林廣旭

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

隨著大規(guī)模粗放型開(kāi)采，適合長(zhǎng)壁開(kāi)采的煤炭資源日益減少，且長(zhǎng)壁開(kāi)采后的殘留煤柱、不能布置長(zhǎng)壁的殘采煤區(qū)、不規(guī)則塊段等煤炭?jī)?chǔ)量卻在逐年上升，“三下”壓煤量也很大。短壁機(jī)械化開(kāi)采在房柱式采煤、回收邊角煤以及長(zhǎng)壁開(kāi)采的煤巷快速掘進(jìn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在單產(chǎn)、單進(jìn)作業(yè)過(guò)程中創(chuàng)出十分可觀的效益，為世界采煤界所公認(rèn)。梭車是短壁機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備中的關(guān)鍵配套設(shè)備之一，是一種集裝煤、運(yùn)煤、行走、卸煤等于一體的綜合機(jī)組，主要用于連續(xù)采煤機(jī)或掘錨機(jī)處裝煤，運(yùn)輸至給料破碎機(jī)或連運(yùn)頭車處卸煤，具有200m距離內(nèi)雙向駕駛功能，頻繁往復(fù)運(yùn)行于裝卸點(diǎn)之間運(yùn)輸煤炭，實(shí)現(xiàn)采煤工作面煤炭的短距離運(yùn)輸，大幅度地提高短壁機(jī)械化開(kāi)采的生產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度[1-3]。

JOY10SC32-48B型梭車(以下簡(jiǎn)稱梭車)在井下使用過(guò)程中，由于電氣系統(tǒng)比較復(fù)雜、工作條件惡劣、工作時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)不到位等原因，導(dǎo)致不同程度的電氣故障，直接影響生產(chǎn)效率。結(jié)合多年實(shí)際大修和現(xiàn)場(chǎng)使用與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出排除故障辦法，探討降低使用故障率和提高可靠性的改進(jìn)措施。

1 梭車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

梭車由機(jī)架、駕駛操縱、液壓系統(tǒng)、行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，如圖1所示。該設(shè)備由拖曳電纜供電，采用整體機(jī)架結(jié)構(gòu)，全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由兩臺(tái)行走電機(jī)—行走電機(jī)減速器—短傳動(dòng)軸—輪邊減速器—長(zhǎng)傳動(dòng)軸—輪邊減速器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝在機(jī)架兩側(cè)的轉(zhuǎn)向油缸推動(dòng)空間拉桿機(jī)構(gòu)連接上下轉(zhuǎn)向臂來(lái)完成轉(zhuǎn)向，輸送系統(tǒng)由一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)輸送減速器將扭矩傳遞給機(jī)頭鏈輪，帶動(dòng)刮板鏈組件，從而達(dá)到物料轉(zhuǎn)載和卸載的目的。液壓系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向、運(yùn)輸升降、制動(dòng)等，制動(dòng)系統(tǒng)有工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)和駐車制動(dòng)。電氣系統(tǒng)由主電控箱、操作箱、傳感器組件、照明組件等組成，主要用于控制行走電機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)電機(jī)、油泵電機(jī)、傳感反饋、照明等。設(shè)備運(yùn)行由加速踏板控制，通過(guò)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)雙向駕駛[4，5]。

圖1 10SC32-48B型梭車結(jié)構(gòu)示意圖

2 典型電氣故障與排除

梭車電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，在煤礦井下使用過(guò)程中，潮濕、粉塵等環(huán)境因素對(duì)電氣元器件的性能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)不同的電氣故障[6]。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，分析說(shuō)明兩種具有代表性的典型電氣故障。

2.1 梭車油泵無(wú)法啟動(dòng)電氣故障

2.1.1 故障描述

梭車在運(yùn)煤過(guò)程中，油泵電機(jī)突然停機(jī)，導(dǎo)致行走不能運(yùn)行。顯示器顯示正常，斷電復(fù)位后，重新啟動(dòng)油泵電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。

2.1.2 油泵電路工作原理

梭車故障顯示面板中急停、油溫、低油位、漏電保護(hù)、制動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)等故障顯示無(wú)異常，油泵電機(jī)保護(hù)電路原理圖如圖2所示，電源3經(jīng)過(guò)急停開(kāi)關(guān)ES2節(jié)點(diǎn)3A、急停開(kāi)關(guān)ES1節(jié)點(diǎn)4、油溫開(kāi)關(guān)OTS節(jié)點(diǎn)9、油位開(kāi)關(guān)OLS節(jié)點(diǎn)12、接地測(cè)試開(kāi)關(guān)ETS至節(jié)點(diǎn)4A給油泵啟動(dòng)控制回路供電。

圖2 油泵電機(jī)保護(hù)電路原理圖

圖3 油泵電機(jī)啟動(dòng)電路原理圖

油泵電機(jī)啟動(dòng)電路原理圖如圖3所示，電源由節(jié)點(diǎn)4A經(jīng)過(guò)油泵/行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)至節(jié)點(diǎn)101到運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)6A，通過(guò)腳踏開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)55給油泵啟動(dòng)時(shí)間繼電器TIM3供電，油泵主接觸器CNA由時(shí)間繼電器延時(shí)閉合觸點(diǎn)，行走熱過(guò)載繼電器、油泵熱過(guò)載繼電器、漏電保護(hù)器等保護(hù)常閉觸點(diǎn)進(jìn)行控制，觸發(fā)油泵主接觸器CNA線圈通電，進(jìn)而使其主觸頭CNA動(dòng)作，油泵電機(jī)主回路電路圖如圖4所示，油泵電機(jī)通電啟動(dòng)，自保觸頭節(jié)點(diǎn)5-55閉合。

圖4 油泵電機(jī)主回路電路圖

2.1.3 故障原因分析

通過(guò)對(duì)油泵電路分析，可判斷油泵電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)存在的故障有以下幾個(gè)方面：①急停開(kāi)關(guān)未開(kāi)啟或損壞；②液壓油箱高油溫保護(hù)；③液壓油箱低油位保護(hù)；④漏電測(cè)試裝置保護(hù)；⑤接地測(cè)試開(kāi)關(guān)、泵和行走開(kāi)關(guān)、腳踏開(kāi)關(guān)、運(yùn)輸機(jī)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)故障；⑥延時(shí)繼電器故障；⑦行走熱繼電器故障；⑧油泵熱繼電器故障；⑨油泵主接觸器線圈或觸點(diǎn)故障。

根據(jù)油泵電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障信息，通過(guò)歐姆法-電壓法結(jié)合的方式，分析故障步驟如下：

1)判斷節(jié)點(diǎn)3至油泵/行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)4A線路通斷，確認(rèn)電源供電至油泵/行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(4A節(jié)點(diǎn))的線路完好，說(shuō)明油泵啟動(dòng)保護(hù)回路無(wú)故障。

2)判斷接地測(cè)試開(kāi)關(guān)6-5、泵和行走開(kāi)關(guān)4-3、腳踏開(kāi)關(guān)2-1、運(yùn)輸機(jī)開(kāi)關(guān)8-7觸點(diǎn)通斷情況，所有觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)閉合位置，均導(dǎo)通，判斷轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)完好。

3漏電測(cè)試裝置在通電狀態(tài)下，觸點(diǎn)6-7導(dǎo)通，節(jié)點(diǎn)E5-8A線路完好，行走熱繼電器節(jié)點(diǎn)60A-60-61線路導(dǎo)通，油泵熱繼電器節(jié)點(diǎn)61-62-E5線路導(dǎo)通，判斷油泵主接觸器CNA線圈前端線路完好。

4)在時(shí)間繼電器TIM3線圈回路節(jié)點(diǎn)55-2之間與主接觸器CNA線圈節(jié)點(diǎn)60A-2之間均完好情況下，通電啟動(dòng)油泵開(kāi)關(guān)后，時(shí)間繼電器線圈動(dòng)作，計(jì)時(shí)后延時(shí)閉合觸點(diǎn)未能閉合，導(dǎo)致主接觸器CNA線圈節(jié)點(diǎn)55-60A之間不能導(dǎo)通，故確認(rèn)油泵電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障為時(shí)間繼電器延時(shí)閉合觸點(diǎn)損壞。

2.1.4 故障處理及注意事項(xiàng)

油泵電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障為時(shí)間繼電器延時(shí)閉合觸點(diǎn)損壞，損壞觸頭無(wú)法修復(fù)，更換時(shí)間繼電器后，油泵電機(jī)順利啟動(dòng)，對(duì)設(shè)備跟蹤一個(gè)生產(chǎn)班后，故障未再次出現(xiàn)。

更換時(shí)間繼電器注意事項(xiàng)：①使用相同廠家和型號(hào)配件，提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行可靠性；②時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間設(shè)置要同原機(jī)時(shí)間相匹配；③更換時(shí)間繼電器時(shí)，接線準(zhǔn)確，避免毛刺，防止電氣系統(tǒng)產(chǎn)生其它故障[7，8]。

2.2 梭車無(wú)法行走電氣故障

2.2.1 故障描述

梭車油泵電機(jī)啟動(dòng)后，行走系統(tǒng)一側(cè)無(wú)動(dòng)作，另一側(cè)完好，設(shè)備斷電重新啟動(dòng)油泵電機(jī)，故障無(wú)法排除，故障顯示器無(wú)故障顯示。

2.2.2 行走電路工作原理

梭車行走系統(tǒng)由觸發(fā)器控制兩個(gè)可控硅整流橋，驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)行走電機(jī)行走，油泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，主接觸器輔助觸點(diǎn)閉合，保護(hù)開(kāi)關(guān)3CB閉合，節(jié)點(diǎn)3-33導(dǎo)通，與電源節(jié)點(diǎn)2為觸發(fā)器供電，行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出節(jié)點(diǎn)10B經(jīng)過(guò)行走接觸器輔助觸點(diǎn)CRR和CLR常閉觸點(diǎn)與觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)L形成正轉(zhuǎn)輸入，15B經(jīng)過(guò)行走接觸器輔助觸點(diǎn)CRF和CLF常閉觸點(diǎn)與觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)R形成反轉(zhuǎn)輸入，10B和15B分別經(jīng)過(guò)行走接觸器輔助觸點(diǎn)CRR、CLR和CRF、CLF常開(kāi)觸點(diǎn)與觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)SCR ON形成觸發(fā)信號(hào)。泵和行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出的節(jié)點(diǎn)40與觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)AA為速度2信號(hào)，節(jié)點(diǎn)50與觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)EE為速度3信號(hào)。觸發(fā)器輸出節(jié)點(diǎn)E為行走直流接觸器左正轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點(diǎn)A為行走直流接觸器左反轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點(diǎn)B為行走直流接觸器右正轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點(diǎn)F為行走直流接觸器右反轉(zhuǎn)輸出，四個(gè)行走直流接觸器輸出回路分別由相應(yīng)常閉輔助觸頭進(jìn)行互鎖。行走系統(tǒng)控制回路原理圖如圖5所示。

圖5 行走系統(tǒng)控制回路原理圖

行走系統(tǒng)主回路原理圖如圖6所示。電路的工作過(guò)程為：行走斷路器(2CB)閉合后，電源變壓器為可控硅整流橋提供三相交流電壓，可控硅整流橋整流輸出的直流電壓“+L”和“-L”分別傳送到直流電機(jī)繞組上，行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)正反轉(zhuǎn)的選擇和觸發(fā)器的控制，使直流接觸器主觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)，控制直流行走電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

圖6 行走系統(tǒng)主回路原理圖

2.2.3 故障原因分析

通過(guò)對(duì)行走系統(tǒng)電路分析，可判斷設(shè)備無(wú)法行走存在的故障有以下幾個(gè)方面：①油泵主接觸器輔助觸頭斷路；②保護(hù)開(kāi)關(guān)(3CB)故障；③觸發(fā)器電源故障或損壞；④行走方向轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、泵和行走開(kāi)關(guān)或腳踏開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)故障；⑤行走直流接觸器故障；⑥行走系統(tǒng)可控硅故障；⑦直流行走電機(jī)故障。

根據(jù)設(shè)備無(wú)法行走故障信息，通過(guò)歐姆法-電壓法結(jié)合的方式，分析故障步驟如下：

1)油泵運(yùn)行，測(cè)試觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)33-2之間存在110V電壓，說(shuō)明油泵主接觸器輔助觸點(diǎn)和保護(hù)開(kāi)關(guān)(3CB)導(dǎo)通，觸發(fā)器供電正常。

2)測(cè)試可控硅整理橋，110V供電電壓正常，可控硅整流橋整流輸出“+L”和“-L”之間直流電壓正常，查找直流電機(jī)接線，無(wú)虛接、打火狀況。判斷可控硅、直流行走電機(jī)接線完好。

3)旋轉(zhuǎn)行走方向開(kāi)關(guān)、泵和行走轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或腳踏開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)閉合位置，測(cè)試觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)10/15、50/40與電源節(jié)點(diǎn)2均存在110V電壓，節(jié)點(diǎn)110與電源節(jié)點(diǎn)2正轉(zhuǎn)輸入時(shí)存在110V電壓，反轉(zhuǎn)輸入時(shí)無(wú)110V電壓，輸出節(jié)點(diǎn)11、111與電源節(jié)點(diǎn)2存在110V電壓，輸出節(jié)點(diǎn)16、116與電源節(jié)點(diǎn)2無(wú)110V電壓，正轉(zhuǎn)輸入可聽(tīng)到直流接觸器“啪啪”吸合響聲。判斷反轉(zhuǎn)輸入時(shí)觸發(fā)器觸發(fā)節(jié)點(diǎn)10B-110斷路，查出直流接觸器輔助開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)損壞，判斷出設(shè)備故障原因。

2.2.4 故障處理及注意事項(xiàng)

設(shè)備故障處理方法為更換損壞的輔助開(kāi)關(guān)，安裝過(guò)程注意事項(xiàng)為：輔助開(kāi)關(guān)作為電氣連鎖裝置，是由主觸點(diǎn)機(jī)械接觸動(dòng)作的，接觸塊稍微用力壓在轉(zhuǎn)子上，輔助開(kāi)關(guān)將發(fā)出聽(tīng)得見(jiàn)咔噠響聲，如果動(dòng)作太快，調(diào)整固定架。

電氣連鎖輔助開(kāi)關(guān)的調(diào)整直接影響行走系統(tǒng)的使用穩(wěn)定性，所以，維護(hù)保養(yǎng)人員必須定期檢查輔助開(kāi)關(guān)的間隙調(diào)整，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3 降低電氣系統(tǒng)故障率的措施

3.1 加強(qiáng)設(shè)備的日常巡檢

梭車日常巡檢和維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)由具有一定實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)或者專職的設(shè)備維保人員負(fù)責(zé)，形成規(guī)范化、程序化的記錄表格。根據(jù)梭車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及處理故障經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其必檢的表格項(xiàng)、出現(xiàn)過(guò)的故障點(diǎn)、易磨損、易老化、易變形的部位，按照維護(hù)使用說(shuō)明書進(jìn)行檢查和故障判定。同時(shí)，啟動(dòng)設(shè)備各系統(tǒng)，驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)行狀況，依據(jù)前期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)備運(yùn)行有無(wú)異常，記錄在相應(yīng)表格內(nèi)，便于不同班組人員及時(shí)掌握設(shè)備狀況，利于提高生產(chǎn)效率。特別注意一點(diǎn)，設(shè)備維保人員必須由專人負(fù)責(zé)，每班開(kāi)機(jī)前進(jìn)行關(guān)鍵部位檢查[9，10]。

3.2 完善元部件質(zhì)量與裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)

梭車電氣元部件的質(zhì)量和裝配工藝直接影響電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，電氣元部件質(zhì)量控制非常關(guān)鍵，首先，要保證元部件的匹配性，不能將原機(jī)配件使用其他品牌相類似配件代替；其次，嚴(yán)格控制元部件采購(gòu)渠道，杜絕翻新件和高仿件的使用，防止對(duì)電氣系統(tǒng)其他元部件的干擾和損壞，確保誤動(dòng)作的發(fā)生；最后，裝配過(guò)程中，嚴(yán)格按照制定的裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，避免由于接觸不良、固定不穩(wěn)、毛刺處理不當(dāng)而引起的其他故障。

3.3 提升元部件與整機(jī)設(shè)備性能測(cè)試

電氣元部件和電氣系統(tǒng)的性能測(cè)試是至關(guān)重要的。從設(shè)備大修實(shí)踐角度，梭車電氣系統(tǒng)性能測(cè)試沒(méi)有方法和手段，通過(guò)設(shè)計(jì)專用加載試驗(yàn)臺(tái)的方式，達(dá)到設(shè)備性能提升的目的，包括：①驗(yàn)證整機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)置的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)；②模擬井下使用工況，對(duì)整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加載測(cè)試，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性；③通過(guò)設(shè)備驗(yàn)證結(jié)果與模擬工況數(shù)據(jù)對(duì)比，分析技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求的一致性，便于技術(shù)參數(shù)優(yōu)化；④判斷元部件的好壞，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷故障和分析故障，使維保人員得到詳實(shí)的技術(shù)交流。

3.4 制定實(shí)際工況監(jiān)測(cè)、監(jiān)控及診斷方案

應(yīng)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，制定實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、診斷系統(tǒng)，通過(guò)傳感器將關(guān)鍵電氣元部件的電壓、電流、溫度等信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、處理、上傳，積累存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分析各重要參數(shù)曲線變化情況，調(diào)用故障數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷故障類型，提示維保人員預(yù)處理方法，能夠使維保人員迅速掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，有效的降低設(shè)備故障率，保證設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)間，提高工作效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

梭車在使用過(guò)程中發(fā)生電氣故障，直接影響生產(chǎn)效率，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文從設(shè)備結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)典型故障、實(shí)際故障處理方法以及降低設(shè)備故障率措施方面進(jìn)行總結(jié)，對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)故障處理和維護(hù)保養(yǎng)具有借鑒意義。

1)熟悉梭車整機(jī)結(jié)構(gòu)，能夠詳細(xì)分析電氣系統(tǒng)原理圖及各回路動(dòng)作原理。

2)結(jié)合故障具體情況，依據(jù)電氣系統(tǒng)原理圖逐個(gè)節(jié)點(diǎn)分析故障，判斷出故障原因進(jìn)行排除。

3)通過(guò)排除故障的積累，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備日常檢修的保養(yǎng)與維護(hù)，全面建設(shè)元部件質(zhì)量和裝配工藝體系。

4)加強(qiáng)電氣元部件檢測(cè)、檢驗(yàn)手段、完善整機(jī)設(shè)備性能測(cè)試，制定實(shí)際工況監(jiān)測(cè)、監(jiān)控及診斷方案，降低設(shè)備故障率。