電牽引采煤機的電氣故障及處理分析

摘 要：在煤礦綜采工作中，電牽引采煤機為主要設(shè)備，負(fù)責(zé)破煤和裝煤工作，在中厚與厚煤層中應(yīng)用廣泛。文章以電牽引采煤機為研究對象，從電牽引采煤機的構(gòu)成與運行原理入手，結(jié)合工作案例，分析電牽引采煤機的電氣故障及處理要點，為煤礦企業(yè)合理應(yīng)用電牽引采煤機提供理論與實踐幫助。

關(guān)鍵詞：電牽引采煤機;電氣故障;變頻器

中圖分類號：TD421.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0161-02

0引言

電牽引采煤機可實現(xiàn)機械化采煤，達成降本增效的目標(biāo)。但由于煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，影響因素較多，使電牽引采煤機在運行過程中故障頻發(fā)，影響煤礦綜采工作效率與質(zhì)量。在電牽引采煤機故障中，電氣故障出現(xiàn)的頻率最高，對其開展分析，具有鮮明現(xiàn)實意義。

1電牽引采煤機分析

1.1電牽引采煤機構(gòu)成

本文以目前煤礦井下作業(yè)應(yīng)用廣泛的MG650/1620-WD型采煤機為例，介紹電牽引采煤機的構(gòu)成，為電牽引采煤機的故障原理分析奠定基礎(chǔ)。該型號的采煤機配置多個電機與變頻器，實現(xiàn)變頻調(diào)速，屬于新型無鏈電牽引采煤機。在電牽引采煤機中，電氣系統(tǒng)包括電氣控制箱、截割電機、牽引電機、破碎電機、泵電機及相應(yīng)的操作控制裝置等，通過TDECS控制系統(tǒng)進行電牽引采煤機電氣系統(tǒng)的控制，保障電牽引采煤機正常運行。

1.2電牽引采煤機運行原理

在電牽引采煤機運行中，內(nèi)部設(shè)置的先導(dǎo)回路控制順槽磁力啟動器，與3300V主電源連接，將一部分電壓和電流傳輸至高壓腔，通過隔離開關(guān)傳輸至真空接觸器，利用該器件完成電機操作，如截割電機、破碎電機與泵電機等。同時，另一部分電壓和電流傳輸至變壓器腔，將3300V電源轉(zhuǎn)變?yōu)?00V電源，為牽引系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供動力。牽引系統(tǒng)屬于變頻調(diào)速系統(tǒng)，共配置兩臺變頻器，分別負(fù)責(zé)左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)的牽引工作。在整個電牽引采煤機中，計算機系統(tǒng)為核心部分，負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)與保護，如電機溫度保護、瓦斯斷電控制與無線遙控等，實現(xiàn)準(zhǔn)確的割煤、牽引及調(diào)速[1]。

2電牽引采煤機電氣故障及處理

雖然目前煤礦采用的電牽引采煤機較為先進，運行穩(wěn)定性與可靠性有顯著提升，但受煤礦井下復(fù)雜環(huán)境影響，電牽引采煤機仍舊表現(xiàn)出多種電氣故障，影響綜采工作面的正常生產(chǎn)作業(yè)。本文選擇幾種代表性電氣故障，對其原因與處理方法進行分析。

2.1啟動故障

在電牽引采煤機應(yīng)用中，啟動故障包括主啟不能啟動、啟動不自保及不能二次啟動。其中，主啟不能啟動故障在下文電機故障中分析，這里不再贅述。

2.1.1啟動不自保故障

在電牽引采煤機中，PLC中設(shè)置自?；芈?，實現(xiàn)采煤機的自動運行。啟動不自保故障出現(xiàn)后，運維人員首先檢查PLC中的自保點，觀察其是否處于閉合狀態(tài)。如果閉合，則說明PLC正常運行;反之，則說明PLC存在故障，可通過更換主控器方式排除故障。如果更換主控器后仍存在啟動不自保故障，運維人員需排查瓦斯檢測裝置，觀察其指示燈亮起狀況，如果電源指示燈亮起，則表明瓦斯檢測裝置正常運行，需通過萬用表排查瓦斯檢測裝置的輸出點。輸出點閉合，則表明瓦斯檢測裝置正常，故障原因為PLC參數(shù)設(shè)置不合理;輸出點未閉合，則表明瓦斯檢測裝置存在故障，需更換。

2.1.2不能二次啟動故障

不能二次啟動故障的出現(xiàn)原因較多，運維人員可按照如下流程逐一排查：

首先，排查隔離開關(guān)及常開點。在電牽引采煤機中，隔離開關(guān)與微動行程開關(guān)的常開點閉合狀況，會影響接觸器閉合狀況，進而引發(fā)二啟故障。

然后，排查真空接觸器。如果隔離開關(guān)與常開點均處于閉合狀態(tài)，則需排查真空接觸器，運維人員可將真空接觸器和220V電源連接，觀察其吸合狀態(tài)。如果吸合，則表明真空接觸器無故障;反之，則表明其存在故障，需更換。

最后，排查PLC的輸出模塊與高壓箱的控制回路，通過短接線短接方式排查，觀察真空接觸器吸合狀態(tài)。如果吸合，則表明回路無故障，故障位于控制中心，通過觀察PLC輸入與輸出指示燈，判斷故障原因;反之，則說明回路存在斷路或接線錯誤。

2.1.3故障案例

在某煤礦綜采面，企業(yè)選用MG320/710-WD2電牽引采煤機，在井下作業(yè)中，采煤機表現(xiàn)出間歇性不能啟動故障，時而正常運行割煤;時而出現(xiàn)啟動跳閘現(xiàn)象。運維人員排查后，發(fā)現(xiàn)采煤機的供電系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)變化，影響采煤機運行。運維人員通過電纜更換、加固接頭與調(diào)整電壓等方式，排除故障，保障采煤機正常啟動與運行。

2.2牽引故障

在電牽引采煤機運行中，牽引系統(tǒng)的故障表現(xiàn)為牽送后變頻器不得電、不能牽引、牽引不自保。

2.2.1牽送后變頻器不得電故障

牽送后變頻器不得電，牽引系統(tǒng)不能正常運行，采煤機停止作業(yè)，導(dǎo)致該故障的主要原因為牽電裝置吸合問題，影響吸合效果的因素有以下四種：其一，PLC的輸出模塊故障，可通過顯示屏的指示燈或萬用表判斷;其二，牽電裝置出現(xiàn)機械故障，如電纜破損、電纜接觸不良等，可通過萬用表逐一排查，找出機械故障位置;其三，PLC的電源線連接錯誤，運維人員可將空氣開關(guān)位置接入的電源線對調(diào)，觀察對調(diào)后牽電裝置是否吸合，分析電源線是否連接錯誤;其四，牽電接觸器故障，在上述故障原因均排除后，可以判斷故障由牽電接觸器引起，可通過更換器件排除故障。

2.2.2不能牽引故障

該故障表現(xiàn)如下：變頻器得電后，作業(yè)人員控制操作按鈕，電牽引采煤機不能牽引。運維人員首先將控制連接電纜拔下，與短接線連接，觀察此時電牽引采煤機能否正常牽引。如果可以，則故障區(qū)域為PLC;反之，則需通過萬用表逐一排查控制連接電纜，找出其破損或短路位置。同時，運維人員也可通過近控方式牽引采煤機，觀察其都否能夠正常牽引。如果可以，則說明故障點為外部線路;反之，則說明變頻器存在故障，需更換。

2.2.3牽引不自保故障

該故障的表現(xiàn)如下：在作業(yè)人員控制操作按鈕停止后，采煤機不能持續(xù)行走，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于PLC中存在牽停信號，使采煤機始終表現(xiàn)出牽停操作，運維人員需仔細排查控制板的牽停按鈕，觀察其是否被卡阻[2]。

2.2.4故障案例分析

在某煤礦的綜采面，電牽引采煤機在運行期間出現(xiàn)不能牽引現(xiàn)象，運維人員排查發(fā)現(xiàn)，控制信號未能正確接收，更換主控器后，故障排除，電牽引采煤機正常運行。

2.3電機故障

在電牽引采煤機應(yīng)用中，常見的電機故障包括電機啟動故障與電機發(fā)熱故障。

2.3.1電機啟動故障

在電牽引采煤機運行中，導(dǎo)致電機啟動故障的原因有多種，如斷路、線路接地、器件損壞或PLC故障等。就此，運維人員在處理故障時，需結(jié)合故障原因，依次排除。

首先，排除線路與器件。運維人員可觀察先導(dǎo)按鈕指示燈，如果指示燈呈現(xiàn)亮起狀態(tài)，則表明器件正常運行;反之，則表明線路斷路或器件損壞，依次檢查線路運行狀況、接地二極管及三級開關(guān)等器件運行狀況，明確故障原因，更換損壞器件。

然后，判斷PLC的二啟輸入信息，該信息不完整，會影響電機的正常啟動。如果PLC的輸入燈未亮起，則表明PLC的輸入模塊線路或二啟按鈕存在故障，需更換損壞設(shè)備。

最后，排除PLC的器件。如果PLC的輸入信息完整，則說明故障存在于PLC中，運維人員可通過Y13燈，判斷故障原因。如果Y13燈亮起，則說明PLC器件存在故障，運維人員需依次檢查電源空氣開關(guān)、真空接觸器等器件，更換損壞設(shè)備，排除故障。

2.3.2電機發(fā)熱故障

在電牽引采煤機運行期間，如果作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)電機溫度過高，則表明電牽引采煤機電機出現(xiàn)發(fā)熱故障，導(dǎo)致發(fā)熱故障的主要原因為冷卻水管路堵塞或電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障，降低電機散熱能力。對于堵塞引起的發(fā)熱故障，運維人員可打開冷卻水的出水口，觀察出水口的水流量，如果水流量明顯偏小，則說明該管路存在堵塞現(xiàn)象，運維人員可對堵塞的冷卻水管進行反向連接處理，并通過反沖方式清除堵塞物質(zhì)。如果反沖方式未能有效排除故障，則說明該管路的堵塞現(xiàn)象較為嚴(yán)重，運維人員可通過液壓支架開展高壓反沖，將高壓乳化液為反沖液體，切實清理管路的堵塞物質(zhì)，保障冷卻水管正常運行，提高電機散熱能力，實現(xiàn)電機發(fā)熱故障的有效排除[3]。

對于電機結(jié)構(gòu)問題引起的發(fā)熱故障，運維人員需逐一排查電機結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)電機器件存在的異常。

2.3.3故障案例分析

在某煤礦的新安裝工作面，試運行過程中，發(fā)現(xiàn)電牽引采煤機的電機離合把手位置存在嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象。運維人員逐一檢查冷卻水管，發(fā)現(xiàn)冷卻水管正常運行。排查電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)電機的離合蓋和軸承密封套間的空間較小，導(dǎo)致二者在運行過程中出現(xiàn)碰撞，引起發(fā)熱故障。運維人員將離合蓋下方的加墊圈進行加高處理，擴大運行空間，電機不再出現(xiàn)發(fā)熱故障。

2.4搖臂故障

2.4.1故障分析

在電牽引采煤機運行中，搖臂故障表現(xiàn)為搖臂無故自動移動或搖臂不能正常動作。

第一，搖臂無故自動移動故障。在電牽引采煤機運行中，搖臂可能會在無人工操作情況下，出現(xiàn)上升或下降現(xiàn)象，該故障的原因有三種，運維人員需逐一排查。其一，PLC輸入模塊的電氣板路接點粘連;其二，PLC繼電器是否正常運行;其三，PLC電磁閥或控制線路是否正常運行。

第二，搖臂不能正常動作故障。在電牽引采煤機運行中，作業(yè)人員控制搖臂動作，而搖臂未按照控制指令上升或下降，該故障的原因有三種，運維人員需逐一排查。其一，搖臂系統(tǒng)的按鈕或遠程控制器出現(xiàn)故障;其二，PLC的輸入或輸出模塊故障;其三，電氣系統(tǒng)故障，可通過顯示屏的亮燈狀況判斷。如果顯示屏的綠燈不亮，則表明電氣系統(tǒng)未接受控制指令，需排查電氣系統(tǒng);如果顯示屏的紅燈亮起，則說明搖臂系統(tǒng)的液壓換向閥或電磁閥出現(xiàn)故障。在找出故障原因后，更換故障器件，即可排除故障[4]。

2.4.2故障案例

在某煤礦綜采工作面，電牽引采煤機搖臂出現(xiàn)升降不正常現(xiàn)象，時而穩(wěn)定升降，時而不能升降。運維人員排查發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)的主油箱內(nèi)存在空氣，導(dǎo)致調(diào)高泵出現(xiàn)吸油不足或吸空問題。針對該故障，運維人員將液壓系統(tǒng)的油箱注滿油，并將放棄螺堵拔下，排出主油箱內(nèi)的空氣，保障調(diào)高泵正常運行，控制搖臂正常作業(yè)。

3結(jié)語

綜上所述，在電牽引采煤機運行過程中，存在啟動故障、牽引故障、電機故障與搖臂故障，運維人員需根據(jù)故障表現(xiàn)，分析故障原因;再根據(jù)故障原因，逐一排查，明確故障位置與具體原因，采取更換器件、調(diào)整運行參數(shù)等措施，排除故障，保障電牽引采煤機穩(wěn)定可靠運行。

參考文獻

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[3] 張海濱.采煤機常見電氣故障的原因分析與防范措施[J].陜西煤炭，2018，37（S1）：141-142+111.

[4] 李俊霞.MG400/920—WD采煤機電氣系統(tǒng)故障案例分析[J].山東煤炭科技，2017（11）：122-124.

收稿日期：2020-03-01

作者簡介：馬君（1977—），男，陜西神木人，本科，機電工程師，研究方向：礦山設(shè)備維修。