煤矿掘进机电气系统的维护

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【摘 要】矿用掘进机电气控制系统由传感器、执行机构、辅助设备、人机交互界面等几个部分组成,该系统对于掘进机的正常运行起着非常大的作用,因此,需要搞好维护和维修工作.文章对煤矿掘进机电气系统的维护、常见故障的诊断和排除进行了探讨.

【关 键 词】煤矿掘进机；电气系统；组成；维护；故障诊断；故障排除

随着我国煤炭行业的兴起,大规模的机械化产品应用于矿山作业中,综掘设备掘进机大批量的投入到矿井生产中.这给设备的维护和维修提出了新的要求.矿山机械一般可以分为机械系统、液压系统和电气系统三大部分,其中电气系统是一个非常重要的系统.近几年矿用产品信息化进程加快,更多新的控制方式和信息化手段应用到掘进机的电气系统中来,在一定程度上方便了现场设备的维护和检修.在此,本文主要对煤矿掘进机的电气系统的维护做个简要地探讨.

1煤矿掘进机电气控制系统的组成

当前我国矿用掘进机的整机装机功率通常在350kW以上,系统采用交流1140V供电,根据掘进机性能要求,电气控制系统应具备对电动机的控制和保护、液压系统的控制、掘进机照明、报警、急停等辅助设备的控制等功能.

1.1传感器

矿用掘进机的常用的控制电路保护及电机保护功能主要包括：漏电闭锁检测、短路、缺相、过载及控制电路、漏电保护等,传感器主要是为控制系统检测掘进机关键元部件状态而设置,传感器通常安装在电控箱外.当前的传感器大多是通过光电隔离后的数字信号进行通讯,这大大提高其抗干扰能力,接线也更为方便.由于先进的现场总线结构普遍被采用,使得接口实现统一,为今后技术升级和增加其他检测装置带来了方便.掘进机上通常会设置的传感器有：电流互感器、油温油位传感器、冷却水量传感器和油路压力传感器等,这些均是保证掘进机正常工作的重要方法.

1.2执行机构

执行机构主要由矿用本安型电磁阀、电液比例阀和隔爆型三相异步电动机构成.掘进机常用的液压动作（前、后行走,铲板升、降,后支撑升、降等动作）通过控制电磁阀来进行,而切割臂的摆动则由电液比例阀进行控制,通过对切割电机电流的检测进而控制电液比例阀的工作电压（或电流）实现摆动速度的控制,以防止电机长时处于过载状态.电动机包括油泵电机,切割电机及装运电机,其中装、运电机有两台同型号电机共同工作,并可正、反转.在设计中主要考虑各电机开启顺序和相互之间的闭锁关系,除了进行软件对各电机逻辑控制外,还设置了装、运电机正、反转之间的硬电路闭锁.

1.3辅助设备

辅助设备包括无线遥控装置、机器照明装置、预警设置及瓦斯断电装置等.无线遥控装置设有各液压动作按钮,在安全状态下可以操作机器实现各种动作；照明灯宜选用防震隔爆型,瓦斯断电装置配合前级磁力起动器在瓦斯超限情况可下切断本机的供电,及时消除安全隐患.

1.4人机交互界面

人机界面包括大屏幕液晶显示器和操控按钮,安装在隔爆兼本质安全型操作箱内,液晶显示器与控制器以现场总线方式通讯,全面及时的将电气控制系统所有检测和运行数据展现给掘进机操作人员以便更好的操作设备,同时还能为技术人员提供系统故障信息和数据分析,操控按钮包含了所有电机的开、停,电磁阀的控制按钮.这种人机界面与电控箱分离的设计可使掘进机操作人员专注于整机控制而不用关心控制系统具体运行过程,同时操作箱设有数据接口,可将液晶显示器所有显示数据通过井下工控网络将数据送至地面.

2煤矿掘进机电气系统的维护

要做好煤矿掘进机的维护工作,首先要对掘进机进行定期检查.检查电气设备的门、翻板、接线端盖是否关好和盖严,把手有无松动、脱落和损坏,端子螺丝有无松动,密封是否完好.若有,应及时修补和更换,保证外部灰尘和水不进入电气设备内.对主变应随时检查冷却供水与散热情况,从各个方位仔细监听其运行声音是否正常.氮气压力按仪表标定单位的要求是否工作在正常的工作范围内,主变温度是否超为合理区域；隔离开关动静触头间有无其它异常现象,锁销有无脱落.在掘进时电气维护人员应巡视检查以上项目特别是变压器的温升状况.

由于掘进机常常处于井下工作,其电气设备的密封、绝缘、运行温度、卫生清洁、接线端子及接线柱的锈蚀和紧固情况等因素对电气设备的正常安全运行非常重要.搞好掘进机的正常维护是一项复杂的工作.在掘进机组上从事维修工作还应注重下面几个原则性的问题：

（1）确定问题

其中包括设备的异常指示、异常动作,异常动作是突然发生还是逐渐发生,以及可以观察到的任何可见故障等.

（2）分离并确定不能正常工作的构件

根据原理图确认哪些构件可能引起故障；根据对问题的清楚的定性,确定哪一个构件或哪些构件最可能引起问题；隔离或绕开最可能发生问题的构件,检查系统功能,以确定构件是否为不能正常工作,可采用同样的方法进行多次检查,直到找到发生问题的构件.在判断检查时不要由于方法简单,就忽视甚至不加以采纳执行.

（3）解决问题

矫正设备的非正常工作状态,如果可能的话,应确定构件不能正常工作的原因；由于系统其他故障可能引起设备异常动作,仅仅修理或更换一个构件可能暂时缓解了问题,而引发的基本故障仍未排除；矫正任何可能引起设备非正常工作的其他问题；应尽可能修理缺陷构件,不能修好时,则予以更换；最后,还应进行必要的系统检测,以确保系统运行参数的恰当设定.

3常见故障诊断及排除

3.1PR1先导继电器故障

PR1继电器是直接控制泵电机启动的中间先导继电器,在工作过程中如果出现故障,它所控制的辅助触点PR1-1不能正常工作,时而闭合时而断开,有时也会因为机器工作振动太大,造成PR1-1触点不稳定,这就会造成泵电机在工作过程中突然断电,然后重新启动仍然可以正常工作,这样的软故障使维护者很难判断,从而造成了机组的工作效率降低,影响了井下的正常生产.解决的方案是：当出现此类问题后针对PR1继电器进行更换；或者可以间隔一段时间对电器系统进行强制性检修.

3.2过载保护模块烧毁

电机过载保护模块是通过交流互感器获得信号进行分析的电器元件,当其出现故障前期常会有不定期出现停机的现象发生,每次电脑显示过载,之后又恢复正常,如果经常出现这样的状况就会影响正常的生产,增加机器的启动频率,对机器各个电气部件都是一种考验,要想准确地判断主要通过两个方面：①观察电脑的存储记录,②空载状况下运行机组,如果在空载的状况下仍出现过载跳电则说明过载保护模块出现故障,解决方案一是更换新配件,另外就是对过载保护模块进行调整.当然,调整的先决条件是保证其没有损坏而是数值有变化或不适合工作条件下的要求.

3.3漏电继电器损坏

在掘进机电气系统中漏电继电器既是检漏继电器又是漏电复位继电器,所以此继电器如果出现故障直接的征兆即是漏电,确保供电线路中没有漏电现象时就有可能是漏电继电器故障,工作时因为某种瞬间绝缘值低造成漏电显示,但是如果漏电复位继电器正常情况下都会对其复位动作,如不能则故障.另外就是检漏本身通过一个6kΩ的电阻在进行检测,如果电阻或者漏电继电器存在问题则直接就造成漏地不能正常工作.其解决方法只能更换配件.

4结束语

随着大型机械设备在煤矿生产中的应用,设备的维护、检修显得尤为重要.掘进机电气系统是整机的主要组成部分,它为掘进机提供动力源,同时还控制掘进机各台电机及其配套机械部件的正常运行与安全.因此,做好掘进机电气系统的维护与维修工作,对于掘进机的正常安全运行意义重大,对于煤矿生产也意义重大.