均的轉速為每秒一千三百轉。一旦從電氣柜進入到發(fā)電機中的氣體溫度過高時，輪邊電機和發(fā)電機所產生的熱量就很難排出。高溫的空氣經(jīng)過輪邊電機使轉子銅頭和碳刷的磨損程度加深，碳刷的平均使用壽命至少縮短三分之一。

根據(jù)以上分析我們可以知道，一旦進到電氣柜的冷卻氣包含很多灰塵或濕氣的時候，容易對發(fā)電機、輪邊發(fā)電機以及電氣柜造成非常大的危害作用，造成發(fā)電機的有效功率下降，縮短平均使用壽命，增加維修和保養(yǎng)的頻率，加劇輪邊電機的碳刷的磨損，使設備使用的完好率下降，提高保養(yǎng)和維護成本。

所以，想要解決前面所提及的問題的關鍵是：在保障冷卻氣進氣量的前提下，把進入到電氣柜中的空氣進行凈化，濾清空氣中的濕氣和灰塵，以此實現(xiàn)優(yōu)化電動輪的電氣系統(tǒng)冷卻氣的作用。

三、電氣系統(tǒng)的冷卻氣的優(yōu)化與改進

電動輪電氣系統(tǒng)優(yōu)化與改進的關鍵就是濾清進入到電氣柜中的冷卻氣，把空氣中的灰塵及顆粒過濾掉，確保進入到電氣柜中的空氣有高清潔度[5]。所以，應該制造電氣柜的專門濾清冷卻氣的設備來取代以前的矩形進氣道，此優(yōu)化措施的作用是將空氣里的水蒸氣濾除，隔離空氣中的灰塵和顆粒，確保冷卻氣有足夠的氣量和較高的清潔度。此優(yōu)化的裝置由三部分構成，它們是過濾石棉網(wǎng)、固定外殼以及固定架。在過濾外殼上設置百葉窗，這個百葉窗不但能確保有足夠的冷卻氣進入到電氣柜，還能在雨雪等潮濕天氣中避免水分進入電氣柜的氣道的內部。固定架的作用是將過濾石棉網(wǎng)固定于電氣柜上，過濾石棉網(wǎng)的作用是把空氣中存在的顆粒與灰塵濾掉，并起到吸附水蒸氣的作用，以此來保障電氣柜內部的冷卻氣純度較高[6]。

結束語：

此改善和優(yōu)化經(jīng)過測試獲得了極佳的效果，不但減少了附著在電氣柜元件上的顆粒和灰塵，降低了在雨雪潮濕天氣時故障燈的報警頻率，而且也有效地保障了電氣元件的平均使用壽命，提高了發(fā)電機的有效率，延長了碳刷的更換使用周期，有效地排出了輪邊電機以及發(fā)電機形成的熱量，使故障發(fā)生的頻次大大減少，保障設備的有效運行，設備的整體壽命得以增加，進而為施工設備的維護與保養(yǎng)成本降低做出了重要貢獻。

參考文獻：

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[3]兆春華.礦用電動輪汽車電氣系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)[J].礦用汽車，1992（2）：43-44.

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