煤礦用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)的故障檢測方法

金志秀

（西山煤電建筑工程集團(tuán)礦建第二分公司， 山西 太原 030022）

引言

掘進(jìn)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中最重要的機(jī)電設(shè)備之一，其常常處于高粉塵、高電磁干擾以及高溫的惡劣環(huán)境中工作，同時還有不規(guī)律的強(qiáng)度較高的振動，這些惡劣條件都會對掘進(jìn)機(jī)的機(jī)電液系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，使掘進(jìn)機(jī)的故障率提高。為保障掘進(jìn)機(jī)在惡劣條件下正常工作，除開發(fā)高可靠性、高性能的機(jī)電液系統(tǒng)外，及時、準(zhǔn)確、高效的故障檢測方法也必不可少。

1 EBZ260型掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)介紹

EBZ260型掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)主要由主電控箱、操作箱、顯示器、遠(yuǎn)程操作箱、電機(jī)、傳感器以及其他外圍電氣設(shè)備組成（見圖1）。主電控箱是電氣系統(tǒng)控制的核心，其中主要包括主控制器PLC、變頻器、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、繼電器、隔離柵等電氣元器件；操作箱是用于控制掘進(jìn)機(jī)動作的設(shè)備，操作箱上有電機(jī)啟動按鈕、停止按鈕、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、升高、降低等各種控制按鈕；遠(yuǎn)程操作箱是用于遠(yuǎn)程控制掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備，其用法與操作箱類似；顯示器是用于顯示掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電壓、電流、電機(jī)的啟停、故障信息等；掘進(jìn)機(jī)的電機(jī)包括轉(zhuǎn)載電機(jī)、油泵電機(jī)、截割電機(jī)、除塵電機(jī)等。傳感器包括油溫傳感器、油位傳感器、傾角傳感器等。其他外圍電氣設(shè)備主要有瓦斯斷電儀、急停按鈕、照明燈、語音播放設(shè)備等[1-2]。

主控器PLC是EBZ260型掘進(jìn)機(jī)的控制核心，PLC程序控制流程如圖2所示。其中主要流程包括：邏輯控制過程主要是PLC程序邏輯控制過程，如漏電檢測、電機(jī)啟停的條件、操作動作條件等；遠(yuǎn)程控制過程主要完成對掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程控制；與操作箱通訊主要是操作箱獲取主電控箱的數(shù)據(jù)用于操作箱的控制；與顯示器通訊是指主電控箱將有用數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器箱用于顯示和檢測；與變頻器通訊是完成主控制器對電機(jī)的變頻控制過程；保護(hù)過程是完成對過載、過流、過熱、兩相粘連、接觸器損壞等檢測盒保護(hù)；故障檢測過程是完成對主控器I/O點(diǎn)的檢測以及外圍電氣元器件故障檢測[3]。

圖1 電氣系統(tǒng)組成

圖2 主控制器程序運(yùn)行流程

2 故障檢測

2.1 故障檢測平臺

EBZ260型掘進(jìn)機(jī)的故障檢測平臺如下頁圖3所示，PLC控制器將掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行時的全部數(shù)據(jù)通過CAN通訊傳遞給人機(jī)界面HMI。在HMI中，將PLC數(shù)字量輸入信號、數(shù)字量輸出信號以位點(diǎn)的形式顯示出來，當(dāng)某一個點(diǎn)有故障時，該點(diǎn)將顯示紅色，用以提示故障信息，例如，如果“機(jī)體右急停”輸入點(diǎn)不在正確位置或者有故障時，該點(diǎn)將顯示紅色，直接后果是由于“機(jī)體右急?！庇行В蜻M(jìn)機(jī)無法啟動。在人機(jī)界面HMI中還列出了電機(jī)故障，電機(jī)故障的類型主要有過熱、過流、過載、缺相、斷相、兩相粘連等，如圖3所示。所以，油泵電機(jī)過載故障，對應(yīng)點(diǎn)顯示紅色，以提示故障信息。掘進(jìn)機(jī)用到的傳感器主要有油溫傳感器、油位傳感器、電流傳感器以及傾角傳感器，在故障檢測平臺中也列出來傳感器故障。掘進(jìn)機(jī)電控箱的通訊主要有與操作箱的通訊、與遠(yuǎn)程控制平臺的通訊、與顯示器的通訊，在故障檢測平臺中也有提示。在故障檢測平臺的最下面一行，會實(shí)時提示最新故障信息[4]，如圖3所示。

圖3 掘進(jìn)機(jī)故障檢測平臺

2.2 I/O故障

PLC控制器I/O點(diǎn)出現(xiàn)故障時，需要做如下工作進(jìn)行確認(rèn)并且分析：PLC控制器工作是否異常？該工作可以通過查看PLC控制器的運(yùn)行指示燈來確認(rèn)；觸點(diǎn)開關(guān)是否損壞？該工作可以通過導(dǎo)線短接進(jìn)行檢測；綜合保護(hù)器輸出是否故障；關(guān)聯(lián)電氣線路是否虛接？該工作可以利用萬用表進(jìn)行檢測[5]。

2.3 電機(jī)故障

電機(jī)工作時，電流傳感器實(shí)時檢測電機(jī)的三相工作電流，PLC將該電流值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較，可以判斷出電機(jī)是否過載、過流、缺相以及斷相，通過電機(jī)的溫控開關(guān)可以檢測電機(jī)是否過熱。如果發(fā)生電機(jī)故障，PLC會控制對應(yīng)的繼電器釋放，使電機(jī)斷電并停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的保護(hù)。例如，顯示電機(jī)缺相故障時，根據(jù)電機(jī)工作原理分析，可能的情況有：供電電源缺相、隔離開關(guān)缺相運(yùn)行、接觸器缺相運(yùn)行、電流傳感器工作異常、電機(jī)繞組缺相。在解決該問題時，需要對上述情況一一檢查。

2.4 傳感器故障

傳感器發(fā)生故障時，需要做如下工作進(jìn)行確認(rèn)并且分析：與傳感器的電氣連線是否異常，該工作可以用萬用表進(jìn)行檢測；傳感器本身是否損壞；傳感器檢測的對象是否存在，如油位傳感器存在故障時，如果油位傳感器檢測的油箱中沒有液壓油，也會報(bào)油位傳感器故障。

2.5 通訊故障

掘進(jìn)機(jī)主電控箱與操作箱、顯示器以及遠(yuǎn)程控制的通訊都是通過CAN通訊實(shí)現(xiàn)的。如果出現(xiàn)通訊故障時，最有可能存在的問題是：通訊線異常、通訊線的連接點(diǎn)錯誤和通訊設(shè)備沒有電源。

3 結(jié)語

在掘進(jìn)機(jī)工業(yè)性試驗(yàn)以及實(shí)際使用過程中，應(yīng)用科學(xué)合理的故障檢測方法可以非常方便且高效地解決故障問題。實(shí)踐證明該故障檢測方法可行、高效。