EBZ 型掘進機截割裝置故障診斷研究

郝潔康

（霍州煤電集團騰暉煤業(yè)有限責任公司，山西 臨汾 041000）

引言

礦用懸臂式掘進機是煤礦巷道掘進的重要設備，由于礦井掘進過程中工作環(huán)境惡劣，粉塵及水霧的存在使得掘進機截割質量差、工作強度高、截割效率低，所以對懸臂式采煤機進行優(yōu)化設計是必要的，此前眾多學者對煤礦掘進機電控系統(tǒng)結構、影響電控系統(tǒng)可靠性因素進行了介紹及研究，通過定性和定量分析方法，從系統(tǒng)安全性、PLC 可靠性、電磁抗干擾性和環(huán)境適應性四個方面對掘進機電控系統(tǒng)可靠性提出了具體建議。為此，馬蘭礦針對礦用掘進機的工作載荷相對較大，且使用周期比較長，磨損和老化的趨勢比較明顯，因此需要科學合理的應用方法和維護技術才能避免故障產(chǎn)生嚴重影響。對此，應該提升掘進機的設備利用率，以保障礦井開采效率，降低運行和維護的成本。相關單位也應針對性制定與礦用掘進機本身相關的各類系統(tǒng)故障分析和維護保養(yǎng)要點。

1 礦用掘進機的常見故障類型

掘進機在各類工程項目，尤其是在煤礦項目當中得到了廣泛應用，且我國本身是煤炭生產(chǎn)大國，此類設備的使用頻率非常高。因此，設備的安全穩(wěn)定與故障問題得到了相關企業(yè)的高度關注。

1.1 電氣故障

礦用掘進機的電氣設備相對先進，同時為了確保系統(tǒng)體積的壓縮性能，采取了集中控制與保護措施以增強系統(tǒng)的可靠性和科學性。例如PLC 技術就是電氣系統(tǒng)的主要技術類型，控制著整個機械的運行過程，因此整個系統(tǒng)常見的故障與PLC 存在著密切聯(lián)系。

在正常工作狀態(tài)下，如果PLC 輸出出現(xiàn)問題，則需要考慮綜合保護器是否產(chǎn)生輸出故障、線路是否有虛接情況、自保節(jié)點是否損壞等，諸如此類的問題都會導致機械運行過程受到干擾。此外接觸器線圈和繼電器線圈無法導通問題也應該被納入考慮范疇之中，包括線圈過載燒毀、電氣線路短路、繼電器損壞等都屬于這一故障的范圍。一般而言出現(xiàn)短路或是繼電器損壞問題可以利用某些精密儀器進行檢測，例如使用萬用表對PLC 的輸出狀態(tài)進行判斷。

在正常狀態(tài)下，電氣系統(tǒng)當中的控制接觸器可以維持吸合過程，但如果電壓過低，則接觸器的吸合性能下降，特別是電氣線路當中有比較大功率的機械設備時這一現(xiàn)象更加明顯。針對此類問題，最好選擇以獨立的線路對功率較大的機械進行供電，從而避免電壓異常下降。如果電氣線路在比較惡劣的環(huán)境下長期使用，還會因此產(chǎn)生絕緣層受損和漏電問題。因而要考慮更換絕緣性能比較差的線路避免安全風險[1]。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

礦用掘進機當中的主要動力系統(tǒng)就是液壓系統(tǒng)，但液壓系統(tǒng)在井下的惡劣環(huán)境當中本身就可能出現(xiàn)故障。通常情況下完整的液壓系統(tǒng)包括動力部分、執(zhí)行部分、控制部分和輔助部分等，液壓系統(tǒng)的常見故障包括油溫過高、液壓油進入空氣或其他輔助元件的功能問題。液壓系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下油溫不超過60℃，因為溫度過高必然導致液壓油經(jīng)過節(jié)流小孔的流量增加，導致運行正常的部件速度變得緩慢，同時還會因此加快密封裝置的磨損程度。要避免此類問題應考慮減少人為不規(guī)范操作。

但對于液壓油當中本身存在雜質的問題，則要采取其他控制措施，例如井下的環(huán)境可能讓液壓油當中進入很多雜質，元件動作性能受損之后系統(tǒng)當中的壓力增加，會讓液壓油的滲漏系統(tǒng)面臨破壞風險。

而某些輔助元件的故障問題產(chǎn)生的直接影響就是讓礦用掘進機的運轉非常緩慢，且多伴有明顯雜音。掘進機液壓系統(tǒng)結構示意圖如圖1 所示。

圖1 掘進機液壓系統(tǒng)結構示意圖

2 礦用掘進機的日常故障檢修與保養(yǎng)

煤礦工作的礦用掘進機多在地下進行掘進工作，很少有地面作業(yè)的情況，但井下的工作環(huán)境比較復雜，對于日常的檢修維護工作而言壓力較大，具體的維護保養(yǎng)技術可以圍繞以下方面進行。

2.1 日常管理維護

在掘進作業(yè)之前要對礦用掘進機油箱狀態(tài)進行檢查，確保沒有產(chǎn)生物理損傷，還要對油箱內(nèi)的油量和油品質作出檢查，確定是否需要補充和更換。此外，對于傳動部件、軸承等需要潤滑的部位要檢查潤滑油池內(nèi)的液位和品質情況，確保滿足工作要求。正式工作前對運動部件進行檢查，判定是否出現(xiàn)異常的振動、噪聲情況，在滿足力矩要求后，再對可能出現(xiàn)的液壓油路問題、壓力不足問題進行處理和調(diào)整。綜合來看整個液壓系統(tǒng)、電動機和伸縮臂等都要進行檢查，才能將掘進機的運轉過程整體優(yōu)化，保障機器的使用周期，按照相關規(guī)定定期地在傳動部位增加干凈且品質高的潤滑油[2]。

2.2 定期維修

定期維修主要指的是礦用掘進機在運行一段時間后的定期檢查，例如行走減速機工作2 000 h 后、泵站用齒輪箱使用5 000 h 以后等。而一般來說一年半至兩年左右的時間就要進行一次大型檢查，每次工作面轉移前也需要對礦用掘進機進行中型維修工作，以確保設備能夠滿足日常工作要求，不產(chǎn)生某些難以預料的故障問題。

2.3 PLC 故障及處理措施

PLC 變頻控制器是控制系統(tǒng)的核心，EBZ 型懸臂式掘進機在運行過程中易發(fā)生信號接收不穩(wěn)定、無法接收信號等故障，造成懸臂掘進機無法按照指令要求進行工作。當懸臂掘進機在運行工況下發(fā)生PLC 無輸出指令時，往往通過檢查綜合保護器控制界面按鈕或檢查系統(tǒng)顯示狀態(tài)來尋找故障，可以將PC 輸端短路來檢査PLC 是否損壞。

2.4 過載保護模塊故障分析及處理措施

電機保護模塊電源通過交流互感器獲得信號來判斷電機是否過載，但在實際生產(chǎn)過程中EBZ 型懸臂式掘進機電機保護模塊經(jīng)常出現(xiàn)故障，出現(xiàn)過載保護動作且頻繁啟停動作，對電氣系統(tǒng)內(nèi)部元件損壞嚴重。對此機掘一隊研究決定，可通過以下兩個方面對模塊是否真過載進行判斷：

1）觀察計算機數(shù)據(jù)查看過載值，對比之前正常情況下的過載數(shù)值是否有異常。

2）在設備空載情況下對設備進行試驗，如在空載作用下系統(tǒng)仍然顯示過載而停機表明系統(tǒng)模塊有故障，需及時更換，并與之前異常過載數(shù)值進行比對。

2.5 系統(tǒng)維護保養(yǎng)

各個系統(tǒng)維護保養(yǎng)當中，潤滑系統(tǒng)是需要高度關注的系統(tǒng)，合理的潤滑設計能夠避免設備出現(xiàn)生銹、磨損問題，同時降低摩擦產(chǎn)生的熱量。例如潤滑油當中有水存在，油箱會產(chǎn)生水晶狀的油，進入空氣時存在泡沫狀油，存在氧化或污染問題時潤滑油顏色會變黑等。掘進機的潤滑在規(guī)定的時間和使用環(huán)境下要定期更換，避免產(chǎn)生過度磨損或是非正常的停機檢修問題[3]。

對于液壓系統(tǒng)來說，需確保液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，例如補油時油箱內(nèi)部要有足夠的液壓油才能夠啟動補油系統(tǒng)，也應做好對液壓油清潔程度的廣泛關注。對于長期使用的過濾器濾芯等部件要定期更換，觀察液壓油冷卻器是否能保持正常工作狀態(tài)。

電氣系統(tǒng)維護是最為關鍵的環(huán)節(jié)，電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)嚴格按照《防爆電氣設備制造檢驗規(guī)程》的有關要求進行，定期將管線區(qū)域內(nèi)的所有污染物或雜物全部清理完畢，檢查隔爆面、腐蝕問題。另外每次電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)時還要檢查配電箱體是否有物理損傷，例如操作按鈕的靈活程度、開關手柄的性能、繼電器、斷路器工作狀態(tài)等。如果表面出現(xiàn)損傷，輕微狀態(tài)進行修補，嚴重時直接全部更換外殼等[4-6]。

3 結語

礦用掘進機在提升煤礦產(chǎn)量方面意義重大，諸如此類的機械設備需要保障其正常狀態(tài)避免產(chǎn)生故障問題而停工。本次研究對礦用掘進機的常見故障問題進行了分析，然后從日常保養(yǎng)的角度探討了某些問題的預防措施。在后續(xù)的工作實踐環(huán)節(jié)，煤礦的工作壓力將進一步增加，掘進機本身的日常維護、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等也需要采取更加嚴格的技術保護手段來維持穩(wěn)定運作。