煤礦用EBZ260型掘進機電氣系統的故障檢測方法

金志秀

（西山煤電建筑工程集團礦建第二分公司， 山西 太原 030022）

引言

掘進機是煤礦生產中最重要的機電設備之一，其常常處于高粉塵、高電磁干擾以及高溫的惡劣環境中工作，同時還有不規律的強度較高的振動，這些惡劣條件都會對掘進機的機電液系統產生不良影響，使掘進機的故障率提高。為保障掘進機在惡劣條件下正常工作，除開發高可靠性、高性能的機電液系統外，及時、準確、高效的故障檢測方法也必不可少。

1 EBZ260型掘進機電氣系統介紹

EBZ260型掘進機電氣系統主要由主電控箱、操作箱、顯示器、遠程操作箱、電機、傳感器以及其他外圍電氣設備組成（見圖1）。主電控箱是電氣系統控制的核心，其中主要包括主控制器PLC、變頻器、變壓器、斷路器、隔離開關、繼電器、隔離柵等電氣元器件；操作箱是用于控制掘進機動作的設備，操作箱上有電機啟動按鈕、停止按鈕、正轉、反轉、升高、降低等各種控制按鈕；遠程操作箱是用于遠程控制掘進機的設備，其用法與操作箱類似；顯示器是用于顯示掘進機的運行狀態，包括電壓、電流、電機的啟停、故障信息等；掘進機的電機包括轉載電機、油泵電機、截割電機、除塵電機等。傳感器包括油溫傳感器、油位傳感器、傾角傳感器等。其他外圍電氣設備主要有瓦斯斷電儀、急停按鈕、照明燈、語音播放設備等[1-2]。

主控器PLC是EBZ260型掘進機的控制核心，PLC程序控制流程如圖2所示。其中主要流程包括：邏輯控制過程主要是PLC程序邏輯控制過程，如漏電檢測、電機啟停的條件、操作動作條件等；遠程控制過程主要完成對掘進機的遠程控制；與操作箱通訊主要是操作箱獲取主電控箱的數據用于操作箱的控制；與顯示器通訊是指主電控箱將有用數據發送給顯示器箱用于顯示和檢測；與變頻器通訊是完成主控制器對電機的變頻控制過程；保護過程是完成對過載、過流、過熱、兩相粘連、接觸器損壞等檢測盒保護；故障檢測過程是完成對主控器I/O點的檢測以及外圍電氣元器件故障檢測[3]。

圖1 電氣系統組成

圖2 主控制器程序運行流程

2 故障檢測

2.1 故障檢測平臺

EBZ260型掘進機的故障檢測平臺如下頁圖3所示，PLC控制器將掘進機運行時的全部數據通過CAN通訊傳遞給人機界面HMI。在HMI中，將PLC數字量輸入信號、數字量輸出信號以位點的形式顯示出來，當某一個點有故障時，該點將顯示紅色，用以提示故障信息，例如，如果“機體右急停”輸入點不在正確位置或者有故障時，該點將顯示紅色，直接后果是由于“機體右急停”有效，掘進機無法啟動。在人機界面HMI中還列出了電機故障，電機故障的類型主要有過熱、過流、過載、缺相、斷相、兩相粘連等，如圖3所示。所以，油泵電機過載故障，對應點顯示紅色，以提示故障信息。掘進機用到的傳感器主要有油溫傳感器、油位傳感器、電流傳感器以及傾角傳感器，在故障檢測平臺中也列出來傳感器故障。掘進機電控箱的通訊主要有與操作箱的通訊、與遠程控制平臺的通訊、與顯示器的通訊，在故障檢測平臺中也有提示。在故障檢測平臺的最下面一行，會實時提示最新故障信息[4]，如圖3所示。

圖3 掘進機故障檢測平臺

2.2 I/O故障

PLC控制器I/O點出現故障時，需要做如下工作進行確認并且分析：PLC控制器工作是否異常？該工作可以通過查看PLC控制器的運行指示燈來確認；觸點開關是否損壞？該工作可以通過導線短接進行檢測；綜合保護器輸出是否故障；關聯電氣線路是否虛接？該工作可以利用萬用表進行檢測[5]。

2.3 電機故障

電機工作時，電流傳感器實時檢測電機的三相工作電流，PLC將該電流值與標準數值進行比較，可以判斷出電機是否過載、過流、缺相以及斷相，通過電機的溫控開關可以檢測電機是否過熱。如果發生電機故障，PLC會控制對應的繼電器釋放，使電機斷電并停止運行，實現對電機的保護。例如，顯示電機缺相故障時，根據電機工作原理分析，可能的情況有：供電電源缺相、隔離開關缺相運行、接觸器缺相運行、電流傳感器工作異常、電機繞組缺相。在解決該問題時，需要對上述情況一一檢查。

2.4 傳感器故障

傳感器發生故障時，需要做如下工作進行確認并且分析：與傳感器的電氣連線是否異常，該工作可以用萬用表進行檢測；傳感器本身是否損壞；傳感器檢測的對象是否存在，如油位傳感器存在故障時，如果油位傳感器檢測的油箱中沒有液壓油，也會報油位傳感器故障。

2.5 通訊故障

掘進機主電控箱與操作箱、顯示器以及遠程控制的通訊都是通過CAN通訊實現的。如果出現通訊故障時，最有可能存在的問題是：通訊線異常、通訊線的連接點錯誤和通訊設備沒有電源。

3 結語

在掘進機工業性試驗以及實際使用過程中，應用科學合理的故障檢測方法可以非常方便且高效地解決故障問題。實踐證明該故障檢測方法可行、高效。