蓄電池支架搬運車電控系統(tǒng)研究分析

岳超琦

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

1 前言

隨著蓄電池技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，以蓄電池作為動力系統(tǒng)的支架搬運車發(fā)展迅速。該搬運車主要工作于綜采工作面，做為短距離運輸綜采設(shè)備[1]，而采用傳統(tǒng)的軌道運輸、絞車、提升葫蘆、礦車和其他設(shè)備接力運輸?shù)姆绞揭呀?jīng)無法滿足需求。以神東、神南集團為代表的大型煤炭集團引進使用了以鉛酸電池為動力的鏟車、支架搬運車、運煤車等煤礦用作業(yè)車輛，引進使用至今已接近20 年［2］。近十年來，隨著設(shè)備在不同工況環(huán)境中使用，故障點逐漸暴露出來。

2 蓄電池支架搬運車電控系統(tǒng)簡介

蓄電池支架搬運車電氣系統(tǒng)設(shè)計簡圖如圖1所示，1 臺油泵變頻器、2 臺牽引變頻器由PLC 控制。油泵變頻器控制油泵電機，油泵電機帶動液壓泵，給支架搬運車提供液壓動力，給轉(zhuǎn)向油缸、鏟板舉升油缸、鏟板傾斜油缸、電池傾斜油缸、電池舉升油缸、絞車等提供液壓動力。牽引變頻器控制牽引電機，分別控制蓄電池支架搬運車的2個前部電機和2 個后部電機，驅(qū)動支架搬運車前進和后退。PLC 控制器與變頻器以及變頻器之間采用CAN 通訊模式[3]。PLC 控制器控制前燈、后燈、急停開關(guān)、瓦斯、接地故障、聲光報警、電機熱敏電阻等。顯示屏顯示運行模式、運行方向、電池電壓、里程、車速、手柄操作方式、踏板深度、變頻器各參數(shù)等，通過CAN 通信進行數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 蓄電池支架搬運車電氣系統(tǒng)設(shè)計簡圖

3 蓄電池支架搬運車設(shè)備占比調(diào)研

以神東公司為例，據(jù)調(diào)研，各類車型中蓄電池支架搬運車占15%（見圖2）。神東公司為降低煤礦污染排放，減小排放量，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保[4，5]，推行以蓄電池作為動力系統(tǒng)的支架搬運車，減少使用搭載柴油機的支架搬運車。預(yù)測蓄電池支架搬運車的使用率將大幅提高。

圖2 神東公司各類車型統(tǒng)計

4 蓄電池支架搬運車故障調(diào)研

神東公司各類車型中蓄電池支架搬運車有50 余臺，據(jù)統(tǒng)計，機械系統(tǒng)的故障率占10%，液壓系統(tǒng)的故障率占15%，而電控系統(tǒng)故障率達到60%，主要有斷路器頻繁跳閘、編碼器信號丟失、行走電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、泵電機高溫等故障[6-9]。

5 蓄電池支架搬運車故障分析

5.1 元器件間信號干擾

原因：電控箱內(nèi)部的漏電流傳感器受變頻器高頻信號干擾誤動作，導(dǎo)致頻繁跳閘。

解決措施：更換成抗干擾能力更好的漏電流傳感器，并將其輸出信號接入PLC，進行濾波處理，避免頻繁跳閘。

5.2 接收到的信號不連續(xù)

經(jīng)過對踏板深度與轉(zhuǎn)速關(guān)系的分析，結(jié)合蓄電池支架搬運車實際工作狀況，分析得出：油門信號直接發(fā)送給變頻器，變頻器接收到的是離散的頻率信號，具體見圖3。

圖3 踏板深度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖

解決措施：對程序進行優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)用新的算法，既解決車速不穩(wěn)情況，又凸顯改造亮點，凸顯智能化、科技化水平高。

5.3 變頻器、PLC 控制器等配件落后

故障情況：變頻器、PLC 控制器等配件落后。原因分析：2015 年國產(chǎn)蓄電池支架搬運車首次投入使用，填補了國內(nèi)支架搬運車以蓄電池作為動力源的空缺。配件結(jié)構(gòu)布置不合理，故障頻發(fā)。

解決措施：對變頻器重新選型設(shè)計、對PLC控制器重新選型。