采煤機電控系統常見故障分析及處理對策研究

張 磊

（大同煤礦集團同生精通興旺煤業有限公司，山西大同 037001）

0 引言

近年來，隨著我國高產高效礦井建設的逐步推進與大采高綜采技術的持續發展，很多礦井都應用大功率電牽引采煤機。該種采煤機不僅技術較新、效率較高，而且能實現各種保護功能以及監控顯示功能等。該種采煤機可實現左右滾筒升降、左右牽引、左右截割部啟停等功能，同時還具有截割電機超溫保護、牽引變壓器超溫保護、牽引電機過載保護、瓦斯超限斷電等多種保護功能。該種采煤機的電氣系統可細分為兩部分：電氣控制系統與整機監測系統。其中控制系統主要應用可編程控制器（PLC）與變頻器（DTC）進行配合來實現控制功能；監測系統主要應用工業控制計算機來實現有效監測。現代化電氣系統的應用，一方面讓采煤機更易操作，更易維修，另一方面還可讓采煤機實現無極調速，具有更強牽引力等。圖1為采煤機電氣系統各部件的主要分布圖。

圖1 采煤機電氣系統各部件的主要分布圖

由圖1可知電牽引采煤機的電控系統中應用多個電機，而這些電機大多是由變頻器控制的，對此了解變頻的結構及控制原理也顯得越來越重要[1]。

1 變頻器的結構及控制原理

變頻器的組成部分主要有：整流器部分、濾波器部分、驅動電路部分、綜合保護電路部分以及主令控制中心（MCU/DSP）部分等。在電牽引采煤機中變頻器的控制形式主要以一拖一方式為主，一般用一臺變頻器控制一部電動機，通常人們會用一臺變壓器來給兩臺變頻器同時提供電源，而這兩臺變頻器間一般會用數據線來傳輸信號，以確保兩臺變頻器所牽引的電機達到功率平衡。在采煤機電控系統中，供電系統中的三相交流電應先經整流器整流以及電容器濾波后，變為幅值較固定的直流電壓后，再加在逆變器上。當控制中心發出的控制信號傳輸至主控板后，應由微機控制的集成IGBT逆變模塊輸出頻率與電壓都可變的交流電壓，來為采煤機牽引電機供電，再通過兩臺變頻器各自驅動一臺交流牽引電機，讓這兩臺牽引電機共同作用來讓采煤機實現最終行走[2]。

2 故障分析方法

（1）在實際生產作業中，受礦井惡劣生產條件的影響，加上礦井開采強度的日益增大，電牽引采煤機電控系統時常發生故障，而要想準確判斷并及時處理這些故障，最大限度降低因采煤機電控系統故障而造成的生產損失，首先應對采煤機電控系統的具體工作原理及相關技術性能了如指掌，其次再借助相關技術檢測手段與試驗手段，具體探尋故障的精確位置。

（2）在分析采煤機電控系統故障時，一是應按照從簡到繁以及從明顯到隱蔽的查找順序進行查找，二是可借助液晶顯示屏所顯示的相關故障進行分析，三是可通過仔細觀看故障狀況來尋找故障范圍，以確定出系統故障的大致范圍，若還是無法確定出故障的大致范圍，則應重點檢查各繼電器接點部位，接線端子部位，熔斷器部位以及各插接頭部位以確定出故障的大致范圍，四是努力縮小故障范圍，具體可依據電路原理圖以及具體技術特征，來進一步找出故障點并及時處理故障[3]。

3 常見故障分析與處理對策

（1）電控系統先導回路無法正常啟動。首先應確保上一級負荷開關處于閉合狀態，系統正常送電，應仔細檢查控制箱隔離開關狀態，看其是否處于正常送電位置，牽引手柄是否處于零位以及急停按鈕是否正常彈出是否處于復位狀態，還有啟動按鈕是否正常閉合。若把上述幾點都檢查過后，未發現任何異常，但先導回路仍無法正常啟動，則應開蓋進一步檢查電控系統的測量控制芯線部件，整流二極管部件，截割電機溫控接點部件以及瓦斯檢測閉鎖部件等，看它們是否存在故障，通常經過這樣檢查一般會順利排除采煤機電控系統先導回路無法正常啟動的故障[4]。

（2）按下采煤機1啟后無法自保的故障。出現此故障后，首先應觀察電控箱液晶顯示屏主要顯示什么故障，若電控箱無故障，則應檢查上一級負荷開關配備的自保繼電器是否正常吸合，自保接點是否接觸良好，還應重視檢查測量操作線是否有斷路現象，信號電纜接線端子是否存在松動虛接現象。

（3）按下采煤機2啟后真空接觸器出現“打槍”故障。出現此故障后，首先應檢查系統裝設的真空接觸器是否能正常啟動，電網電壓是否存在較大波動，真空接觸器的維持電壓是否存在欠壓現象，還應檢查真空接觸器電磁鐵與吸力線圈間是否存在異物，電磁鐵反力彈簧是否存在過緊或過松現象，動磁鐵與靜磁鐵間間隙是否過大。具體處理方法：調整真空接觸器維持電壓至正常值，把真空接觸器反力彈簧力度調整合適，把電磁鐵吸合間隙調整合適，及時打掃清理電磁鐵間存在的雜物[5]。

（4）采煤機無法正常牽引。出現此故障后應先檢查牽引按鈕按壓是否到位，觸點接觸是否良好，接線端子是否存在松動虛接情況，再檢查可編程控制器（PLC）的輸入指令信號與輸出指令信號是否正確，若所有指令信號全部正確，接下來應檢查測量控制中心的主控器實際工作狀態是否正常。還應重視檢查三相交流電是否存在缺相現象，電機及相關負荷電纜是否存在接地漏電現象，最后應檢查行走抱閘是否處于完全打開狀以及機械部件是否存在卡堵現象。

（5）端頭站、遙控器無法正常動作。應檢查測量端頭站處的12 V電源正常與否，遙控器電池電壓正常與否，檢查端頭站電纜接線端子是否存在松動現象，執行繼電器回路是否存在斷路現象，輸出信號線路與輸入信號線路是否存在斷線現象，另外還應重視檢查電控系統內部各接點間是否存在內連現象，各線路的兩端是否存在虛接現象[6]。

（6）搖臂無法正常升降。應檢查升降按鈕是否能正常按壓到位，控制搖臂升降作業的直流24V電壓信號是否正常，系統電磁閥線圈有無燒損現象，操作線是否存在虛接松動現象，此外還應檢查泵站輸出壓力是否達標[7]。

（7）存在漏電閉鎖與系統顯示漏電。可用電壓等級合適的兆歐表來對各電機的對地絕緣阻值以及各電纜線的對地絕緣阻值進行測量，若它們的對地絕緣阻值比20kΩ小，系統裝設的漏電閉鎖信號，會及時讓先導回路閉鎖，這樣上一級負荷開關便無法正常送電。這時應仔細檢查電機看其是否存在進水進油受潮現象，負荷電纜是否存在破損現象，若電纜絕緣部分或電機絕緣部分存在損壞，無法及時有效修復，應及時更換電纜與電機[8]。

4 結束語

電控系統為電牽引采煤機的一重要組成部分，它對電牽引采煤機的日常運行起著重要的控制作用。但基于其結構相對較復雜、技術含量相對較高等特點，在處理電牽引采煤機故障時，首先應弄清其電控系統工作原理，應依據系統電路圖與相關技術參數對故障原因進行深入分析；其次應采用一系列行之有效的處理方法進行處理，爭取第一時間排除各類故障；另外，在日常生產作業中，應嚴格按照相關規范操作采煤機，并做好采煤的定期維護保養工作。這樣才能顯著降低采煤機故障，有效提高采煤機運行的連續性、可靠性，進而讓采煤機為企業創造更多經濟效益。