采煤机电控系统常见故障分析及处理对策研究

张 磊

（大同煤矿集团同生精通兴旺煤业有限公司，山西大同 037001）

0 引言

近年来，随着我国高产高效矿井建设的逐步推进与大采高综采技术的持续发展，很多矿井都应用大功率电牵引采煤机。该种采煤机不仅技术较新、效率较高，而且能实现各种保护功能以及监控显示功能等。该种采煤机可实现左右滚筒升降、左右牵引、左右截割部启停等功能，同时还具有截割电机超温保护、牵引变压器超温保护、牵引电机过载保护、瓦斯超限断电等多种保护功能。该种采煤机的电气系统可细分为两部分：电气控制系统与整机监测系统。其中控制系统主要应用可编程控制器（PLC）与变频器（DTC）进行配合来实现控制功能；监测系统主要应用工业控制计算机来实现有效监测。现代化电气系统的应用，一方面让采煤机更易操作，更易维修，另一方面还可让采煤机实现无极调速，具有更强牵引力等。图1为采煤机电气系统各部件的主要分布图。

图1 采煤机电气系统各部件的主要分布图

由图1可知电牵引采煤机的电控系统中应用多个电机，而这些电机大多是由变频器控制的，对此了解变频的结构及控制原理也显得越来越重要[1]。

1 变频器的结构及控制原理

变频器的组成部分主要有：整流器部分、滤波器部分、驱动电路部分、综合保护电路部分以及主令控制中心（MCU/DSP）部分等。在电牵引采煤机中变频器的控制形式主要以一拖一方式为主，一般用一台变频器控制一部电动机，通常人们会用一台变压器来给两台变频器同时提供电源，而这两台变频器间一般会用数据线来传输信号，以确保两台变频器所牵引的电机达到功率平衡。在采煤机电控系统中，供电系统中的三相交流电应先经整流器整流以及电容器滤波后，变为幅值较固定的直流电压后，再加在逆变器上。当控制中心发出的控制信号传输至主控板后，应由微机控制的集成IGBT逆变模块输出频率与电压都可变的交流电压，来为采煤机牵引电机供电，再通过两台变频器各自驱动一台交流牵引电机，让这两台牵引电机共同作用来让采煤机实现最终行走[2]。

2 故障分析方法

（1）在实际生产作业中，受矿井恶劣生产条件的影响，加上矿井开采强度的日益增大，电牵引采煤机电控系统时常发生故障，而要想准确判断并及时处理这些故障，最大限度降低因采煤机电控系统故障而造成的生产损失，首先应对采煤机电控系统的具体工作原理及相关技术性能了如指掌，其次再借助相关技术检测手段与试验手段，具体探寻故障的精确位置。

（2）在分析采煤机电控系统故障时，一是应按照从简到繁以及从明显到隐蔽的查找顺序进行查找，二是可借助液晶显示屏所显示的相关故障进行分析，三是可通过仔细观看故障状况来寻找故障范围，以确定出系统故障的大致范围，若还是无法确定出故障的大致范围，则应重点检查各继电器接点部位，接线端子部位，熔断器部位以及各插接头部位以确定出故障的大致范围，四是努力缩小故障范围，具体可依据电路原理图以及具体技术特征，来进一步找出故障点并及时处理故障[3]。

3 常见故障分析与处理对策

（1）电控系统先导回路无法正常启动。首先应确保上一级负荷开关处于闭合状态，系统正常送电，应仔细检查控制箱隔离开关状态，看其是否处于正常送电位置，牵引手柄是否处于零位以及急停按钮是否正常弹出是否处于复位状态，还有启动按钮是否正常闭合。若把上述几点都检查过后，未发现任何异常，但先导回路仍无法正常启动，则应开盖进一步检查电控系统的测量控制芯线部件，整流二极管部件，截割电机温控接点部件以及瓦斯检测闭锁部件等，看它们是否存在故障，通常经过这样检查一般会顺利排除采煤机电控系统先导回路无法正常启动的故障[4]。

（2）按下采煤机1启后无法自保的故障。出现此故障后，首先应观察电控箱液晶显示屏主要显示什么故障，若电控箱无故障，则应检查上一级负荷开关配备的自保继电器是否正常吸合，自保接点是否接触良好，还应重视检查测量操作线是否有断路现象，信号电缆接线端子是否存在松动虚接现象。

（3）按下采煤机2启后真空接触器出现“打枪”故障。出现此故障后，首先应检查系统装设的真空接触器是否能正常启动，电网电压是否存在较大波动，真空接触器的维持电压是否存在欠压现象，还应检查真空接触器电磁铁与吸力线圈间是否存在异物，电磁铁反力弹簧是否存在过紧或过松现象，动磁铁与静磁铁间间隙是否过大。具体处理方法：调整真空接触器维持电压至正常值，把真空接触器反力弹簧力度调整合适，把电磁铁吸合间隙调整合适，及时打扫清理电磁铁间存在的杂物[5]。

（4）采煤机无法正常牵引。出现此故障后应先检查牵引按钮按压是否到位，触点接触是否良好，接线端子是否存在松动虚接情况，再检查可编程控制器（PLC）的输入指令信号与输出指令信号是否正确，若所有指令信号全部正确，接下来应检查测量控制中心的主控器实际工作状态是否正常。还应重视检查三相交流电是否存在缺相现象，电机及相关负荷电缆是否存在接地漏电现象，最后应检查行走抱闸是否处于完全打开状以及机械部件是否存在卡堵现象。

（5）端头站、遥控器无法正常动作。应检查测量端头站处的12 V电源正常与否，遥控器电池电压正常与否，检查端头站电缆接线端子是否存在松动现象，执行继电器回路是否存在断路现象，输出信号线路与输入信号线路是否存在断线现象，另外还应重视检查电控系统内部各接点间是否存在内连现象，各线路的两端是否存在虚接现象[6]。

（6）摇臂无法正常升降。应检查升降按钮是否能正常按压到位，控制摇臂升降作业的直流24V电压信号是否正常，系统电磁阀线圈有无烧损现象，操作线是否存在虚接松动现象，此外还应检查泵站输出压力是否达标[7]。

（7）存在漏电闭锁与系统显示漏电。可用电压等级合适的兆欧表来对各电机的对地绝缘阻值以及各电缆线的对地绝缘阻值进行测量，若它们的对地绝缘阻值比20kΩ小，系统装设的漏电闭锁信号，会及时让先导回路闭锁，这样上一级负荷开关便无法正常送电。这时应仔细检查电机看其是否存在进水进油受潮现象，负荷电缆是否存在破损现象，若电缆绝缘部分或电机绝缘部分存在损坏，无法及时有效修复，应及时更换电缆与电机[8]。

4 结束语

电控系统为电牵引采煤机的一重要组成部分，它对电牵引采煤机的日常运行起着重要的控制作用。但基于其结构相对较复杂、技术含量相对较高等特点，在处理电牵引采煤机故障时，首先应弄清其电控系统工作原理，应依据系统电路图与相关技术参数对故障原因进行深入分析；其次应采用一系列行之有效的处理方法进行处理，争取第一时间排除各类故障；另外，在日常生产作业中，应严格按照相关规范操作采煤机，并做好采煤的定期维护保养工作。这样才能显著降低采煤机故障，有效提高采煤机运行的连续性、可靠性，进而让采煤机为企业创造更多经济效益。