采煤机机载式变频器的故障分析与维护保养研究

郭建来

（西山煤电股份有限公司西曲矿，山西古交030200）

引言

随着社会经济的快速发展，煤矿行业也随之发展起来。就采煤机而言，采煤机的牵引驱动系统从以往的液压牵引转变成电力牵引，具有明显优势。这也导致采煤机的构架变得非常复杂。由于电动牵引使用的以变频器为关键的调速体系有着很大的限制性，而采煤工作环境非常恶劣会导致变频器发生问题。因此，在进行正式工作时必须关注变频器故障，使用合理的方式解决问题，确保其稳定性。

1 采煤机变频器影响因素

采煤机是煤炭行业中比较重要的设施之一，在当今社会发展过程中的采煤机开始凭借机电一体化技术，形成了电气系统、机械系统和液压系统相统一的综合性设施组合。与此同时，采煤机较为复杂的工作情况与其精密复杂的构架相矛盾。由于采煤机工作环境较差，在进行运转时会遭到煤炭和岩石等冲击，还会遭到水雾与粉尘等不益于机械运转因素的影响，使采煤机机械零部件以及液压元件受到严重损害，而电气元件也常发生故障等[1]。这部分因素都会减短采煤机的使用时间。而采煤机中的变频器是采煤机电力牵引中的重要元件之一，采煤机变频器是为了把控采煤机的行走速度，操作起来非常简便，且动作灵敏、效率高。在较为恶劣的工作环境下变频器常会发生各种问题，所以提升对采煤机变频器的维修效率以及做好其养护非常关键。

2 采煤机载变频器故障

2.1 超出电压造成的故障

超出电压造成故障，一般体现在直流母线支路电压三相全波整流后的平均值。其都具备一个工作电压的范畴，如果超过这个范畴，就会影响或损害到变频器。一般体现在以下几种形式：一是输入交流电压比较低也就是说输入高于一般水平，通常出现在电路或者轻负荷问题。二是发电超出电压，这样的现象是电机同频转速超出了实际，那么此时的电机会形成发电，一般变频器不具备制动性能，因而导致发生多种问题。

例如采煤机在行走过程中两电机拖动可是其负荷分配不均衡，引起实际的运转功率高于另一个运行功率，而速度比较高的一个就是原动电机。相反，就是处在发电的状况，进而造成电压超过一定的承载力。使用以下方式来解决：添加负荷控制体系，让其负荷可以达到相应的平衡，把变频器的特点调节让其增加柔性；加强机械设施的维护，确保两电机负荷的平均分配。再如，采煤机空载过程中运转的速度快且惯性很大，进行减速的时间少，而进行减速的过程中加速度会上升，变频器输出的速度很快。由于采煤机自身遭到阻力减速比较慢，造成了采煤机拖动电机的运行速度比变频器输出功率对应的运转速度大，而电机处于发电的情况下，变频器不具备回馈元件[2]。这样就导致了变频器支流电路里的电压上涨，超出了保护值引发故障。那么就可以使用以下方式解决：第一，增大额外的制动单元，控制好速度；第二，在生产操作的时候使用空载低速的形式运转采煤机；第三，将变频器的参数修正，延长减速时间。

2.2 电流超过承载力引发的故障

电流超过承载能力的情况一般包含减速、增速、匀速电流，由于进行增速时电流产生变化的时间非常短负荷变得更加剧烈，且负荷分配不平均，输出短路等都会造成电流过载从而引发故障。针对此故障，可以把增速的时间加长，并且外加一下耗能制动元件，以平均分配负荷，检查供电线路等方式对过流故障进行有效控制。

2.3 参数设定的工作故障

首先，设置参数，变频器自出厂时开始参数值就是比较固定的指标，在采用过程中需要做一个调节。第一，确定好电机参数、设定电机功率、最大电流、最大电压、最大功率等。第二，设定变频器的开启形式，一般是使用外部端子、通信信号等方法来开展。第三，设定变频器的控制方法，选取对应的速度控制、转矩、PID和别控制形式，确定变频器的模式，开展动态识别工作。第四，信号给定形式，一般变频器指定频率的选择类型较多，如通信方式、外部给定和电源给定等。其次，参数设定解决故障的方式，如果发生参数指定故障，应查询说明书，并依据其所给定的操作方式按照相关步骤进行。若不可恢复则需恢复出厂的数值，接着在进行步骤操作时，达到重新设置的目的。

2.4 设施发热引发的故障

通常来说，变流器发热是由于内部的损耗所造成的，在变频器各部分消耗的过程中主电路消耗相比于其他部分消耗非常大，大致为95%以上，可是控制电路一般为2%。要想确保变频器的顺利运作，需要使用合适的方法来散热。第一，设定散热风扇，在变频器的内部添加风扇能够把变频器箱体里的热量统统消除。此外必须对风扇进行监督和控制，如果停止运行就需暂停工作。第二，将环境温度降低。变频器通常有一个给定的工作温度，一般在-10～50℃之间，必须充分满足这个条件，确保变频器的设定位置拥有充足的空间。进行安装时需要关注到四周设施实际情况和热量来源，严令禁止在不正常的条件下开展工作。

3 关于变频器的维护保养分析

变频器在长时间运营时，因井下场地环境非常恶劣，对于变频器的影响很大，如温度、湿度、振动方面等。要确保变频器的顺利进行，一定要对变频器进行维护和保养，而变频器维护保养的关键部分就是控制回路、滤波电容器、电源、电解电容器、逆变驱动器等。维护保养的工作一般可以划分成定时维护和日常维护，其最终目的在于提早查询到发生异常的情况，消除粉尘、排除不良问题等[3]。变频器进行运转时可以经过键盘面板的转换键查找变频器的参数，如输出转矩、输出电流、输出电压等。

首先，日常检查。基本内容就是查看键盘面板是否有异常，有没有字符不清晰或字符丢失。变频器和引出电缆有没有发生变色、变形、出现异常的味道，声音是不是很大，有没有振动等不正常现象。冷却风扇是否可以顺利运行，查看变频器的进线电源是否发生不正常现象，电源的开关是否出现火花，电压是否正常等。其次，定时检查，是为了检查没有暂停运行而不能检查到的地方或者在平时检查时很难发现的地方。检查过程中应当将电源关闭，暂停变频器运转并且卸掉变频器的外盖。关闭电源后主电路滤波电容器上依然存在很高的充电电压，放电要有一定的时间，通常是5～10 min。一定要等到充电的指示灯灭了后使用电压表测试确定充电电压小于DC25 V后才可以进行检查。每次维护结束后，都应当仔细检查有没有被遗失的工具，例如螺钉、导线等，最后才可以把变频器的外盖改善，复原，加强通电准备工作。

4 结语

采煤机机载式变频器故障较多，要进行维护和保养，则需要电气工程相关技术人员充分了解、熟悉变频调速方面的技术。使用好变频器，才能充分发挥出变频器当中的各项性能，减少变频器故障维修成本，提高工作效率。

[1]曾永，刘超.采煤机机载式变频器的谐波干扰与抑制[J].内蒙古煤炭经济，2013（8）：153；158.

[2]袁春雷.浅谈采煤机机载式变频器的故障分析与维护保养[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（2）：75.

[3]毕晓斌.关于电牵引采煤机变频器的故障诊断与维修[J].价值工程，2014（15）：78-79.