MT5500 電動輪礦用重型卡車電制動系統升級改造

劉捍疆

（國家能源集團準格爾能源集團有限責任公司 設備維修中心 內蒙古 鄂爾多斯 017100）

國能準能集團哈爾烏素露天煤礦現有MT5500礦用電動輪自卸卡車37 臺，是礦區內主要的黃土巖石剝離運輸設備。由于使用年限的增加，加之設備的正常磨損與老化，關鍵零部件的設計和質量都存在技術缺陷，比如卡車電制動情況下接觸器引發電氣柜火災的技術缺陷。這些技術缺陷不僅會對其運輸質量造成不利影響，同時也存在一定的安全隱患。為實現煤炭運輸質量與安全的良好保障，通過全面了解MT5500 礦用卡車電制動的構成和工作原理以及技術缺陷，并進行科學升級改造，有效克服由于傳統技術缺陷所導致的MT5500AC 礦用自卸卡車的運行問題，滿足煤礦的實際應用與發展需求。

1 MT5500 礦用重型卡車制動系統的工作原理

1）MT5500 電動輪礦用重型卡車制動系統的組成結構。MT5500 重型礦用卡車是由2 個三相交流電動輪驅動的，卡車的主要制動方式有工作制動，電制動即動態制動，裝載制動。其中工作制動，裝載制動是依靠液壓系統來制動的，動態制動是依靠電動輪將動能轉化為電能來制動的[1]。動態制動作為MT5500重型礦用卡車的重要電氣系統組成之一，主要由左右電動輪，變頻器，整流器，接觸器B1、B2、B3，電阻柵，電阻柵風機以及24 V 電氣控制系統組成。

2）MT5500 電動輪礦用重型卡車制動系統的工作原理。當MT5500 重型礦用卡車在重載下坡和會車時，當司機踩下電制動踏板通過動態制動來控制車速或減速時，電動輪卡車2 個電動輪輪馬達由行走的牽引狀態電動機轉換為電制動的發電機，電動輪會把礦用卡車的動態動能轉化為電能，發出三相交流電，交流電能通過整流器變成直流電能[2]，最后通過電阻柵把直流電能轉化為熱能，熱能通過電阻柵風機進入大氣中，從而完成電制動全過程。當重型卡車下坡車速過快時或者需要減速時，緩慢踩下電制動踏板，卡車中央控制系統收到電制動踏板信號給交流電動輪發出信號[3]，電制動開始工作，電動輪的輪馬達由牽引驅動狀態下的電動機轉換為發電機，進行能耗制動，發電機可以產生足夠的磁場而開始發電。當發電機開始發電，發電機就可以自勵。發電機產生的三相交流電輸出后經各自的3 組相位模塊進行逆變，然后再通過三相橋式整流器的作用轉換為平滑的直流電，把直流電輸回到直流電路中[4]。同時，控制系統通過控制接觸器閉合，電阻柵電阻與直流電路接通。這樣電阻柵把電動機產生的電能轉化為熱能消耗掉。通過電阻柵風機把電阻柵上轉化的熱能吹散到大氣中。電制動狀態下電阻柵是直流電路的負載，礦用重型卡車將減速直到停止。卡車速度減速到0 時，牽引交流發電機發出三相交流電通過整流器輸出直流電流，再經過逆變器變成頻率和電壓可控的三相交流電[5]。提供給每個電動輪產生合適的旋轉扭矩，使礦車不需要摩擦制動就可以駐車，實現從扭矩控制到速度控制的平穩過渡，進而實現卡車的制動效果。

3）MT5500 電動輪礦用重型卡車電制動系統中接觸器的工作原理。MT5500 礦用重型卡車有3 個接觸器，B1 接觸器控制電阻柵風機吸合和電阻柵R5和R6，B2 接觸器控制電阻柵R3 和R4，B3 接觸器控制電阻柵R1 和R2，接觸器是MT5500 卡車的動態制動的重要系統組成部分之一，主要由接觸器、反饋控制開關、控制接觸器吸合的繼電器K11、K12、K13，以及A5 模塊組成。接觸器由24 V 電氣柜內繼電器K11、K12、K13 和反饋控制板TB5 以及控制模塊A5 來控制。當司機緩慢踩下動態制動踏板時，模塊A5 會接收到動態制動信號，模塊A5 中8、10、12模塊會由原來的斷路狀態變為通路狀態從而形成閉合回路，此時控制接觸器工作的K11、K12、K13 3 個繼電器正常工作[6]。由于K11、K12、K13 的線圈得到24 V 電源，所以K11、K12、K13 的常開觸點閉合，此時接觸器B1、接觸器B2、接觸器B3 形成回路開始工作，把電動輪電制動產生的能量通過電阻柵和電阻柵風機排到大氣中。

2 MT5500 礦用重型卡車制動系統的缺陷

1）MT5500 電動輪礦用重型自卸卡車長15.39 m，寬9.45 m，高7.67 m，空車質量223 t，額定載重量326 t。卡車滿載的時候在巨大慣性作用下無法向常規車輛那樣停下來，所以必須依靠動態制動來對卡車的速度進行控制。

2）哈爾烏素露天煤礦采坑路面復雜，環境惡劣，MT5500 電動輪礦用重型卡車的司機1 天當中會采取上百次動態制動，對于電氣元件特別是制動回路的元件的使用壽命會產生極大的考驗，尤其是接觸器B1、B2、B3 和對應的每一個反饋觸點，頻繁的投入電制動導致接觸器動觸頭和靜觸頭不斷的吸合、斷開，讓接觸器觸頭表面變得不平整，出現黏連拉弧現象，同時反饋觸點也會頻繁吸合斷開，造成接觸面氧化，導電性變差，進而影響接觸器吸合。而一旦不能及時的更換這些有隱患觸點，就會在行駛中造成接觸器觸頭徹底黏死。

3）MT5500 電動輪礦用重型自卸卡車在碰到意外情況時司機連續的高頻率的投入動態制動也會導致接觸器觸頭表面過熱發生黏死情況，此時如果司機未及時采取措施，繼續讓主發電機發電，會由接觸器黏死引起電氣柜起火，進一步發生火災。造成接觸器徹底燒壞以及連接接觸器的大線和電容也會被燒毀。火勢得不到有效控制的話，甚至會造成接觸器B1上方的瞬態斬波器被燒毀，鄰近相位模塊由于通過的是大電流大電壓，也會被引發電氣火災，造成更大的損失。

3 MT5500 礦用重型卡車制動系統的改造方案

隨著MT5500 礦用重型卡車使用年限的增加，配件老化，在動態制動時候接觸器容易黏連而引發電氣火災。由于動態制動的特殊功性，不能對接觸器直接進行電氣改造，所以著手進行因接觸器故障發生后，避免火災火情的擴大而導致損失，卡車的3 個接觸器位于電氣柜中左下方，空間狹小，還安裝了較多電氣元器件，有濾波電阻電容，途經此處的動力總成線束，瞬態斬波器和左右A 相相位模塊，其中1 個接觸器一旦著火，附近的這些元器件很容易引發更大的火災，造成巨大的經濟損失。

1）MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統升級改造思路。MT5500 礦用重型卡車電制動系統改造思路，就是不讓接觸器與其他電氣元器件有直接接觸的地方，進行位置遷移，將接觸器工作的位置移動到空間大，視眼開闊，操作方便，通風良好不聚熱的地方，同時接觸器B1、B2、B3 之間加裝防火隔板，避免單個接觸器粘連著火引發旁邊接觸器著火。改造后的接觸器柜體開門方式采用上翻和側外翻相結合[7]，當發生電氣起火時候能夠快速開啟實施滅火。

2）MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統具體改造步驟。①準備1 個90 cm×70 cm×50 cm 金屬箱體，能夠容放3 個接觸器總成，準備6 根帶接頭的動力總成線束，控制線束若干，準備2 張70 cm×50 cm防火隔板，將接觸器兩兩隔開；②金屬箱體放置在卡車甲板右前方，距離右側邊緣1.8 m，距離正前方0.1 m；③將電氣柜中原有的接觸器動力線束和反饋控制線束分解開，移動至金屬箱體內；④連接接觸器B1 大線102 和107，接觸器B2 大線102 和108，接觸器B3 大線102 和109 的動力總成線束，接觸器B1 的反饋控制線束從TB7R 對應連接，接觸器B2和B3 反饋控制線束從TB7L 對應連接[8]；⑤線路連接完成后，運用萬用表對線路進行校對測量；⑥通電測試連接電腦手動依次吸合接觸器B1、B2、B3，電腦測試通過后試車運行。

4 試驗效果

2018 年春季開始對哈爾烏素露天煤礦23＃MT5500電動輪礦用重型自卸卡車電制動系統的線路升級改造，改造后經近3 年多的跟蹤運行，在安全方面，到目前為止未發生過人生傷害事故，也未發生過一般以上電氣火災事故。在經濟成本方面，MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統回路中，接觸器，瞬態斬波器，濾波電阻電容，A 相相位模塊，反饋開關，動力線束，控制線束等易損壞部件加在一起約200 萬，發生1 次重大電氣火災就會損失將近200 萬元，相反只要避免1 次重大電氣火災就能為公司節約這么多開支，充分證明了MT5500 電動輪礦用卡車電制動系統線路升級改造是成功的，完全達到了設計目的。

5 結語

當MT5500 卡車重載下坡時連續動態制動情況下，容易造成卡車接觸器黏連著火，如果采取措施不及時，會導致動力總成線束燒壞，電容燒毀、瞬態斬波器燒毀、甚至還有上方的相位模塊被高溫燒壞，當司機不了解電氣柜內部情況下，貿然打開電氣柜門，有可能導致司機被電弧擊傷，或者被電氣柜門燙傷，同時也給后續的維修工作增加了難度。通過對MT5500 卡車電制動的升級改造后，對司機的安全有了一定的保障，避免了大范圍火災的發生，減少維修工的勞動強度，縮短了檢修時間，大大提高了設備的出動率，進一步節約成本。