淺談掘進機電氣控制系統(tǒng)的運行維護與故障排除

摘要:在采礦企業(yè)，掘進機作為重要的生產(chǎn)設備之一，而電氣系統(tǒng)是掘進機整機的重要組成部分，電氣系統(tǒng)的可靠運行是整機正常工作的保證。因此，加深對電氣控制系統(tǒng)維護與管理的認識，迅速排除出現(xiàn)的故障，是礦山掘進機正常運行，礦山生產(chǎn)順利進行的重要保障。

關(guān)鍵詞:礦山掘進機 電氣控制系統(tǒng) 工作原理 維護檢查

0 引言

隨著采礦企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)和信息化管理時代的到來，掘進機電氣控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并逐漸成為掘進機科技含量最高和技術(shù)創(chuàng)新最快的部分。加深對礦用掘進機電氣設備使用、維護的認識與管理，對提高其使用的安全穩(wěn)定性意義重大。

1 礦用掘進機電氣控制系統(tǒng)的工作原理

當前我國礦用掘進機的整機裝機功率通常在350kW以上，系統(tǒng)采用交流1140V供電，根據(jù)掘進機性能要求，電氣控制系統(tǒng)應具備對電動機的控制和保護、液壓系統(tǒng)的控制、掘進機照明、報警、急停等輔助設備的控制等功能。

1.1 傳感器的設置 礦用掘進機的常用的控制電路保護及電機保護功能主要包括:漏電閉鎖檢測、短路、缺相、過載及控制電路、漏電保護等，傳感器主要是為控制系統(tǒng)檢測掘進機關(guān)鍵元部件狀態(tài)而設置，傳感器通常安裝在電控箱外。當前的傳感器大多是通過光電隔離后的數(shù)字信號進行通訊，這大大提高其抗干擾能力，接線也更為方便。由于先進的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)普遍被采用，使得接口實現(xiàn)統(tǒng)一，為今后技術(shù)升級和增加其他檢測裝置帶來了方便。掘進機上通常會設置的傳感器有:電流互感器、油溫油位傳感器、冷卻水量傳感器和油路壓力傳感器等，這些均是保證掘進機正常工作的重要方法。

1.2 執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)主要由礦用本安型電磁閥、電液比例閥和隔爆型三相異步電動機構(gòu)成。掘進機常用的液壓動作(前、后行走，鏟板升、降，后支撐升、降等動作)通過控制電磁閥來進行，而切割臂的擺動則由電液比例閥進行控制，通過對切割電機電流的檢測進而控制電液比例閥的工作電壓(或電流)實現(xiàn)擺動速度的控制，以防止電機長時處于過載狀態(tài)。電動機包括油泵電機，切割電機及裝運電機，其中裝、運電機有兩臺同型號電機共同工作，并可正、反轉(zhuǎn)。在設計中主要考慮各電機開啟順序和相互之間的閉鎖關(guān)系，除了進行軟件對各電機邏輯控制外，還設置了裝、運電機正、反轉(zhuǎn)之間的硬電路閉鎖。

1.3 人機界面 人機界面包括大屏幕液晶顯示器和操控按鈕，安裝在隔爆兼本質(zhì)安全型操作箱內(nèi)，液晶顯示器與控制器以現(xiàn)場總線方式通訊，全面及時的將電氣控制系統(tǒng)所有檢測和運行數(shù)據(jù)展現(xiàn)給掘進機操作人員以便更好的操作設備，同時還能為技術(shù)人員提供系統(tǒng)故障信息和數(shù)據(jù)分析，操控按鈕包含了所有電機的開、停，電磁閥的控制按鈕。這種人機界面與電控箱分離的設計可使掘進機操作人員專注于整機控制而不用關(guān)心控制系統(tǒng)具體運行過程，同時操作箱設有數(shù)據(jù)接口，可將液晶顯示器所有顯示數(shù)據(jù)通過井下工控網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)送至地面。

1.4 輔助設備 輔助設備包括無線遙控裝置、機器照明裝置、預警設置及瓦斯斷電裝置等。無線遙控裝置設有各液壓動作按鈕，在安全狀態(tài)下可以操作機器實現(xiàn)各種動作;照明燈宜選用防震隔爆型，瓦斯斷電裝置配合前級磁力起動器在瓦斯超限情況可下切斷本機的供電，及時消除安全隱患。

2 礦用掘進機電氣系統(tǒng)的維護與檢查

2.1 礦用掘進機電氣系統(tǒng)的維護 由于掘進機常常處于井下工作，其電氣設備的密封、絕緣、運行溫度、衛(wèi)生清潔、接線端子及接線柱的銹蝕和緊固情況等因素對電氣設備的正常安全運行非常重要。搞好掘進機的正常維護是一項復雜的工作。因此，在掘進機組上從事維修工作應注重下面幾個原則性的問題:

首先要確定問題，其中包括設備的異常指示、異常動作，異常動作是突然發(fā)生還是逐漸發(fā)生，以及可以觀察到的任何可見故障等。

其次要分離并確定不能正常工作的構(gòu)件，根據(jù)原理圖確認哪些構(gòu)件可能引起故障;根據(jù)對問題的清楚的定性，確定哪一個構(gòu)件或哪些構(gòu)件最可能引起問題;隔離或繞開最可能發(fā)生問題的構(gòu)件，檢查系統(tǒng)功能，以確定構(gòu)件是否為不能正常工作，可采用同樣的方法進行多次檢查，直到找到發(fā)生問題的構(gòu)件。在判斷檢查時不要由于方法簡單，就忽視甚至不加以采納執(zhí)行。

然后是解決問題，矯正設備的非正常工作狀態(tài)，如果可能的話，應確定構(gòu)件不能正常工作的原因;由于系統(tǒng)其他故障可能引起設備異常動作，僅僅修理或更換一個構(gòu)件可能暫時緩解了問題，而引發(fā)的基本故障仍未排除;矯正任何可能引起設備非正常工作的其他問題;應盡可能修理缺陷構(gòu)件，不能修好時，則予以更換;最后，還應進行必要的系統(tǒng)檢測，以確保系統(tǒng)運行參數(shù)的恰當設定。

2.2 礦用掘進機電氣設備的檢查 檢查電氣設備的門、翻板、接線端蓋是否關(guān)好和蓋嚴，把手有無松動、脫落和損壞，端子螺絲有無松動，密封是否完好。若有，應及時修補和更換，保證外部灰塵和水不進入電氣設備內(nèi)。對主變應隨時檢查冷卻供水與散熱情況，從各個方位仔細監(jiān)聽其運行聲音是否正常。氮氣壓力按儀表標定單位的要求是否工作在正常的工作范圍內(nèi)，主變溫度是否超為合理區(qū)域;隔離開關(guān)動靜觸頭間有無其它異常現(xiàn)象，鎖銷有無脫落。在掘進時電氣維護人員應巡視檢查以上項目特別是變壓器的溫升狀況。

3 礦用掘進機電氣系統(tǒng)常見的幾個故障與排除

3.1 漏電繼電器損壞出現(xiàn)的癥狀及解決辦法 在掘進機電氣系統(tǒng)中漏電繼電器既是檢漏繼電器又是漏電復位繼電器，所以此繼電器如果出現(xiàn)故障直接的征兆即是漏電，確保供電線路中沒有漏電現(xiàn)象時就有可能是漏電繼電器故障，工作時因為某種瞬間絕緣值低造成漏電顯示，但是如果漏電復位繼電器正常情況下都會對其復位動作，如不能則故障。另外就是檢漏本身通過一個6kΩ的電阻在進行檢測，如果電阻或者漏電繼電器存在問題則直接就造成漏地不能正常工作。其解決方法只能更換配件。

3.2 過載保護模塊燒毀出現(xiàn)的癥狀及解決方案 電機過載保護模塊是通過交流互感器獲得信號進行分析的電器元件，當其出現(xiàn)故障前期常會有不定期出現(xiàn)停機的現(xiàn)象發(fā)生，每次電腦顯示過載，之后又恢復正常，如果經(jīng)常出現(xiàn)這樣的狀況就會影響正常的生產(chǎn)，增加機器的啟動頻率，對機器各個電氣部件都是一種考驗，要想準確地判斷主要通過兩個方面:①觀察電腦的存儲記錄，②空載狀況下運行機組，如果在空載的狀況下仍出現(xiàn)過載跳電則說明過載保護模塊出現(xiàn)故障，解決方案一是更換新配件，另外就是對過載保護模塊進行調(diào)整。當然，調(diào)整的先決條件是保證其沒有損壞而是數(shù)值有變化或不適合工作條件下的要求。

3.3 PR1先導繼電器故障后出現(xiàn)的癥狀及解決辦法 PR1繼電器是直接控制泵電機啟動的中間先導繼電器，在工作過程中如果出現(xiàn)故障，它所控制的輔助觸點PR1-1不能正常工作，時而閉合時而斷開，有時也會因為機器工作振動太大，造成PR1-1觸點不穩(wěn)定，這就會造成泵電機在工作過程中突然斷電，然后重新啟動仍然可以正常工作，這樣的軟故障使維護者很難判斷，從而造成了機組的工作效率降低，影響了井下的正常生產(chǎn)。解決的方案是:當出現(xiàn)此類問題后針對PR1繼電器進行更換;或者可以間隔一段時間對電器系統(tǒng)進行強制性檢修。

4 結(jié)語

電氣控制系統(tǒng)為整個掘進機提供動力源，控制掘進機各臺電機及其配套機械部件的正常運行與安全。因此，加強對其的管理、維護，以及對出現(xiàn)的故障及時排除，是提高掘進機整體工作效率與安全生產(chǎn)的重要措施。

參考文獻:

[1]賈有生《掘進機電氣系統(tǒng)保護及故障診斷研究》[J] 山西煤炭管理干部學院學報 2008(4);

[2]張波《煤礦掘進機電氣系統(tǒng)的發(fā)展》[J] 電氣開關(guān) 2009(6);

[3]武勝斌《MK3掘進機電氣系統(tǒng)常見問題分析》[J] 煤礦機械 2009(7).