礦用汽車電氣系統(tǒng)冷卻氣的優(yōu)化

趙金帥

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)對資源需求越來越大，金屬以及煤炭等資源供不應(yīng)求，礦車作為礦產(chǎn)的重要運輸工具，其作用在采礦領(lǐng)域非常重要。本文徹底分析某型號礦車的電氣系統(tǒng)方面的常見故障，并對其做出相應(yīng)判斷，同時分析其結(jié)構(gòu)以及工作原理，提出把增加空氣的凈化率、深度處理冷卻氣從而達到提升冷卻氣純凈程度的裝置，并成功地進行了實施，明顯降低了礦車的電氣系統(tǒng)方面的故障率，徹底優(yōu)化了電氣系統(tǒng)的冷卻器，獲得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：礦車;電氣系統(tǒng);冷卻氣

礦車發(fā)展至今有許多不同種類和品牌，電動輪礦車便是其中一種。它是當今礦山運輸方面的大型礦用設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于煤礦開采、煤礦運輸、電站建設(shè)和港口碼頭建設(shè)等大型施工領(lǐng)域。正是因為電動輪礦車需要長時間處于濃度高的灰塵環(huán)境中進行施工作業(yè)，所以勢必會引起電氣輪上的進氣系統(tǒng)中電氣零部件堆積塵土的情況，堆積塵土容易造成熱量在電氣零部件中無法散去，使得電氣元件達不到設(shè)計使用壽命便提前損壞[1]。電動輪礦車是一種大型設(shè)備，它的動力由柴油機提供，柴油機工作使發(fā)電機產(chǎn)生電流，最終以輪邊電動機的動力來驅(qū)動作業(yè)。電動輪礦車的優(yōu)勢很多，它具有結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、操作容易的特點。但它也有不足之處，在每逢雨雪天氣時便會發(fā)出電氣報警，甚至其中一部分電氣元件會被燒毀，對設(shè)備正常運行造成影響，也不利于施工工程的有序進行。

一、電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及冷卻氣的工作原理

（一）主要結(jié)構(gòu)

電動輪礦車的電氣系統(tǒng)主要由三部分組成，這三個結(jié)構(gòu)部件為發(fā)電機、電器柜以及輪邊驅(qū)動電機。電氣柜中有著操控電動輪正常運行的許多電氣元件，發(fā)電機的位置在電器柜后面，它們之間有專用氣道連通，發(fā)電機 的后側(cè)方分布著兩臺輪邊驅(qū)動電機，它們之間有專用空氣通道連通。礦用車輛的發(fā)動機水循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要包括散熱器、冷卻水泵、風扇、冷卻水泵的進水管、恒溫器和發(fā)動機內(nèi)外格柵等。 散熱器出口處的冷卻劑在冷卻水泵的壓縮下進入發(fā)動機，帶走被加熱部件吸收的多余熱量，并通過恒溫器流向散熱器[2]。在水泵的作用下，曲軸通過皮帶驅(qū)動器驅(qū)動負責冷卻的風扇，冷卻經(jīng)過散熱器的高溫液體。此系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機的最大熱負荷條件設(shè)計的，它無法自動調(diào)整發(fā)動機的散熱要求。同時，它還會增加油耗，增加整臺機器的噪音，對發(fā)動機的動力和經(jīng)濟性造成嚴重影響，并影響駕駛?cè)藛T的舒適度。

（二）工作原理

在電動輪處于工作狀態(tài)時，空氣經(jīng)過電器柜的前后兩側(cè)專門矩形的通道到達電器柜并使電氣元件形成的熱量消失，隨后通過發(fā)電機的轉(zhuǎn)子風扇帶動，使發(fā)電機中的熱量和灰塵散失，最終通過輪邊驅(qū)動電機風道把因電機的碳刷摩擦而產(chǎn)生的熱量經(jīng)尾部排到外面。

二、電氣系統(tǒng)的常見故障以及原因分析

（一）因雨雪等潮濕天氣造成電氣故障

在遇到雨雪等潮濕天氣時，空氣中的水蒸氣含量顯著增加，使空氣濕度很大，這些濕氣進入到電氣系統(tǒng)中的電器柜里，電器柜中的電氣元件恰恰是二極管、調(diào)節(jié)電阻、可控硅和晶閘管，它們要求控制高電壓和低電壓，最高八百伏特，最低二十四伏特，跨度相當大，對精確度要求極高，因此這些元件在工作中容易形成很多熱量，這些熱量必須被排放出去。此時當濕度高的空氣接觸到電氣元件形成的熱量時就會因遇冷產(chǎn)生液化現(xiàn)象，形成小水珠，附著于元件的表面，使得這些元件形成的熱量無法及時排出，熱氣與濕氣結(jié)合就會在電氣柜的內(nèi)部形成一個既熱且濕的環(huán)境[3]。這些熱量積聚會大大減少電氣元件的使用壽命，使得其過早損壞。這些小水珠長期附著于電氣元件的表面也會對其形成腐蝕，造成過早報廢的情況發(fā)生。

（二）冷卻的空氣中有灰塵存在

因為電動輪礦車是礦山的作業(yè)設(shè)備，環(huán)境相對比較惡劣，空氣中會有很多懸浮顆粒通過電氣柜的通道抵達電氣柜之內(nèi)，并在電氣柜中飄落下來依附于電氣元件表面上，這些顆粒和灰塵就算是專門的電氣清潔劑也難以對其進行有效清理，使得電氣元件排出熱量較為困難，電氣元件的壽命因此縮減，使電氣元件過早報廢。

（三）冷卻的空氣溫差大

這會使輪邊驅(qū)動電機和發(fā)電機形成的熱量無法及時排出，降低了使用壽命，也加劇了碳刷和軸承的磨損。發(fā)電機由五部分組成，它們分別是定子、轉(zhuǎn)子、碳刷以及碳刷盒以及轉(zhuǎn)子所連接的風扇[4]。輪邊電機由四部分組成，它們分別是轉(zhuǎn)子、定子、碳刷以及碳刷盒構(gòu)成。轉(zhuǎn)子風扇的主要作用為使電氣柜的進出冷卻氣經(jīng)專門的通道吹入輪邊電機和發(fā)電機，使發(fā)電機達到冷卻的效果，把輪邊電機的碳刷所磨損的灰塵吹到電動輪礦車之外。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子風扇的怠速為每秒七百轉(zhuǎn)，最高可達每秒一千九百轉(zhuǎn)，平均的轉(zhuǎn)速為每秒一千三百轉(zhuǎn)。一旦從電氣柜進入到發(fā)電機中的氣體溫度過高時，輪邊電機和發(fā)電機所產(chǎn)生的熱量就很難排出。高溫的空氣經(jīng)過輪邊電機使轉(zhuǎn)子銅頭和碳刷的磨損程度加深，碳刷的平均使用壽命至少縮短三分之一。

根據(jù)以上分析我們可以知道，一旦進到電氣柜的冷卻氣包含很多灰塵或濕氣的時候，容易對發(fā)電機、輪邊發(fā)電機以及電氣柜造成非常大的危害作用，造成發(fā)電機的有效功率下降，縮短平均使用壽命，增加維修和保養(yǎng)的頻率，加劇輪邊電機的碳刷的磨損，使設(shè)備使用的完好率下降，提高保養(yǎng)和維護成本。

所以，想要解決前面所提及的問題的關(guān)鍵是：在保障冷卻氣進氣量的前提下，把進入到電氣柜中的空氣進行凈化，濾清空氣中的濕氣和灰塵，以此實現(xiàn)優(yōu)化電動輪的電氣系統(tǒng)冷卻氣的作用。

三、電氣系統(tǒng)的冷卻氣的優(yōu)化與改進

電動輪電氣系統(tǒng)優(yōu)化與改進的關(guān)鍵就是濾清進入到電氣柜中的冷卻氣，把空氣中的灰塵及顆粒過濾掉，確保進入到電氣柜中的空氣有高清潔度[5]。所以，應(yīng)該制造電氣柜的專門濾清冷卻氣的設(shè)備來取代以前的矩形進氣道，此優(yōu)化措施的作用是將空氣里的水蒸氣濾除，隔離空氣中的灰塵和顆粒，確保冷卻氣有足夠的氣量和較高的清潔度。此優(yōu)化的裝置由三部分構(gòu)成，它們是過濾石棉網(wǎng)、固定外殼以及固定架。在過濾外殼上設(shè)置百葉窗，這個百葉窗不但能確保有足夠的冷卻氣進入到電氣柜，還能在雨雪等潮濕天氣中避免水分進入電氣柜的氣道的內(nèi)部。固定架的作用是將過濾石棉網(wǎng)固定于電氣柜上，過濾石棉網(wǎng)的作用是把空氣中存在的顆粒與灰塵濾掉，并起到吸附水蒸氣的作用，以此來保障電氣柜內(nèi)部的冷卻氣純度較高[6]。

結(jié)束語：

此改善和優(yōu)化經(jīng)過測試獲得了極佳的效果，不但減少了附著在電氣柜元件上的顆粒和灰塵，降低了在雨雪潮濕天氣時故障燈的報警頻率，而且也有效地保障了電氣元件的平均使用壽命，提高了發(fā)電機的有效率，延長了碳刷的更換使用周期，有效地排出了輪邊電機以及發(fā)電機形成的熱量，使故障發(fā)生的頻次大大減少，保障設(shè)備的有效運行，設(shè)備的整體壽命得以增加，進而為施工設(shè)備的維護與保養(yǎng)成本降低做出了重要貢獻。

參考文獻：

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