蓄电池支架搬运车电控系统研究分析

岳超琦

（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

1 前言

随着蓄电池技术的发展和推广应用，以蓄电池作为动力系统的支架搬运车发展迅速。该搬运车主要工作于综采工作面，做为短距离运输综采设备[1]，而采用传统的轨道运输、绞车、提升葫芦、矿车和其他设备接力运输的方式已经无法满足需求。以神东、神南集团为代表的大型煤炭集团引进使用了以铅酸电池为动力的铲车、支架搬运车、运煤车等煤矿用作业车辆，引进使用至今已接近20 年［2］。近十年来，随着设备在不同工况环境中使用，故障点逐渐暴露出来。

2 蓄电池支架搬运车电控系统简介

蓄电池支架搬运车电气系统设计简图如图1所示，1 台油泵变频器、2 台牵引变频器由PLC 控制。油泵变频器控制油泵电机，油泵电机带动液压泵，给支架搬运车提供液压动力，给转向油缸、铲板举升油缸、铲板倾斜油缸、电池倾斜油缸、电池举升油缸、绞车等提供液压动力。牵引变频器控制牵引电机，分别控制蓄电池支架搬运车的2个前部电机和2 个后部电机，驱动支架搬运车前进和后退。PLC 控制器与变频器以及变频器之间采用CAN 通讯模式[3]。PLC 控制器控制前灯、后灯、急停开关、瓦斯、接地故障、声光报警、电机热敏电阻等。显示屏显示运行模式、运行方向、电池电压、里程、车速、手柄操作方式、踏板深度、变频器各参数等，通过CAN 通信进行数据传输。

图1 蓄电池支架搬运车电气系统设计简图

3 蓄电池支架搬运车设备占比调研

以神东公司为例，据调研，各类车型中蓄电池支架搬运车占15%（见图2）。神东公司为降低煤矿污染排放，减小排放量，实现节能环保[4，5]，推行以蓄电池作为动力系统的支架搬运车，减少使用搭载柴油机的支架搬运车。预测蓄电池支架搬运车的使用率将大幅提高。

图2 神东公司各类车型统计

4 蓄电池支架搬运车故障调研

神东公司各类车型中蓄电池支架搬运车有50 余台，据统计，机械系统的故障率占10%，液压系统的故障率占15%，而电控系统故障率达到60%，主要有断路器频繁跳闸、编码器信号丢失、行走电机转速不稳、泵电机高温等故障[6-9]。

5 蓄电池支架搬运车故障分析

5.1 元器件间信号干扰

原因：电控箱内部的漏电流传感器受变频器高频信号干扰误动作，导致频繁跳闸。

解决措施：更换成抗干扰能力更好的漏电流传感器，并将其输出信号接入PLC，进行滤波处理，避免频繁跳闸。

5.2 接收到的信号不连续

经过对踏板深度与转速关系的分析，结合蓄电池支架搬运车实际工作状况，分析得出：油门信号直接发送给变频器，变频器接收到的是离散的频率信号，具体见图3。

图3 踏板深度与转速的关系曲线图

解决措施：对程序进行优化设计，应用新的算法，既解决车速不稳情况，又凸显改造亮点，凸显智能化、科技化水平高。

5.3 变频器、PLC 控制器等配件落后

故障情况：变频器、PLC 控制器等配件落后。原因分析：2015 年国产蓄电池支架搬运车首次投入使用，填补了国内支架搬运车以蓄电池作为动力源的空缺。配件结构布置不合理，故障频发。

解决措施：对变频器重新选型设计、对PLC控制器重新选型。