MG400/930-WD 型采煤機在采礦工程中的故障分析

寧文麒

（同煤集團白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037003）

1 故障分析方法

首先對故障分析方法進行了研究，并歸納總結(jié)得到五種常用的故障分析方法。

1.1 監(jiān)測溫度法

監(jiān)測溫度法，顧名思義就是采集采煤機各關(guān)鍵部位的溫度信號來對故障進行分析，但是由于溫度通常在結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生破壞的情況下才會較為明顯。一般性的故障不會出現(xiàn)溫度的突變，但是對采煤機狀態(tài)的監(jiān)測也是一種非常有效的故障分析手段[1-3]。

1.2 振動監(jiān)測法

正常情況下采煤機工作時，其各個部件、結(jié)構(gòu)的振動情況都比較有規(guī)律，可以對振動信號進行分析，這是目前使用較多的手段。振動信號可以比較直觀反應出采煤機故障特征，常常采用對振動信號進行分析的手段，得到信號的幅值等相關(guān)特征值，并據(jù)此可以確定采煤機的故障源[4]。

1.3 鐵譜分析法

該方法就是收集零部件的碎片，依次作為基本參考，據(jù)此可以了解到機械設備的故障，但是它的缺點就在于只能對機械故障進行分析。

1.4 算法故障診斷常見方法

此類方法在實際工程中應用并不多，對于該方法的研究大多是學術(shù)方面的研究，此類方法主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡算法、支持向量機等[5]。

2 MG400930-WD 型采煤機結(jié)構(gòu)

2.1 采煤機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

目前國內(nèi)采煤機種類繁多，也有許多生產(chǎn)采煤機的公司，其中以西安煤礦機械廠設計生產(chǎn)的MG400/930-WD 型采煤機為典型的代表，該型采煤機性能優(yōu)越、可靠性好，得到了采煤行業(yè)的廣泛認可。

該型采煤機整機采用多點擊橫向布置方式，機身可以分為三段，每段之間采用液壓元件進行連接；使用了體積小、可靠性好的水冷系統(tǒng)，有效地保障了采煤機的使用性能；具有PLC 控制功能，可同時實現(xiàn)手動操作、電控和遙控操作。適用采高1.80～3.80 m，煤層傾角≤40°，總裝機功率950 kW，機面的高度為1 635 mm，采煤機牽引速度為0～8.5～14.2 m/min，該型采煤機的主要技術(shù)參數(shù)見表1 所示[6]。

表1 MG400930-WD 型采煤機主要技術(shù)參數(shù)

對該型采煤機的主要結(jié)構(gòu)做簡要說明，采煤機的滾筒與牽引部的動力來自電動機；牽引部是確保采煤機可以在軌道上移動的機構(gòu)；而滾筒是采煤機的采煤工具，滾筒上面裝有截齒，主要作用是對煤層進行剝離。底托架用以固定采煤機，同時托架上具有調(diào)節(jié)搖臂升降的液壓系統(tǒng)。

2.2 采煤機電氣系統(tǒng)

該型采煤機電氣系統(tǒng)主要由截割電機、牽引電機、油泵電機、控制箱、高壓箱、端頭控制站、遙控接收機、瓦斯監(jiān)測儀、防爆照明燈等部件組成。該型采煤機具有安裝維護方便、機載式交流變頻調(diào)速功能，遙控系統(tǒng)功耗低。同時該型采煤機還有故障記錄功能的人機操作界面，縮短了故障查詢的時間，設備保護齊全，增加了系統(tǒng)的使用壽命。

采煤機可以根據(jù)工作面情況的不同或者是用戶的需求，設置相應的兩象或四象變頻器。變頻器的控制電源來自變頻器的直流母線，直流母線電壓通過變頻器的電源板轉(zhuǎn)變成直流24 V，可以為變頻器主控制板的控制與工作提供電源，該型變頻器的原理如下頁圖1 所示。

圖1 變頻器原理結(jié)構(gòu)圖

3 MG400930-WD 型采煤機常見故障及其原因

3.1 結(jié)構(gòu)常見故障及原因

1）滾筒的故障通常是由于工作面地質(zhì)條件差、滾筒的抗磨損能力差，導致滾筒的使用達不到預期設計壽命。

2）搖臂齒輪箱故障。齒輪箱是采煤機故障率最高的區(qū)域，采煤工況載荷變化較大，同時由于齒輪結(jié)構(gòu)材料以及制造工藝的問題，導致齒輪箱故障頻發(fā)。

3）采煤機牽引部故障。牽引部主要由牽引塊、牽引電機、牽引齒輪箱等組成。其中牽引電機是一種常見類型故障，主要故障原因為電機長期高負荷工作，或者是電機繞組老化問題。牽引齒輪箱的故障主要原因是齒輪箱長期工作導致齒輪溫度過高、過度磨損、齒輪箱漏油等。

4）牽引塊故障。牽引塊的故障大約占采煤機總故障率的10%，牽引塊結(jié)構(gòu)相對簡單，故障的主要原因為牽引電流失穩(wěn)、牽引塊潤滑油乳化、結(jié)構(gòu)件磨損破壞以及軸承的相關(guān)故障。

5）采煤機行走部件故障。該故障常見原因有采煤機工作時由于滑動、滑靴嚴重磨損導致采煤機向一側(cè)傾斜，造成重心不穩(wěn)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。

3.2 電氣設備故障及原因

1）按下啟動鍵，整機不工作?？赡茉驗閱佣O管被擊穿或存在斷路；電機的溫度保護裝置運行異常；啟、停按鈕開關(guān)線路電纜出線異常。

2）啟動后，機組不能自保。可能原因為PLC 控制器相應的輸出異常；控制變壓器的高、低熔斷器異常；自保繼電器出現(xiàn)故障、瓦斯超限、電控箱誤發(fā)總停信號、總停按鈕及其線路出現(xiàn)故障、變壓器及截割電機溫度超限。

3）搖臂不能正常上升與下降?？赡茉驗榘粹o、遙控器等輸入信號異常，輸出功能異常；或是電磁閥及其相關(guān)的線路出線故障；制動閥其線路故障；液壓系統(tǒng)壓力、管路異常。

4）電控箱、遙控器不動作。可能原因是電控箱、遙控器電源出現(xiàn)故障；相應的繼電器回路出現(xiàn)故障，電控箱內(nèi)相應的線路出現(xiàn)斷路或連接異常等情況。

5）電控箱、遙控器誤動作。更換遙控器，檢測電控箱能否正常工作，如更換后仍不正常，甩掉電控箱，檢測線路是否存在粘接現(xiàn)象，依次排除故障。

4 MG400930-WD 型常見故障處理

4.1 控制液壓制動器過于發(fā)熱

1）大部分原因是由于油壓過低使內(nèi)外摩擦片間不能脫離接觸，導致制動片之間相互摩擦，產(chǎn)生大量熱量。處理手段：應檢查低壓油路系統(tǒng)及制動器的密封，及時檢查、更換損壞的零部件。

2）摩擦片的質(zhì)量不可靠，形變量大，內(nèi)外摩擦片之間產(chǎn)生了干涉，這時需要及時檢查后更換掉不合格的摩擦片。

3）活塞的裝配具有一定的誤差，導致零部件之間產(chǎn)生相互干涉，使得內(nèi)外摩擦片產(chǎn)生摩擦生熱的現(xiàn)象。

4.2 檢查調(diào)整液壓制動器制動力矩

1）內(nèi)外摩擦片磨損過度，此時需要檢查活塞的行程，如果發(fā)現(xiàn)尺寸已增大至3 mm 以上，應立刻成對更換摩擦片。

2）檢查四片碟形是否存在異常，尤其是彈簧疊加后的自由高度，以及彈簧表面是否有裂紋等。

4.3 檢查并維修電機不能起動

1）檢查定子繞組相間是否短路或接地轉(zhuǎn)子是否斷條，密封裝置是否故障導致電機不能工作，若因漏水、漏電導致絕緣損壞，還應更換O 形圈或骨架油封；

2）負荷過大，應該減輕負荷再次運轉(zhuǎn)。

4.4 避免截割電機溫升過高

1）第一步，應考慮減輕負載，檢查電機熔絲，排除熔絲故障；

2）若出現(xiàn)電機電壓太低的問題，此時應檢查并調(diào)整電壓；

3）檢查相關(guān)的軸承腔，查看軸承是否有松動的情況，定轉(zhuǎn)子裝配有無破壞，若有應及時并加以修復。