于彬　李逍林

摘要：煤礦綜合機(jī)械化開采過程中，電牽引采煤機(jī)是綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，變頻器是電牽引采煤機(jī)的主要組成部分之一。文章首先介紹了電牽引采煤機(jī)變頻器設(shè)備的應(yīng)用，其次介紹了變頻器的結(jié)構(gòu)原理，重點(diǎn)論述了電牽引采煤機(jī)變頻器設(shè)備常見故障分析及有效處理方法，為煤礦電牽引采煤機(jī)的正常運(yùn)行提供了重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電牽引采煤機(jī)；變頻器；常見故障；處理措施；煤礦開采；綜采工作面 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD632 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.083

跟滑差調(diào)速采煤機(jī)與液壓牽引采煤機(jī)進(jìn)行比較，變頻調(diào)速電牽引采煤機(jī)的提升非常大，它能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的機(jī)械傳動(dòng)效率，能夠進(jìn)行四象限的運(yùn)轉(zhuǎn)，在傾角比較大的工作面適用，穩(wěn)定性強(qiáng)、牽引速度快、牽引力大，容易使微機(jī)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。因此，在采煤機(jī)的牽引控制系統(tǒng)當(dāng)中普遍地應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。然而，采煤機(jī)工作面有著十分惡劣的環(huán)境，在應(yīng)用變頻器的時(shí)候會(huì)面臨一系列問題，如變頻器的短路問題、過壓問題、直流母線欠壓、過流問題、過溫問題等，這一系列故障不利于采煤機(jī)的順利運(yùn)行。為此，對(duì)采煤機(jī)變頻器存在的故障進(jìn)行處理，有利于采煤機(jī)開機(jī)率的提升。

1 電牽引采煤機(jī)變頻器的應(yīng)用

煤礦綜合機(jī)械化開采過程中，電牽引采煤機(jī)是綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備。目前國內(nèi)生產(chǎn)的電牽引采煤機(jī)的主控系統(tǒng)由主控器、PLC控制器、彩色液晶顯示屏、左右操作站、主控編程器、工控機(jī)、模塊組件和一些傳感器組成。它是采煤機(jī)的控制中心，是整個(gè)電控系統(tǒng)的核心。由牽引控制箱與高壓箱組成電牽引采煤機(jī)。牽引控制箱的任務(wù)是擔(dān)負(fù)采煤機(jī)行走，處于牽引控制箱右前側(cè)的變頻器重點(diǎn)是對(duì)采煤機(jī)的左右行走速度進(jìn)行控制。其主體功能是維持整體設(shè)備的行走速度。這種控制方案全面調(diào)整了過往液壓牽引工作機(jī)理?xiàng)l件，穩(wěn)定了操作的簡單績效水準(zhǔn)，后期維修工作布置起來也顯得輕便許多；最主要的是提升采煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定效能，維持相關(guān)工序的合理經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值，整體符合現(xiàn)代高產(chǎn)綜合開發(fā)行業(yè)的界定標(biāo)準(zhǔn)。變頻器在電牽引采煤機(jī)的應(yīng)用代替了以往的液壓牽引，便于操作與維修、保護(hù)裝置完善、運(yùn)行效率高、動(dòng)作穩(wěn)定靈敏、牽引能力強(qiáng)，進(jìn)而使采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性提升，科學(xué)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)綜采工作面高效以及高產(chǎn)的需要。

2 變頻器結(jié)構(gòu)的原理

變頻器的組成部分是控制電路與主電路（中間直流環(huán)節(jié)、逆變器、整流器）。控制電路能夠控制整流器電壓與逆變器開關(guān)，借助外部接口電路對(duì)控制信息進(jìn)行發(fā)送，并且實(shí)現(xiàn)一系列的保護(hù)；中間直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能元件能夠交換電動(dòng)機(jī)無功功率與直流環(huán)節(jié)；逆變器是借助功率器件，對(duì)逆變器當(dāng)中主開關(guān)的通斷進(jìn)行有規(guī)律的控制，進(jìn)而輸出異樣頻段的三相交流；整流器是整流三相交流電為直流電。

3 選用變頻器

3.1 結(jié)合電動(dòng)機(jī)直流對(duì)變頻器容量進(jìn)行選擇

其調(diào)速借助變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行，在對(duì)電動(dòng)機(jī)確定之后，需要結(jié)合異步電動(dòng)機(jī)額定電流或?qū)嶋H運(yùn)行的電流值（最大值）來選擇變頻器。

3.2 結(jié)合輸出電壓進(jìn)行選擇

能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓選擇變頻器的輸出電壓。根據(jù)我國要求，能夠劃分為400V與220Vd的變頻器輸出電壓，對(duì)于3kV的高壓電動(dòng)機(jī)使用400V的變頻器，可在變頻器的輸入側(cè)裝設(shè)輸入變壓器、輸出側(cè)裝設(shè)輸出變壓器，將3kV電壓先降為400V，再將變頻器的輸出電壓提升到3kV。

3.3 根據(jù)使用場(chǎng)合選擇變頻器的保護(hù)結(jié)構(gòu)和保護(hù)形式

變頻器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大，兼顧到散熱的經(jīng)濟(jì)性，除了小容量之外，大部分為開啟式結(jié)構(gòu)，借助風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。變頻器設(shè)置場(chǎng)所在室外或周圍環(huán)境惡劣時(shí)，最好裝在獨(dú)立盤上，采用具有冷卻作用的熱交換裝置。

4 電牽引采煤機(jī)變頻器設(shè)備常見故障及處理方法

當(dāng)變頻器設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，不要著急接通電源進(jìn)行檢測(cè)，萬萬不可以用萬用表來檢測(cè)。首先，在變頻器裝置不接輸出或者是輸入的情況之下，對(duì)功率模塊是不是完整進(jìn)行檢查，如此就防止了在損害功率模塊的前提下接通電源而擴(kuò)大故障；其次，需要盡量徹底地排查外部面臨的故障。做好上述兩點(diǎn)之后，將電源接通，將變頻器設(shè)備進(jìn)行全面的排查檢修。一般而言，變頻器裝置面臨下面的一些故障：

4.1 顯示面板無故障顯示

跟電源接通之后的變頻器裝置，顯示面板顯示正?；驘o故障顯示，卻不可以順利運(yùn)行。處理措施是各自借助變頻器裝置的外接控制端子與控制面板來控制變頻器裝置，如果一種處理措施管用，就意味著變頻器裝置沒有故障，而會(huì)是控制端子松動(dòng)、外接控制器被損壞、控制面板被損壞等一系列的原因?qū)е伦冾l器裝置的CPU上沒有傳輸控制信號(hào)。如果這兩種控制手段都難以使變頻器裝置啟動(dòng)，一方面會(huì)是驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)了故障，處理措施是更換驅(qū)動(dòng)板；另一方面會(huì)是變頻器裝置的CPU被損壞，更換主板是相應(yīng)的處理措施。

4.2 顯示面板有故障顯示

4.2.1 過流故障：要求對(duì)變頻器裝置設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行檢查，是不是太小地設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)電流值，是不是外部接線絕緣接地或者是絕緣低，是不是煤層機(jī)械卡或者是硬度大，是不是采煤機(jī)的牽引速度太快。倘若對(duì)上述的問題進(jìn)行排除，那么需要檢查變頻器電流檢測(cè)回路是不是存在問題。

4.2.2 欠電壓故障：要求對(duì)變頻器裝置的頻率和輸入電壓是不是正常進(jìn)行查看；檢查濾波電解電容是否存在老化或電容量減少等狀況；檢測(cè)變頻器設(shè)備的整流模塊是否完好，有無損壞而造成缺相。如果排除了上述的問題，那么就要對(duì)電壓取樣電路是不是正常進(jìn)行查看。

4.2.3 過電壓故障。對(duì)直流母線與輸入電源的電壓進(jìn)行檢查，倘若不存在異常的情況，那么會(huì)是制動(dòng)電路出現(xiàn)不正常的情況，倘若不可以根據(jù)命令開啟制動(dòng)電路VT，那么會(huì)造成電動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速過程中的泵生電壓向直流母線上面返回，進(jìn)而導(dǎo)致太高的直流電壓。endprint

4.2.4 變頻器溫度保護(hù)。先是對(duì)是不是可以正常地應(yīng)用導(dǎo)熱硅脂、水冷式變頻器冷去水路、風(fēng)冷式變頻器冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，倘若可以對(duì)上述的故障進(jìn)行排除，那么就會(huì)是變頻器的飽和電壓提升、整流模塊和逆變模塊老化，導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱。

4.2.5 通信故障。變頻器對(duì)通信故障的顯示表現(xiàn)為下面三種：第一種是變頻器不可以跟顯示面板通信；第二種是變頻器不可以借助信號(hào)接口跟上位機(jī)或者是PLC通信，導(dǎo)致這兩種情況會(huì)是因?yàn)閮?nèi)存或者是CPU損壞造成的，僅僅可以對(duì)主控制板進(jìn)行更換；第三種是變頻器間不可以進(jìn)行通信，造成這種情況的原因可能是通信光纖接錯(cuò)或者是損壞，也可能是主板上的主控制板或者是通信插件損壞。

4.2.6 過載故障。過載故障包括變頻過載和電動(dòng)機(jī)過載，主要是由于采煤機(jī)的牽引加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低，電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載太重、長時(shí)間超載等原因引起的，一般可以通過延長加速時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓、減少負(fù)載等方法來解決。

4.2.7 溫度過高。如果發(fā)生溫度過高報(bào)警，首先檢查溫度傳感器是否正常，若正常，則可能是其他原因引起的誤動(dòng)作，可以把故障屏蔽掉。另外，還應(yīng)檢查變頻器的冷卻風(fēng)扇是否正常，變頻器外殼底板上涂抹的散熱物是否合適。

4.3 變頻器設(shè)備接通電源無顯示

發(fā)生此類故障情況，極有可能是由于變頻器裝置的主回路出現(xiàn)了問題。這樣的問題體現(xiàn)了變頻器裝置不能夠輸出無直流電壓，造成了控制回路不可以順利地運(yùn)行。為此，需要對(duì)整流電路是不是面臨不正常的情況進(jìn)行檢查，然后需要對(duì)直流回路當(dāng)中是不是損壞了限流電阻進(jìn)行檢查。

5 采煤機(jī)變頻器平時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)

（1）變頻器設(shè)備的維護(hù)，操作者必須是具有一定資格的電氣專業(yè)人員，才能對(duì)變頻器進(jìn)行專業(yè)的維護(hù)和安裝；（2）變頻器設(shè)備的安裝和維護(hù)，必須在切斷電源5分鐘后，待中間電路電容放電完畢后才能進(jìn)行安裝和維護(hù)，嚴(yán)禁帶電安裝及維護(hù)；（3）變頻器設(shè)備必須指定專人操作，操作者需熟悉變頻器的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、功能特點(diǎn)、參數(shù)設(shè)置等；（4）采煤機(jī)運(yùn)行的過程中，要對(duì)變頻器設(shè)備的顯示信息多加觀察，若出現(xiàn)異常就要立即停車檢查，等故障排查消除后才能繼續(xù)運(yùn)行，以防故障擴(kuò)大化，對(duì)變頻器設(shè)備產(chǎn)生損害；（5）要嚴(yán)格執(zhí)行變頻器設(shè)備的檢查檢測(cè)制度，定期檢查變頻器設(shè)備控制線的緊固件和插件，以防產(chǎn)生松動(dòng)。

6 結(jié)語

總之，采煤機(jī)的重要組成部分是電牽引采煤機(jī)變頻器，其維護(hù)邊界復(fù)雜，有著較高的技術(shù)含量，在對(duì)故障進(jìn)行處理的時(shí)候，需要對(duì)一系列顯示進(jìn)行查看，且對(duì)故障的區(qū)域進(jìn)行把握，在碰到問題的過程中應(yīng)思路清晰、頭腦冷靜，不可以肆意地大卸大拆，而應(yīng)當(dāng)通過現(xiàn)象找準(zhǔn)存在的問題，在分析和判斷的基礎(chǔ)上處理故障，且注重保養(yǎng)與維護(hù)，不斷積累場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn)，從而保證采煤的順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)

[1] 石樹君.淺談四象限交流變頻器在采煤機(jī)上的應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2006，（10）.

[2] 韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3] 曹錦梅，王明輝.基于PLC與變頻調(diào)速的恒壓供水/消防控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2007，（9）.

[4] 楊英.PLC控制的變頻調(diào)速在橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].廣州市經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（2）.

[5] 陳元勇.PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].山東大學(xué)，2008.

[6] 謝子殿，沈顯慶，王蘊(yùn)恒.電牽引采煤機(jī)電氣控制技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2001.

作者簡介：于彬（1985-），男，河南通許人，貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司機(jī)電副礦長，助理工程師，研究方向：煤礦機(jī)電；李逍林（1992-），男，安徽蕭縣人，貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司機(jī)電部技術(shù)主辦，助理工程師，研究方向：煤礦供電技術(shù)。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint