大倾角采煤机电气控制系统及故障分析.pdf

8 煤矿机械 1 9 9 4年第 3期 tttf‘ 问题探讨枣 I f 大倾 角采煤机 电气控制 系统 及故障分析 煤 炭 科 学 研 究 总 院 上 海 分 院 芝 叮 I 6 己 ／ 店 摘 要 介 绍 了 M G 2 0 0 一 Q w型 大 倾 角 采 蝶 机 电 气 控 制 系 统 的 蛄 构 和 原 理 ， 分 析 了谊设备 的 电气系统在井下 工业性试 验 中出现 的故障 扣原 因 ． 提 出 了解决这些 故 席 和 气 篡 靠 釜 芝 故 析＼电 L - f 缸 7 关 键 词采 煤 机电 气 控 制故 I粉 析 、 u ’， ⋯ ／ ￡ 一J 1 前言 MG2 0 0 一 Qw 型大 倾角采煤 机是国家。 七 五 ” 攻 关 项 目， 由煤 炭 科学 总 院上 海 分 院设 计 ， 鸡 西煤 矿 机械 厂生产 ． 用于 煤层 倾角 3 5 。 ～ 5 5 。 综采 工作 面 。 电气控制 系统 主要 由电机 电控箱、 电磁阀箱、 分线盒、 外接传感器、 左右 十字开关 、 过零接点 压力维 电器 及遥控发 射 机构 成 。采煤 机监控 装置 、 GM， 一 2 5 0型隔 离开关 、 集 中显示 器和遥控 接 收机安 装在 电 机电控腔内。动力电源的电压等级为 1 1 4 0 V 和 6 6 0 V两种 。为满足 大烦 角工作面采煤工 艺要求 ， 采煤机 监控装跫设置 T恒功率控制 、 电机过 热 保护 、 失 压保护 过零 保护 、 超速 保 护 、 差速 保护和流量差 保护 。 采煤机 的操作既 可 由两 端的十字开 关操 作站进 行控 制 ， 也 可 以由无线 电遥控实行离机操作 。 2 电 气控制 系统的组成和工作摩理 大倾角采煤机 电气控制 系统的 原理如 图 1所示 。系统 中的每一 个功 能单元 由一块标 准 印刷 电路插件板实现 ， 阱便 于组 装和 维修 。 奉 赘 U恒 功 率 U过 勰 电 源 『』 控耕 l 1 保 栌 簦 瑚 1 电 气控 制系统 原理 框图 2 ． 1 电机恒功 率 自动 控制 采用 电流模 拟 士 l 0 范围内运 行。 量进行控制， 自动调节 电机在额定 功 率 的 ， 2 2 电机过热保护将 电机温度 划分为 卤 维普资讯 1 9 9 4年第 3期 煤矿机械 1 3 5 X 3 和 1 5 5 ℃ 两档 。 当电机 温度达到 1 3 5 。 C 时 ， 降 低 2 0 容 量 运 行 ； 当 电 机 温 度 达 到 1 5 5 C时 ． 切 断采 煤 机 电源 ， 并 由 电池供 电， 维持 3 2 s 红 色闪光显示 。 2 ． 3 失 压 保 护 当 辅 助 泵 压 力 低 于 1 ． 5 MP a时 ， 切 断 采 煤 机 电 源 ， 并 由 电池 供 电， 维持 3 2 s红色 闪光显示 。 2 ． 4 过零 保护采煤 机在 零位 或减速 牵 引 到零位时 ， 制动器抱 闸． 防止采煤机朝相反方 向或朝下坡方 向滑行 。 2 ． 5 超 差保护采煤机牵引速度超过 1 0 mf mi n时 ． 切断 采煤 机 电源 ， 并 由电池 供 电． 维 持 3 2 s红色 闪光 显示。超差保护 电路 原理 如 图 2所示 。 闺 2 超 差保 护 电路 原 理 l 蟹 2 ． 6 差速 保护 当采煤 机两 个牵 引轮的 速 度差太于 2 m／ mi n时 ． 切断采煤 机供电 ． 井 由 电池供电， 维持 3 2 s红色闲光显示。 差逮保护 电路原理 如图 3所示 。 建腰 堪器 l 3直 进 碌 护 电 路 原 理 2 ． 7 流 量差保护 当采煤机两 个马 达的流 量 差大 干 4 0 1 ／ ml n时 ， 切 断 采燥 机 电潍 ． 并 由电池供 电， 维持 3 2 s红 色闪光显示 流量差 保 护 电路 的原理与 差速保 护 电路 一样 ． 只是 流量 传感器输 出脉冲频率较高 ， 须进行分频 ， 以便 计 数 处 理 。 2 ． 8十 字开关操作 站 采煤机左 右 两端分 别安装 一 个十 字开 关操作站 ， 十字开 关控制 采煤机 向左 、 右牵 引 以及 摇臂 的升 、 降 ， 同时 给 出信 号 显示 ； 操作 站的 急停按钮 也可 迅 速 切断采煤 机 电源 2 ． 9无线 电遥控遥 控 装置具有两 台发射 机 和两 套接 收机 ． 由两位 司机撵作 ， 各自控制 一 只摇 臂的升 、 降。 两 台发射机端 可控制采煤 机 向左 右牵 引． 或者 切断采煤机和输送机的 电源 。 发射机的发射功率大 干 7 0 r n W ， 载频频 率 为 1 5 0 MHz 。 其 原理 如图 4所示 。 遥 控接收机 的原理如 图 5所示 。由两 套 独 立的 、 电路结构相 同的接 收机组成 ． 它们共 同使用一根天线 ． 但接收频率 各不相 同 每一 套 接收机 电路是 一 个典型 的二次褒频超外差 式 电路 ， 接收灵敏度 小于 2 V 信 号调制频偏 为 5 ～ 1 0 k Hz 。 圈 4发 射机 原 理框 图 竺 3试 验 中 电 气 控 制 系 统 出 现 的 故 障 和 原 因 的 镍 镉 电 池 充 电 的 专 用 设 备 ，包括高灵 敏度 ～～～ ⋯⋯⋯⋯ 一 ⋯⋯ 。 一 电压开关 、 控制和 恒流 3 部 分 。 I 9 9 3年 4月至 9月 ． MG2 0 0 ． Qw 型大 维普资讯 1 0 煤矿机械 1 9 9 4年第 3期 一 埘睾 韭 第 l 本振 B 第 2 本 振 B 逻辑 处 理 执 行 继电器 I 墨 5接 收 机 犀 理 框 囤 倾角采煤机在沈阳矿务 局红菱煤 矿进 行了井 冲击强 烈的工况下 ， 流量 传感器 产生 了尖峰 下工业性试验 。 工作 面倾 角 3 8 。 ～5 0 。 ， 平均 倾 干 扰信号 ， 使流量差 保护 提前 动作 ， 采煤机 电 角 4 2 ， 工 作面 倾 斜 长度 9 7 ． 6 ～ l 1 1 ． 6 m， 该 源 披切断 。 采场 为瓦斯突发区 ， 共 有 l 4条断 层。采煤工 3 ． 4 采煤 机不能牵 引 ， 观察窗无指示灯显示 作面的供 电电压为 6 6 0 V。在试验过程 中， 大 主要原 因是过零 信号 电缆被 矸石 砸断 ， 或 倾角采煤机 电气控制 系统主要故 障及原 因如 者连接十字开关操作站的七芯信号 电缆被砸 下。 断 ， 本质安 全 火花电源接 地短路 ， 过零 电磁阀 3 ． 1 非本质安全火 花电源指示灯不显示 ． 而 的控制继 电器不能动作 ， 因此 ， 过零 电磁阀断 超载 指 示灯 常 亮此 现象 出现 在试验 的初 电抱闸 ， 采煤 机不能牵 引。 此故障常引起本质 期 t 原因是恒功 率 保护插件 板 的插 头 中非本 安全 火花 电源的 1 ． 5 A熔断器被烧断 。 质安 全 火花 电源 4 - 1 2 V 插头针 氧化 ． 接触 3 ． 5 十 字开 关操作 站 失 灵 故障 表 现在 3 不 良， 导致超载控制 回路无 工作电压 ， 继 电器 方 面。 1 十字 开关操作杆 的防尘 、 防水橡皮 触头不能断开 ． 出现 超载” 假动作现象 ， 功控 套被譬破 ， 大量煤 粉进入 十字开关 ， 使操作杆 回路动作 ， 超载指示灯 显示 。 动 作不 能到位 ， 开关触点 接触不 良； 2 急停 3 ． 2 超速保护和差速保护失效 ， 采煤机电源 开关触头片上的复位弹簧被震落． 两接触片 被切断主要 原因是红外发光耦合式的速度 不 能接 触 ， 因此 ， 急停 开 关不 能 处 于常 闭 状 传感器 渗进了液压油 ． 发光源和 码盘 受污染 ， 态 ． 采煤 机不 能启动 ； 3 七 芯插头 座的 电缆 信号识 别模糊 ， 导致脉 冲输 出信号丢 失 ， 超速 焊接头 出现生锈现象 ， 受矸石砸撞后 ， 常被拉 和差速保 护不能 正常 工作 ， 常 出现差 速 保护 断 ． 使 线路 不畅。 误动作 ， 使采煤 机停止运行 。 3 ． 6发 射机 不工 作 2只发射 机 的 电源 开 3 、 3流量差 保护误 动作原 因是 在振 动和 关 曾出现接触 不 良的现 象 ， 且 其 中一 只发射 维普资讯 1 9 9 4年 第 3期 煤矿机械 机 的功 放管被 击穿 ， 同时引起 电池 电源 的熔 断 器 被烧 断 4完善大 倾角采煤机电气控制 系统 的途径 通过分析大倾角 采煤 机 电气控制 系统 的 主要故障和 原 因 ， 发 现 电气 控制 系统 的故障 大多敬发 生在电机电控箱以外的部件和 电缆 线路上 ， 电机 电控 箱内 的监控 装 置除恒 功率 控制板 的插头 接触不 良以外 ， 所 有 的印刷 电 路插件板没有发生故障现象 。特 别是 无线 电 遥控 系统 具有 良好 的性能 指标 ， 遥控 动作 反 应迅速 、 准确 无误 ， 遥 控距离 迭 3 0 m。 因此 ， 完 善大倾角采煤机 电气控制 系统应 从下列几 个 方面 进 行 。 4 ． 1 改进速度传感器的密封性能 ， 特别是密 封结构的设计和密封材 料的选择 。 另外 ， 可 以 选择霍尔式速 度 传感器代替 目前使用 的红外 发光耦 合方式 的速度 传感器 ， 因为霍 尔式速 度传感器 的信 号测量和转换不受 油污染的影 响 4 ． 2 提高 流量 传感 器的 抗干扰 能力 。 上海 科 发 煤 炭 机 电 科 技 公 司 推 出 了 新 一 代 C H Y1 2 D液压多功能传感器， 重新设计了参 数信号 转换 电路 ， 在前 置放大 环节 增加 了干 扰信号抑制 电路 ， 并采取 隔离措施 ， 有效地解 决 了流 量 传感 器 的尖峰 脉 冲和 噪 声干 扰 问 题 。 4 ． 3 选 用屏蔽信号 电缆 ， 抑制外 界电磁干扰 对传输电缆中的流量脉冲信号和速度脉冲信 号 的影响 。 4 4无线 电遥 控发射机 和采煤机 电控 箱 的 行 程开关按钮手感好 ． 棱 触 灵敏性 高 ， 没有发 生 过损 坏现象 ， 端 头操作 站可 以采用 行程 开 关 按钮 来替 代十字开美 。 4 ． 5 尽可能将 电缆和油管分开 ， 保证电缆完 全在挡 护板下 走线 ， 既避 免 电缆 的橡 皮护 套 受 油污 染而 老化 、 膨胀 ， 又避 免矸 石砸 撞 电 缆 。 参考文献 1 康 华 光 ．电子技 术基础 下册 ．人 民教育 出版杜 ， 1 9 8 1 2 ．欧阳 长月等遥 酬遥控 原理 ．电于工 业 出版杜 ， 1 9 8 5 - 3 ． 黄胜华等 ． 现代通信原理 ．中国科学拄术大学出版社 】 9 89 ． 上接 l 5页 则 传动 比分别 为 H 2 3 9 1 和 2 一一 3 7 4 ， 出 现 传动 比有 限值跃 变的情况 。 由上述分析可知 ． 断点附近 i 值变化银 大 ， 并 且断点两边 J值对 应的 2 正好 异号 ， 设 计 时应予 以注意 。 不过要 避开 断点是 很容 易的． 当 z 较 小时 ， 只要 注意选 择 J值范 围 ， 就 不会出现 断点。 当 ≤ 5 ， I Jl ≤ l 0时 ， 只 要 Z 。 5 0也不 会有断点 见图 4 。 4 ． 2 ． 3由表 2 、 图 3 、 图 4可 见 ， 除 断点附近 区域 外 ． 齿 数一定 时 ， 值 的改变 对 i 的影 响较 小 。 4 ． 3齿数差 、 K 对传动比 i “ 的影响 由表 2 、 图 3及 图 4可知 ， 不 计断点 ， 、 对 的 影响很小。 ．4 齿数 z 对传动 比 的影响 当 、 。 及 J一定时 ， z r 增大 增大 ， 且二者增大的 幅度基本相 同。 由上述可 知 ． 当 K K 士 l 时 ， 、 K2 、 J及 z 对 i 的影响都较小 ， 上述参数 的微 小 改变不 会 引起 i 大 幅 度变 化 断 点情 况除 外 。 4 5传动 比 的范 围及特 点 不计断点情况 ． 当 ≤ 5 ， l Jl ≤ l o ． z 一 3 0～ 1 0 0时 ． 2 0～ 2 0 0 ， 并且 当给定 时 ． 便 很容 易找到 相 应的 K 、 K 、 ，及 z 值 。 参 考 文 献 冯 澄宙 ． { f l『 开 执步 齿差行 星传 动 ．民教育 出版杜 ． 1 9 8 1 维普资讯