摘 要:在煤礦綜采工作中,電牽引采煤機為主要設(shè)備,負(fù)責(zé)破煤和裝煤工作,在中厚與厚煤層中應(yīng)用廣泛。文章以電牽引采煤機為研究對象,從電牽引采煤機的構(gòu)成與運行原理入手,結(jié)合工作案例,分析電牽引采煤機的電氣故障及處理要點,為煤礦企業(yè)合理應(yīng)用電牽引采煤機提供理論與實踐幫助。
關(guān)鍵詞:電牽引采煤機;電氣故障;變頻器
中圖分類號:TD421.6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2020)07-0161-02
0引言
電牽引采煤機可實現(xiàn)機械化采煤,達成降本增效的目標(biāo)。但由于煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜,影響因素較多,使電牽引采煤機在運行過程中故障頻發(fā),影響煤礦綜采工作效率與質(zhì)量。在電牽引采煤機故障中,電氣故障出現(xiàn)的頻率最高,對其開展分析,具有鮮明現(xiàn)實意義。
1電牽引采煤機分析
1.1電牽引采煤機構(gòu)成
本文以目前煤礦井下作業(yè)應(yīng)用廣泛的MG650/1620-WD型采煤機為例,介紹電牽引采煤機的構(gòu)成,為電牽引采煤機的故障原理分析奠定基礎(chǔ)。該型號的采煤機配置多個電機與變頻器,實現(xiàn)變頻調(diào)速,屬于新型無鏈電牽引采煤機。在電牽引采煤機中,電氣系統(tǒng)包括電氣控制箱、截割電機、牽引電機、破碎電機、泵電機及相應(yīng)的操作控制裝置等,通過TDECS控制系統(tǒng)進行電牽引采煤機電氣系統(tǒng)的控制,保障電牽引采煤機正常運行。
1.2電牽引采煤機運行原理
在電牽引采煤機運行中,內(nèi)部設(shè)置的先導(dǎo)回路控制順槽磁力啟動器,與3300V主電源連接,將一部分電壓和電流傳輸至高壓腔,通過隔離開關(guān)傳輸至真空接觸器,利用該器件完成電機操作,如截割電機、破碎電機與泵電機等。同時,另一部分電壓和電流傳輸至變壓器腔,將3300V電源轉(zhuǎn)變?yōu)?00V電源,為牽引系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供動力。牽引系統(tǒng)屬于變頻調(diào)速系統(tǒng),共配置兩臺變頻器,分別負(fù)責(zé)左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)的牽引工作。在整個電牽引采煤機中,計算機系統(tǒng)為核心部分,負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)與保護,如電機溫度保護、瓦斯斷電控制與無線遙控等,實現(xiàn)準(zhǔn)確的割煤、牽引及調(diào)速[1]。
2電牽引采煤機電氣故障及處理
雖然目前煤礦采用的電牽引采煤機較為先進,運行穩(wěn)定性與可靠性有顯著提升,但受煤礦井下復(fù)雜環(huán)境影響,電牽引采煤機仍舊表現(xiàn)出多種電氣故障,影響綜采工作面的正常生產(chǎn)作業(yè)。本文選擇幾種代表性電氣故障,對其原因與處理方法進行分析。
2.1啟動故障
在電牽引采煤機應(yīng)用中,啟動故障包括主啟不能啟動、啟動不自保及不能二次啟動。其中,主啟不能啟動故障在下文電機故障中分析,這里不再贅述。
2.1.1啟動不自保故障
在電牽引采煤機中,PLC中設(shè)置自?;芈?,實現(xiàn)采煤機的自動運行。啟動不自保故障出現(xiàn)后,運維人員首先檢查PLC中的自保點,觀察其是否處于閉合狀態(tài)。如果閉合,則說明PLC正常運行;反之,則說明PLC存在故障,可通過更換主控器方式排除故障。如果更換主控器后仍存在啟動不自保故障,運維人員需排查瓦斯檢測裝置,觀察其指示燈亮起狀況,如果電源指示燈亮起,則表明瓦斯檢測裝置正常運行,需通過萬用表排查瓦斯檢測裝置的輸出點。輸出點閉合,則表明瓦斯檢測裝置正常,故障原因為PLC參數(shù)設(shè)置不合理;輸出點未閉合,則表明瓦斯檢測裝置存在故障,需更換。
2.1.2不能二次啟動故障
不能二次啟動故障的出現(xiàn)原因較多,運維人員可按照如下流程逐一排查:
首先,排查隔離開關(guān)及常開點。在電牽引采煤機中,隔離開關(guān)與微動行程開關(guān)的常開點閉合狀況,會影響接觸器閉合狀況,進而引發(fā)二啟故障。
然后,排查真空接觸器。如果隔離開關(guān)與常開點均處于閉合狀態(tài),則需排查真空接觸器,運維人員可將真空接觸器和220V電源連接,觀察其吸合狀態(tài)。如果吸合,則表明真空接觸器無故障;反之,則表明其存在故障,需更換。
最后,排查PLC的輸出模塊與高壓箱的控制回路,通過短接線短接方式排查,觀察真空接觸器吸合狀態(tài)。如果吸合,則表明回路無故障,故障位于控制中心,通過觀察PLC輸入與輸出指示燈,判斷故障原因;反之,則說明回路存在斷路或接線錯誤。
2.1.3故障案例
在某煤礦綜采面,企業(yè)選用MG320/710-WD2電牽引采煤機,在井下作業(yè)中,采煤機表現(xiàn)出間歇性不能啟動故障,時而正常運行割煤;時而出現(xiàn)啟動跳閘現(xiàn)象。運維人員排查后,發(fā)現(xiàn)采煤機的供電系統(tǒng)運行不穩(wěn)定,導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)變化,影響采煤機運行。運維人員通過電纜更換、加固接頭與調(diào)整電壓等方式,排除故障,保障采煤機正常啟動與運行。
2.2牽引故障
在電牽引采煤機運行中,牽引系統(tǒng)的故障表現(xiàn)為牽送后變頻器不得電、不能牽引、牽引不自保。
2.2.1牽送后變頻器不得電故障
牽送后變頻器不得電,牽引系統(tǒng)不能正常運行,采煤機停止作業(yè),導(dǎo)致該故障的主要原因為牽電裝置吸合問題,影響吸合效果的因素有以下四種:其一,PLC的輸出模塊故障,可通過顯示屏的指示燈或萬用表判斷;其二,牽電裝置出現(xiàn)機械故障,如電纜破損、電纜接觸不良等,可通過萬用表逐一排查,找出機械故障位置;其三,PLC的電源線連接錯誤,運維人員可將空氣開關(guān)位置接入的電源線對調(diào),觀察對調(diào)后牽電裝置是否吸合,分析電源線是否連接錯誤;其四,牽電接觸器故障,在上述故障原因均排除后,可以判斷故障由牽電接觸器引起,可通過更換器件排除故障。
2.2.2不能牽引故障
該故障表現(xiàn)如下:變頻器得電后,作業(yè)人員控制操作按鈕,電牽引采煤機不能牽引。運維人員首先將控制連接電纜拔下,與短接線連接,觀察此時電牽引采煤機能否正常牽引。如果可以,則故障區(qū)域為PLC;反之,則需通過萬用表逐一排查控制連接電纜,找出其破損或短路位置。同時,運維人員也可通過近控方式牽引采煤機,觀察其都否能夠正常牽引。如果可以,則說明故障點為外部線路;反之,則說明變頻器存在故障,需更換。
2.2.3牽引不自保故障
該故障的表現(xiàn)如下:在作業(yè)人員控制操作按鈕停止后,采煤機不能持續(xù)行走,出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于PLC中存在牽停信號,使采煤機始終表現(xiàn)出牽停操作,運維人員需仔細排查控制板的牽停按鈕,觀察其是否被卡阻[2]。
2.2.4故障案例分析
在某煤礦的綜采面,電牽引采煤機在運行期間出現(xiàn)不能牽引現(xiàn)象,運維人員排查發(fā)現(xiàn),控制信號未能正確接收,更換主控器后,故障排除,電牽引采煤機正常運行。
2.3電機故障
在電牽引采煤機應(yīng)用中,常見的電機故障包括電機啟動故障與電機發(fā)熱故障。
2.3.1電機啟動故障
在電牽引采煤機運行中,導(dǎo)致電機啟動故障的原因有多種,如斷路、線路接地、器件損壞或PLC故障等。就此,運維人員在處理故障時,需結(jié)合故障原因,依次排除。
首先,排除線路與器件。運維人員可觀察先導(dǎo)按鈕指示燈,如果指示燈呈現(xiàn)亮起狀態(tài),則表明器件正常運行;反之,則表明線路斷路或器件損壞,依次檢查線路運行狀況、接地二極管及三級開關(guān)等器件運行狀況,明確故障原因,更換損壞器件。
然后,判斷PLC的二啟輸入信息,該信息不完整,會影響電機的正常啟動。如果PLC的輸入燈未亮起,則表明PLC的輸入模塊線路或二啟按鈕存在故障,需更換損壞設(shè)備。
最后,排除PLC的器件。如果PLC的輸入信息完整,則說明故障存在于PLC中,運維人員可通過Y13燈,判斷故障原因。如果Y13燈亮起,則說明PLC器件存在故障,運維人員需依次檢查電源空氣開關(guān)、真空接觸器等器件,更換損壞設(shè)備,排除故障。
2.3.2電機發(fā)熱故障
在電牽引采煤機運行期間,如果作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)電機溫度過高,則表明電牽引采煤機電機出現(xiàn)發(fā)熱故障,導(dǎo)致發(fā)熱故障的主要原因為冷卻水管路堵塞或電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障,降低電機散熱能力。對于堵塞引起的發(fā)熱故障,運維人員可打開冷卻水的出水口,觀察出水口的水流量,如果水流量明顯偏小,則說明該管路存在堵塞現(xiàn)象,運維人員可對堵塞的冷卻水管進行反向連接處理,并通過反沖方式清除堵塞物質(zhì)。如果反沖方式未能有效排除故障,則說明該管路的堵塞現(xiàn)象較為嚴(yán)重,運維人員可通過液壓支架開展高壓反沖,將高壓乳化液為反沖液體,切實清理管路的堵塞物質(zhì),保障冷卻水管正常運行,提高電機散熱能力,實現(xiàn)電機發(fā)熱故障的有效排除[3]。
對于電機結(jié)構(gòu)問題引起的發(fā)熱故障,運維人員需逐一排查電機結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)電機器件存在的異常。
2.3.3故障案例分析
在某煤礦的新安裝工作面,試運行過程中,發(fā)現(xiàn)電牽引采煤機的電機離合把手位置存在嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象。運維人員逐一檢查冷卻水管,發(fā)現(xiàn)冷卻水管正常運行。排查電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)電機的離合蓋和軸承密封套間的空間較小,導(dǎo)致二者在運行過程中出現(xiàn)碰撞,引起發(fā)熱故障。運維人員將離合蓋下方的加墊圈進行加高處理,擴大運行空間,電機不再出現(xiàn)發(fā)熱故障。
2.4搖臂故障
2.4.1故障分析
在電牽引采煤機運行中,搖臂故障表現(xiàn)為搖臂無故自動移動或搖臂不能正常動作。
第一,搖臂無故自動移動故障。在電牽引采煤機運行中,搖臂可能會在無人工操作情況下,出現(xiàn)上升或下降現(xiàn)象,該故障的原因有三種,運維人員需逐一排查。其一,PLC輸入模塊的電氣板路接點粘連;其二,PLC繼電器是否正常運行;其三,PLC電磁閥或控制線路是否正常運行。
第二,搖臂不能正常動作故障。在電牽引采煤機運行中,作業(yè)人員控制搖臂動作,而搖臂未按照控制指令上升或下降,該故障的原因有三種,運維人員需逐一排查。其一,搖臂系統(tǒng)的按鈕或遠程控制器出現(xiàn)故障;其二,PLC的輸入或輸出模塊故障;其三,電氣系統(tǒng)故障,可通過顯示屏的亮燈狀況判斷。如果顯示屏的綠燈不亮,則表明電氣系統(tǒng)未接受控制指令,需排查電氣系統(tǒng);如果顯示屏的紅燈亮起,則說明搖臂系統(tǒng)的液壓換向閥或電磁閥出現(xiàn)故障。在找出故障原因后,更換故障器件,即可排除故障[4]。
2.4.2故障案例
在某煤礦綜采工作面,電牽引采煤機搖臂出現(xiàn)升降不正常現(xiàn)象,時而穩(wěn)定升降,時而不能升降。運維人員排查發(fā)現(xiàn),液壓系統(tǒng)的主油箱內(nèi)存在空氣,導(dǎo)致調(diào)高泵出現(xiàn)吸油不足或吸空問題。針對該故障,運維人員將液壓系統(tǒng)的油箱注滿油,并將放棄螺堵拔下,排出主油箱內(nèi)的空氣,保障調(diào)高泵正常運行,控制搖臂正常作業(yè)。
3結(jié)語
綜上所述,在電牽引采煤機運行過程中,存在啟動故障、牽引故障、電機故障與搖臂故障,運維人員需根據(jù)故障表現(xiàn),分析故障原因;再根據(jù)故障原因,逐一排查,明確故障位置與具體原因,采取更換器件、調(diào)整運行參數(shù)等措施,排除故障,保障電牽引采煤機穩(wěn)定可靠運行。
參考文獻
[1] 李偉.電牽引采煤機的電氣故障及對策[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019(14):244-245.
[2] 董登.電牽引采煤機常見電氣故障及處理措施[J].設(shè)備管理與維修,2019(3):89-90.
[3] 張海濱.采煤機常見電氣故障的原因分析與防范措施[J].陜西煤炭,2018,37(S1):141-142+111.
[4] 李俊霞.MG400/920—WD采煤機電氣系統(tǒng)故障案例分析[J].山東煤炭科技,2017(11):122-124.
收稿日期:2020-03-01
作者簡介:馬君(1977—),男,陜西神木人,本科,機電工程師,研究方向:礦山設(shè)備維修。