0 引言

近十年隨著(zhù)煤礦采掘設備機械化、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，中國煤炭科工集團太原研究院研制的 EML340 連采機在陜西、內蒙等礦區得到廣泛的應用，積累應用超過(guò) 100 臺，其廣泛的煤層適應性，巷道掘進(jìn)的高效性，達到國際先金水平。EML340 電氣控制系統比傳統的掘進(jìn)機設計復雜，自動(dòng)化功能完善，對設備維護人員提出更多的要求，在使用過(guò)程中經(jīng)常出現故障而無(wú)法得到解決，造成設備停機。

 

EML340 連采機電控系統本身帶有故障診斷功能，可通過(guò)HMI 顯示內容，進(jìn)行故障的排查，但由于各工作面使用工況不同，引起故障的原因也是多方面，檢測人員技術(shù)和經(jīng)驗不同，經(jīng)常造成故障無(wú)法正確診斷，找不到造成故障的根本原因，結合連采機多年使用情況，通過(guò)研發(fā)人員與售后人員的反饋信息，并結合連采機電控系統特點(diǎn)對連采機電控系統常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，給對各種故障理論分析，并提出相應的解決辦法，有助于使用者快速排除連采機電氣故障，提高設備的使用效率[1]。

 

1 EML340 連采機電控系統概述

EML340 型連續采煤機總裝機功率約為 600 kW，連采機電氣系統由 KXJ-500/1140E 隔爆兼本質(zhì)安全型電氣控制箱、BPB-2×50/1140 礦用隔爆型低壓交流變頻器、ZH2-10 礦用本質(zhì)安全型變阻器、FBG-400/1140 礦用隔爆型電氣隔離箱、FJYS-40II 隔爆兼本質(zhì)安全型遙控接收機、XB-24 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型顯示箱、CXB-36C 隔爆型操作箱及外部各種傳感器等組成。連采機電控系統結構如圖 1 所示。

KXJ-500/1140E 隔爆兼本質(zhì)安全型電氣控制箱主要控制截割部、裝運機構、液壓機構；BPB-2×50/1140 礦用隔爆型低壓交流變頻器控制牽引機構，實(shí)現割煤、裝煤、機器行走以及除塵等功能[2]。 2 連采機常見(jiàn)故障

 

2.1 主回路故障

主回路即電機控制回路故障，常見(jiàn)故障有電機啟動(dòng)運行前的回路漏電閉鎖保護以及電機運行中的電機過(guò)載、過(guò)熱、缺相保護，主回路的電氣保護功能為正常運行提供基礎，確保主回路發(fā)生故障時(shí)及時(shí)切斷供電電源，保護設備及人身安全。

2.1.1 運行前檢測

漏電閉鎖保護，操作箱發(fā)出“X 回路”啟動(dòng)命令，主控箱 PLC接收“X 回路”啟動(dòng)命令，PLC 數字量輸出模塊 Q 點(diǎn)閉合，綜合保護器相應回路漏電閉鎖檢測單元繼電器吸合，漏電閉鎖檢測模塊檢測該回路接觸器輸出側到電機供電回路的絕緣狀態(tài)，當絕緣阻值低于 40 kΩ，主控 PLC 將中止電機啟動(dòng)，同時(shí) HMI 顯示器為提示“X 回路漏電閉鎖”；如絕緣阻值高于 40 kΩ，PLC 將驅動(dòng)語(yǔ)音報警裝置預警“X 回路電機啟動(dòng)，請注意”，報警結束后PLC 將驅動(dòng)“X 回路”繼電器，使該回路接觸器線(xiàn)圈得電，接觸器吸合“X 回路電機”運行。漏電閉鎖故障檢測分析：

（1）當發(fā)生“X 回路漏電閉鎖”保護時(shí)，shou先確定綜合保護器及 PLC 檢測的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是否完好，同時(shí)檢查檢測回路電纜是否有松動(dòng)，可以通過(guò)切換 HMI 顯示界面，查看 PLC 漏電閉鎖檢測輸入點(diǎn)狀態(tài)，PLC 輸入點(diǎn)狀態(tài)指示燈為“綠色”表明漏電閉鎖保護檢測回路正常；如果 PLC 輸入點(diǎn)狀態(tài)指示燈為“紅 色”，并且檢測回路電纜沒(méi)有松動(dòng)，則是漏電閉鎖檢測模塊本身?yè)p壞，需更換新的檢測模塊。 

（2）檢測回路通過(guò) HMI 查看狀態(tài)正常，則漏電閉鎖故障可能是真實(shí)存在，可通過(guò)拆下接線(xiàn)盒內接線(xiàn)柱的電機供電電纜，用2500 V 絕緣檢測搖表，分別檢測電機供電電纜到電機的絕緣，如果絕緣低于標準值，則打開(kāi)電機接線(xiàn)盒拆下電纜，分別檢測電機對地及電機對地的絕緣組值，就可以確定是供電電纜的問(wèn)題還是電機本身絕緣問(wèn)題；此外電控箱接觸器輸出側到接線(xiàn)盒接線(xiàn)柱供電線(xiàn)路絕緣由于連采機長(cháng)期工作在井下潮濕環(huán)境中，也會(huì )出現絕緣水平的下降，可在主腔和接線(xiàn)腔內放置干燥劑，并定期更換[3]。 

（3）按照上述檢測方法檢測，都會(huì )快速檢測到具體的故障原因，極少情況漏電閉鎖保護原因可能是主接觸器本身絕緣阻值低，或是主回路阻容吸引引起的漏電閉鎖保護。

 

2.1.2 運行中的故障

主回路電機正常啟動(dòng)并運行，造成電機運行過(guò)程的停機的保護，電機運行保護功能通過(guò)三相電流變送器檢測電機運行電流，PLC 實(shí)時(shí)采集，控制程序通過(guò) PLC 采集電流對運行中的電機進(jìn)行狀態(tài)檢測，并做相應的保護。電機過(guò)載保護分析：

（1）電機過(guò)載保護原理，電機三相供電回路的電流變送器與PLC 模擬量擴展模塊連接，電流變送器將電機實(shí)時(shí)電流值轉化成 DC 2～10 V 標準電壓值，PLC 模擬量擴展模塊將采集的信號轉化成 PLC 可識別的數字理信號，通過(guò)反時(shí)限保護曲線(xiàn)，設置電機在 1.2 倍、1.5 倍、2 倍、3 倍等不同過(guò)載程序的保護時(shí)間。 

（2） 造成電機過(guò)載保護的原因大部分是由于負載突變引起的，連采機的截割和裝運過(guò)程井刀過(guò)深，煤炭大理堆積到裝運鏟板，造成電機過(guò)載保護。 

（3）無(wú)重載生產(chǎn)過(guò)程中出現過(guò)載保護，可通過(guò)萬(wàn)用表檢測電流變送器輸出電壓值是否正常，判斷電流變送器是否損壞，同時(shí)切換 HMI 顯示界面，查看 PLC 模塊量輸入模塊原始值，當電機沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)變送器輸出 DC 2 V 電壓，HMI 顯示對應數字量為6554，如果三個(gè)電流變送器檢測電壓值偏差過(guò)大，可能是電流變送器損壞，如果電壓值是 2 V 而 HMI 顯示的模塊量擴展模塊數字與 6554 相差過(guò)大，則可能是擴展模塊損壞。電機缺相保護分析：

 

（1）電機缺相保護檢測硬件與電機過(guò)載保護相同，只是程序檢測算法不同，檢測原理是電機正常運行后，PLC 檢測三相電流變送器電壓值，通過(guò)程序算法，當電機三相電流#小一相小于三相電流平均值的 50%或電機啟動(dòng)后某一相電流為零。 

（2）缺相保護的原因，shou先排查供電電源，確保前級供電開(kāi)關(guān)的隔離開(kāi)關(guān)、接觸器無(wú)故障，即連采機主控箱接受的三相電壓沒(méi)有缺相。排除供電缺相，當主回路接觸器吸合電機運行，出現“X 回路缺相保護”，可通過(guò)萬(wàn)用表檢測電流變送器輸出的電壓值，同時(shí)切換顯示界面查看電流變送器對應數字量，判斷是否是電流變送器損壞，如果電流變送器正常，則造成電機運行缺相的原因可能是真空接觸器真空管觸頭不能可靠吸合，#后還需要考慮電機本身問(wèn)題[4]。

 

2.2 控制回路故障

控制回路主要包括 ELM340 連采機外圍弱電電氣元件，如ZH2-10 礦用本質(zhì)安全型變阻器、礦用隔爆型急停按鈕，FJYS-40II 隔爆兼本質(zhì)安全型遙控接收機、XB-24 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型顯示箱、CXB-36C 隔爆型操作箱。

 

控制回路與 PLC 擴展 IO 相連的器件檢測，可能過(guò)萬(wàn)用表檢測線(xiàn)路是否可靠連接，如連采機上電后系統檢測正常且沒(méi)有急停按鈕按下，按“油泵啟”系統無(wú)響應，可用萬(wàn)用表檢測操作箱“油泵啟”按鍵是否閉合，電纜是否損壞造成斷路。當按鍵正常閉合，電纜可靠連接，PLC 輸入點(diǎn)指示燈不亮，則應考慮PLC 擴展模塊損壞；根據以往經(jīng)驗，PLC 損壞概率極低，控制回路故障大多數由于使用中造成電纜壓斷或電纜連接處的螺絲松動(dòng)引起。

 

連采機牽引履帶變頻器正、反向信號分別由 ZH2-10 礦用本質(zhì)安全型變阻器的左、右手柄（電位計信號）經(jīng)電位計隔離柵轉換為電壓信號輸入到 PLC 的模擬量輸入端（左履帶信號線(xiàn)號為 102，右履帶信號線(xiàn)號為 103）。變頻器不行走時(shí)通過(guò) HMI 界面切換查看手柄對應的模擬量信號，手柄在中間位置時(shí)，模擬量輸入端的電壓為+5 V，左、右履帶輸入信號顯示約 13 800，前進(jìn)時(shí)變?yōu)?0，后退時(shí)變?yōu)?27 648，左、右履帶輸出信號顯示的變化范圍為 0 到 27 648。 3 故障的排查

 

根據近幾年 EML340 連采機電控系統故障統計來(lái)看，造成故障的原因多數是由于檢修不到位，使用過(guò)程中造成電纜斷裂，以及連采機截煤過(guò)程的振動(dòng)引起電纜虛接、松動(dòng)引起。排查電控系統故意原因shou先能確保供電回路正常，然后根據 HMI 顯示內容逐步檢測電纜連接、相應功能保護器件是否正常，可采用交換檢測的方法，把相同功能器件的連接進(jìn)行對換，可快速有效確定故障部件。 

 

4 結語(yǔ)

        通過(guò)對 EML340 連采機電控系統結構的介紹，結合現場(chǎng)使用情況的反饋，闡述連采機電控系統常見(jiàn)保護的功能檢測回路原理，對各種故障的原因進(jìn)行較詳細的分析，給出使用過(guò)程中電控系統故障的檢測方法，有利于維護人員對故障進(jìn)行快速定位，同時(shí)對煤礦其他采掘類(lèi)設備的電控故障排查備有借鑒意義[5]。

相關(guān)產(chǎn)產(chǎn)品tuijian：頂裝式翻板液位計、