林廣旭

(中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

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

JOY10SC32-48B型梭車(以下簡稱梭車)在井下使用過程中，由于電氣系統(tǒng)比較復雜、工作條件惡劣、工作時間長、維護不到位等原因，導致不同程度的電氣故障，直接影響生產(chǎn)效率。結(jié)合多年實際大修和現(xiàn)場使用與維護經(jīng)驗，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措施。

1 梭車結(jié)構(gòu)特點

梭車由機架、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，采用整體機架結(jié)構(gòu)，全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由兩臺行走電機—行走電機減速器—短傳動軸—輪邊減速器—長傳動軸—輪邊減速器驅(qū)動，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由安裝在機架兩側(cè)的轉(zhuǎn)向油缸推動空間拉桿機構(gòu)連接上下轉(zhuǎn)向臂來完成轉(zhuǎn)向，輸送系統(tǒng)由一臺異步電動機通過輸送減速器將扭矩傳遞給機頭鏈輪，帶動刮板鏈組件，從而達到物料轉(zhuǎn)載和卸載的目的。液壓系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向、運輸升降、制動等，制動系統(tǒng)有工作制動、緊急制動和駐車制動。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、轉(zhuǎn)運電機、油泵電機、傳感反饋、照明等。設(shè)備運行由加速踏板控制，通過正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)切換開關(guān)實現(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)較為復雜，在煤礦井下使用過程中，潮濕、粉塵等環(huán)境因素對電氣元器件的性能產(chǎn)生影響，導致設(shè)備出現(xiàn)不同的電氣故障[6]。結(jié)合現(xiàn)場實際，分析說明兩種具有代表性的典型電氣故障。

2.1 梭車油泵無法啟動電氣故障

2.1.1 故障描述

梭車在運煤過程中，油泵電機突然停機，導致行走不能運行。顯示器顯示正常，斷電復位后，重新啟動油泵電機無法運行。

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、制動壓力開關(guān)等故障顯示無異常，油泵電機保護電路原理圖如圖2所示，電源3經(jīng)過急停開關(guān)ES2節(jié)點3A、急停開關(guān)ES1節(jié)點4、油溫開關(guān)OTS節(jié)點9、油位開關(guān)OLS節(jié)點12、接地測試開關(guān)ETS至節(jié)點4A給油泵啟動控制回路供電。

圖2 油泵電機保護電路原理圖

圖3 油泵電機啟動電路原理圖

油泵電機啟動電路原理圖如圖3所示，電源由節(jié)點4A經(jīng)過油泵/行走轉(zhuǎn)換開關(guān)至節(jié)點101到運輸機轉(zhuǎn)換開關(guān)節(jié)點6A，通過腳踏開關(guān)節(jié)點55給油泵啟動時間繼電器TIM3供電，油泵主接觸器CNA由時間繼電器延時閉合觸點，行走熱過載繼電器、油泵熱過載繼電器、漏電保護器等保護常閉觸點進行控制，觸發(fā)油泵主接觸器CNA線圈通電，進而使其主觸頭CNA動作，油泵電機主回路電路圖如圖4所示，油泵電機通電啟動，自保觸頭節(jié)點5-55閉合。

圖4 油泵電機主回路電路圖

2.1.3 故障原因分析

通過對油泵電路分析，可判斷油泵電機無法啟動存在的故障有以下幾個方面：①急停開關(guān)未開啟或損壞；②液壓油箱高油溫保護；③液壓油箱低油位保護；④漏電測試裝置保護；⑤接地測試開關(guān)、泵和行走開關(guān)、腳踏開關(guān)、運輸機開關(guān)觸點故障；⑥延時繼電器故障；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故障。

根據(jù)油泵電機無法啟動故障信息，通過歐姆法-電壓法結(jié)合的方式，分析故障步驟如下：

1)判斷節(jié)點3至油泵/行走轉(zhuǎn)換開關(guān)節(jié)點4A線路通斷，確認電源供電至油泵/行走轉(zhuǎn)換開關(guān)(4A節(jié)點)的線路完好，說明油泵啟動保護回路無故障。

2)判斷接地測試開關(guān)6-5、泵和行走開關(guān)4-3、腳踏開關(guān)2-1、運輸機開關(guān)8-7觸點通斷情況，所有觸點在轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)相應閉合位置，均導通，判斷轉(zhuǎn)換開關(guān)完好。

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

4)在時間繼電器TIM3線圈回路節(jié)點55-2之間與主接觸器CNA線圈節(jié)點60A-2之間均完好情況下，通電啟動油泵開關(guān)后，時間繼電器線圈動作，計時后延時閉合觸點未能閉合，導致主接觸器CNA線圈節(jié)點55-60A之間不能導通，故確認油泵電機無法啟動故障為時間繼電器延時閉合觸點損壞。

2.1.4 故障處理及注意事項

油泵電機無法啟動故障為時間繼電器延時閉合觸點損壞，損壞觸頭無法修復，更換時間繼電器后，油泵電機順利啟動，對設(shè)備跟蹤一個生產(chǎn)班后，故障未再次出現(xiàn)。

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

2.2 梭車無法行走電氣故障

2.2.1 故障描述

梭車油泵電機啟動后，行走系統(tǒng)一側(cè)無動作，另一側(cè)完好，設(shè)備斷電重新啟動油泵電機，故障無法排除，故障顯示器無故障顯示。

2.2.2 行走電路工作原理

梭車行走系統(tǒng)由觸發(fā)器控制兩個可控硅整流橋，驅(qū)動兩臺行走電機行走，油泵電機運轉(zhuǎn)后，主接觸器輔助觸點閉合，保護開關(guān)3CB閉合，節(jié)點3-33導通，與電源節(jié)點2為觸發(fā)器供電，行走轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出節(jié)點10B經(jīng)過行走接觸器輔助觸點CRR和CLR常閉觸點與觸發(fā)器節(jié)點L形成正轉(zhuǎn)輸入，15B經(jīng)過行走接觸器輔助觸點CRF和CLF常閉觸點與觸發(fā)器節(jié)點R形成反轉(zhuǎn)輸入，10B和15B分別經(jīng)過行走接觸器輔助觸點CRR、CLR和CRF、CLF常開觸點與觸發(fā)器節(jié)點SCR ON形成觸發(fā)信號。泵和行走轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出的節(jié)點40與觸發(fā)器節(jié)點AA為速度2信號，節(jié)點50與觸發(fā)器節(jié)點EE為速度3信號。觸發(fā)器輸出節(jié)點E為行走直流接觸器左正轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點A為行走直流接觸器左反轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點B為行走直流接觸器右正轉(zhuǎn)輸出、節(jié)點F為行走直流接觸器右反轉(zhuǎn)輸出，四個行走直流接觸器輸出回路分別由相應常閉輔助觸頭進行互鎖。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繞組上，行走轉(zhuǎn)換開關(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閉合或斷開，控制直流行走電機的正反轉(zhuǎn)運行。

圖6 行走系統(tǒng)主回路原理圖

2.2.3 故障原因分析

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

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

1)油泵運行，測試觸發(fā)器節(jié)點33-2之間存在110V電壓，說明油泵主接觸器輔助觸點和保護開關(guān)(3CB)導通，觸發(fā)器供電正常。

2)測試可控硅整理橋，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，查找直流電機接線，無虛接、打火狀況。判斷可控硅、直流行走電機接線完好。

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

2.2.4 故障處理及注意事項

設(shè)備故障處理方法為更換損壞的輔助開關(guān)，安裝過程注意事項為：輔助開關(guān)作為電氣連鎖裝置，是由主觸點機械接觸動作的，接觸塊稍微用力壓在轉(zhuǎn)子上，輔助開關(guān)將發(fā)出聽得見咔噠響聲，如果動作太快，調(diào)整固定架。

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

3 降低電氣系統(tǒng)故障率的措施

3.1 加強設(shè)備的日常巡檢

梭車日常巡檢和維護保養(yǎng)，應由具有一定實際操作經(jīng)驗或者專職的設(shè)備維保人員負責，形成規(guī)范化、程序化的記錄表格。根據(jù)梭車結(jié)構(gòu)特點以及處理故障經(jīng)驗，對其必檢的表格項、出現(xiàn)過的故障點、易磨損、易老化、易變形的部位，按照維護使用說明書進行檢查和故障判定。同時，啟動設(shè)備各系統(tǒng)，驗證設(shè)備運行狀況，依據(jù)前期運行經(jīng)驗判斷設(shè)備運行有無異常，記錄在相應表格內(nèi)，便于不同班組人員及時掌握設(shè)備狀況，利于提高生產(chǎn)效率。特別注意一點，設(shè)備維保人員必須由專人負責，每班開機前進行關(guān)鍵部位檢查[9，10]。

3.2 完善元部件質(zhì)量與裝配工藝標準

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，不能將原機配件使用其他品牌相類似配件代替；其次，嚴格控制元部件采購渠道，杜絕翻新件和高仿件的使用，防止對電氣系統(tǒng)其他元部件的干擾和損壞，確保誤動作的發(fā)生；最后，裝配過程中，嚴格按照制定的裝配工藝標準進行安裝，避免由于接觸不良、固定不穩(wěn)、毛刺處理不當而引起的其他故障。

3.3 提升元部件與整機設(shè)備性能測試

電氣元部件和電氣系統(tǒng)的性能測試是至關(guān)重要的。從設(shè)備大修實踐角度，梭車電氣系統(tǒng)性能測試沒有方法和手段，通過設(shè)計專用加載試驗臺的方式，達到設(shè)備性能提升的目的，包括：①驗證整機電氣系統(tǒng)設(shè)置的各項技術(shù)參數(shù)；②模擬井下使用工況，對整機系統(tǒng)進行加載測試，提高設(shè)備運行的可靠性；③通過設(shè)備驗證結(jié)果與模擬工況數(shù)據(jù)對比，分析技術(shù)參數(shù)與設(shè)計要求的一致性，便于技術(shù)參數(shù)優(yōu)化；④判斷元部件的好壞，能夠及時、準確的判斷故障和分析故障，使維保人員得到詳實的技術(shù)交流。

3.4 制定實際工況監(jiān)測、監(jiān)控及診斷方案

應用先進的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，制定實時在線監(jiān)測、診斷系統(tǒng)，通過傳感器將關(guān)鍵電氣元部件的電壓、電流、溫度等信號進行轉(zhuǎn)換、處理、上傳，積累存儲數(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，判斷故障類型，提示維保人員預處理方法，能夠使維保人員迅速掌握設(shè)備運行狀況，有效的降低設(shè)備故障率，保證設(shè)備開機時間，提高工作效率。

4 結(jié) 語

梭車在使用過程中發(fā)生電氣故障，直接影響生產(chǎn)效率，造成較大的經(jīng)濟損失。本文從設(shè)備結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)典型故障、實際故障處理方法以及降低設(shè)備故障率措施方面進行總結(jié)，對設(shè)備現(xiàn)場故障處理和維護保養(yǎng)具有借鑒意義。

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

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

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

4)加強電氣元部件檢測、檢驗手段、完善整機設(shè)備性能測試，制定實際工況監(jiān)測、監(jiān)控及診斷方案，降低設(shè)備故障率。