蓄電池支架搬運車電控系統研究分析

岳超琦

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

1 前言

隨著蓄電池技術的發展和推廣應用，以蓄電池作為動力系統的支架搬運車發展迅速。該搬運車主要工作于綜采工作面，做為短距離運輸綜采設備[1]，而采用傳統的軌道運輸、絞車、提升葫蘆、礦車和其他設備接力運輸的方式已經無法滿足需求。以神東、神南集團為代表的大型煤炭集團引進使用了以鉛酸電池為動力的鏟車、支架搬運車、運煤車等煤礦用作業車輛，引進使用至今已接近20 年［2］。近十年來，隨著設備在不同工況環境中使用，故障點逐漸暴露出來。

2 蓄電池支架搬運車電控系統簡介

蓄電池支架搬運車電氣系統設計簡圖如圖1所示，1 臺油泵變頻器、2 臺牽引變頻器由PLC 控制。油泵變頻器控制油泵電機，油泵電機帶動液壓泵，給支架搬運車提供液壓動力，給轉向油缸、鏟板舉升油缸、鏟板傾斜油缸、電池傾斜油缸、電池舉升油缸、絞車等提供液壓動力。牽引變頻器控制牽引電機，分別控制蓄電池支架搬運車的2個前部電機和2 個后部電機，驅動支架搬運車前進和后退。PLC 控制器與變頻器以及變頻器之間采用CAN 通訊模式[3]。PLC 控制器控制前燈、后燈、急停開關、瓦斯、接地故障、聲光報警、電機熱敏電阻等。顯示屏顯示運行模式、運行方向、電池電壓、里程、車速、手柄操作方式、踏板深度、變頻器各參數等，通過CAN 通信進行數據傳輸。

圖1 蓄電池支架搬運車電氣系統設計簡圖

3 蓄電池支架搬運車設備占比調研

以神東公司為例，據調研，各類車型中蓄電池支架搬運車占15%（見圖2）。神東公司為降低煤礦污染排放，減小排放量，實現節能環保[4，5]，推行以蓄電池作為動力系統的支架搬運車，減少使用搭載柴油機的支架搬運車。預測蓄電池支架搬運車的使用率將大幅提高。

圖2 神東公司各類車型統計

4 蓄電池支架搬運車故障調研

神東公司各類車型中蓄電池支架搬運車有50 余臺，據統計，機械系統的故障率占10%，液壓系統的故障率占15%，而電控系統故障率達到60%，主要有斷路器頻繁跳閘、編碼器信號丟失、行走電機轉速不穩、泵電機高溫等故障[6-9]。

5 蓄電池支架搬運車故障分析

5.1 元器件間信號干擾

原因：電控箱內部的漏電流傳感器受變頻器高頻信號干擾誤動作，導致頻繁跳閘。

解決措施：更換成抗干擾能力更好的漏電流傳感器，并將其輸出信號接入PLC，進行濾波處理，避免頻繁跳閘。

5.2 接收到的信號不連續

經過對踏板深度與轉速關系的分析，結合蓄電池支架搬運車實際工作狀況，分析得出：油門信號直接發送給變頻器，變頻器接收到的是離散的頻率信號，具體見圖3。

圖3 踏板深度與轉速的關系曲線圖

解決措施：對程序進行優化設計，應用新的算法，既解決車速不穩情況，又凸顯改造亮點，凸顯智能化、科技化水平高。

5.3 變頻器、PLC 控制器等配件落后

故障情況：變頻器、PLC 控制器等配件落后。原因分析：2015 年國產蓄電池支架搬運車首次投入使用，填補了國內支架搬運車以蓄電池作為動力源的空缺。配件結構布置不合理，故障頻發。

解決措施：對變頻器重新選型設計、對PLC控制器重新選型。