电牵引采煤机电气故障分析

汪晨

摘 要：该文通过对型号为MG650/1620-WD型的电牵引采煤机进行研究，通过在安徽省阜阳市颍上县淮南矿业集团谢桥煤矿的实践作业经验进行收集统计，研究从电牵引采煤机的电气控制系统结构组成、采煤机比较容易出现的电气故障诊断、解决措施及采煤机故障维修经验总结3个方面对采煤机在作业时常出现的各种故障进行总结分析。

关键词：采煤机 故障 隔爆腔 接线腔

中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（a）-0025-02

1 电牵引采煤机的电气控制系统结构组成研究

1.1 电气控制系统的组成

目前被广泛使用的MG650/1620-WD型采煤机是一款由多组电机共同驱动、电机横向布置，采用机载式交流变频调速装置的新型无链电牵引采煤机。该煤机电气系统主要电气控制箱、截割电机、牵引电机、破碎电机、泵电机及各种操作控制装置组成。整个电气系统的操作控制由一套名为TDECS的控制系统实现，它是一种采用网络分布式结构的嵌入式计算机控制系统。

电控箱位于采煤机中部，是采煤机整体构件的一部分。电控箱内部又分为变压器箱、高压电气箱、计算机控制腔和接线腔几部分，用于布置高压电机控制装置、牵引变压器与变频器、操作与保护控制、状态监视显示、电源配置及连线、分线等功能。组合控制箱保证了采煤机电气控制系统的稳定性和可靠性，达到了控制系统和动力系统“一对一”的控制系统模式，大幅度降低了采煤机的故障率。

TDECS的控制系统是厂家专为采煤机应用开发的一套采用分布式结构的嵌入式电气控制系统。其底层通信网络是两条以CAN总线为骨干，运行多协议以RS485为分支的高度灵活的结构。TDECS控制系统的基本设计思路是采用分布式结构，按功能将控制系统划分为多个相对独立的部分，各部分之间以高性能串行通信线路相连，这种设计减少了弱信号的传输距离及系统连接电缆的数量。另外，各部分功能大多由专用处理器协助完成或独立完成，最后传给主控器是运算处理后的结果，这样以来减轻了主控器和各节点的负担，减轻了对通信容量的要求。还有，主要的分布模块均采用专用DSP控制器为核心设计，具有较高的性能。

1.2 电气控制系统控制原理

采煤机的控制方式是通过先导回路控制顺槽磁力启动器，将3 300 V主电源送入高压腔，经隔离开关，由真空接触器执行各高压电机操作；另一路则进入变压器腔内，3 300 V电源由牵引变压器降为400 V电源，作为牵引变频调速系统的动力电源，也用于控制系统各部分控制电源。变频调速系统由两个变频器组成，分别控制左右牵引电机执行无级调速，计算机系统是整个电气系统的核心，实现采煤机截割和牵引调速等部分的监测、控制、保护和自动调节的作用。

高压控制腔内系统主电路3 300 kV电源经隔离开关后分成五路，四路送入真空接触器，操作左右截割电机、破碎电机和泵电机的运行；另一路经电流互感器直接送到牵引变压器腔内，作为采煤机牵引变压器的输入电源。

计算机控制部分主要有恒功率自动控制、重载反牵控制、电机温度保护、牵引电机热保护、机载瓦斯断电控制、无线遥控、端头控制站、变频调速等内容。

2 采煤机比较容易出现的电气故障诊断及解决措施

采煤机故障问题的处理办法经常采用的处理方法有以下几种。

2.1 采煤机开启过程中容易出现的先导回路的问题及解决办法

（1）在按下启动按钮以后，关于电机整机不工作的问题应作如下处理：首先要认真检查二级管有没有被打穿或者有没有造成短路；其次要保证每个电机的温度保护线的连接点都处于正常闭合的状态，要仔细查看盖板上的按钮和跟它相连的连接线；最后还要确定进线电缆不存在断线的情况，顺槽的电气控制阀处于打开的状态。

（2）在电机启动后，针对电机不能进行自我保护的问题应作如下处理：首先要仔细观察系统有没有电机过流或过热的现象，仔细检查起到控制作用的熔断器有没有熔断，如果要通过继电器进行自我保护，要认真查看用于自我保护的继电器的吸合有没有处于规定的状态。其次还要确定电机控制模块或动力检测与保护模块故障，如果存在端头站，还应该检查该端头有没有发出错误信号叫停总机，别忘了查看总停的控制按钮在盖板上，检查其线路有没有错误的动作。最后还应当看一下变压器值在没在正常的范围内。

2.2 采煤机的摇臂出现问题后的分析和解决办法

关于采煤机开启以后摇臂不能自由上升或者下降的问题，一般出现此问题是液压系统方面的原因居多，但也不排除出现电气方面的故障。若是电气方面的故障，先要检查按钮、遥控器等输入信号是否正常，输入有没有被接点粘连造成错误操作，可以通过输入指示灯来判断；检查输出是否正常，观察输出部分的继电器有没有存在异常；仔细检查泵电机的电磁开关和相关线路；查看电磁阀线路有没有短路或者开路。

2.3 关于采煤机不能正常牵引的故障分析和解决方案

依据由外至内的分析方法，首先检查控制系统控制按钮的触点、牵引系统真空自动运作接触器、牵引控制模块的集成电路板是否有老化、破损及短路等问题；然后检查是否存在由于荷载过高引起的电流保护；接着检查牵引动力单元的主动力电机是否出现质量问题；再检查变压系统与变频系统的运转是否正常；最后检查一下牵引操作控制系统的电线回路是否功能完善。这样按照顺序一一检查，本着“逐个排除、依次处理”的大原则，找出故障原因，采取措施予以解决。

2.4 瓦斯安全保护自动断电仪、传感器的故障检查及解决方案

（1）出现瓦斯断电仪显示异常，显示指数与现场实际情况严重不符情况的故障检查及解决方案。基本的故障处理方法就是更换瓦斯保护自动断电仪，或者通过与机械设备生产厂家的售后技术人员进行联系沟通，请他们过来进行调试维修。

（2）采煤机启动后瓦斯保护系统不正常自动开启情况的故障检查及解决方案。检查采煤机是否在额定荷载范围内正常工作，如果没有超出额定荷载就检查瓦斯传感器是否不能正常闭合回路或者是出现了短路的情况，对于上述情况应采取更换更换瓦斯探测传感的方案进行处理。

2.5 关于电控系统经常出现的故障问的检查及解决方案

当采煤机无法连接上3 300 V的交流电源时，分析原因基本按以下顺序进行检查：（1）主机电源按钮为联通；（2）隔离开关没有及时开闸；（3）电源主电缆出现问题；（4）采煤机内部电源线路出现问题。相对应的解决办法是：（1）将主电源的开关解锁；（2）将隔离开关合闸；（3）按由电源线到采煤机内部电源线的顺序，进行线路检修。

3 采煤机故障维修经验总结

在几次处理耗时相当长的大型故障问题维修事件中，该单位的机电维修人员总结发现众多的问题都出在交流变频设备元件这一部分，由专门的技术工人到井下把变频器更换后，经过重新调试维护后操作台的显示屏幕就不会再出现异常报错，在重新启动采煤机后打开牵引动力系统，发现牵引正常。操作台的显示屏幕显示的运行速度等各项指数也均表现为正常。交流变频技术是矿业行业当中的新生事物，对于变频机的分析和研究还有待进一步的深入。

4 结语

该文通过对型号为MG650/1620-WD型的电牵引采煤机进行研究，通过在安徽省阜阳市颍上县淮南矿业集团谢桥煤矿的实践作业经验进行收集统计，对在实际作业过程中出现的各种常见故障问题进行分类分析，并总结出各自应对的处理方案。主要对动力牵引系统、操作控制系统、安全反馈保护系统经常出现的故障问题，有针对性地提出日常维修的注意事项，在出现故障的情况下按照怎样的程序进行故障问题检测，以及采取怎样的解决处理方案，希望可以对将来继续从事煤矿开采事业的机电设备管理人员在工作实践当中有一定的帮助。

参考文献

[1] 刘腾达.电牵引采煤机振动监测系统研发[D].西安科技大学， 2014.

[2] 张翼.采煤机监控系统的研究与设计[D].西安科技大学，2017.