劉捍疆

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源集團(tuán)有限責(zé)任公司 設(shè)備維修中心 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100）

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)哈爾烏素露天煤礦現(xiàn)有MT5500礦用電動(dòng)輪自卸卡車37 臺(tái)，是礦區(qū)內(nèi)主要的黃土巖石剝離運(yùn)輸設(shè)備。由于使用年限的增加，加之設(shè)備的正常磨損與老化，關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和質(zhì)量都存在技術(shù)缺陷，比如卡車電制動(dòng)情況下接觸器引發(fā)電氣柜火災(zāi)的技術(shù)缺陷。這些技術(shù)缺陷不僅會(huì)對(duì)其運(yùn)輸質(zhì)量造成不利影響，同時(shí)也存在一定的安全隱患。為實(shí)現(xiàn)煤炭運(yùn)輸質(zhì)量與安全的良好保障，通過全面了解MT5500 礦用卡車電制動(dòng)的構(gòu)成和工作原理以及技術(shù)缺陷，并進(jìn)行科學(xué)升級(jí)改造，有效克服由于傳統(tǒng)技術(shù)缺陷所導(dǎo)致的MT5500AC 礦用自卸卡車的運(yùn)行問題，滿足煤礦的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展需求。

1 MT5500 礦用重型卡車制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

1）MT5500 電動(dòng)輪礦用重型卡車制動(dòng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。MT5500 重型礦用卡車是由2 個(gè)三相交流電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的，卡車的主要制動(dòng)方式有工作制動(dòng)，電制動(dòng)即動(dòng)態(tài)制動(dòng)，裝載制動(dòng)。其中工作制動(dòng)，裝載制動(dòng)是依靠液壓系統(tǒng)來制動(dòng)的，動(dòng)態(tài)制動(dòng)是依靠電動(dòng)輪將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能來制動(dòng)的[1]。動(dòng)態(tài)制動(dòng)作為MT5500重型礦用卡車的重要電氣系統(tǒng)組成之一，主要由左右電動(dòng)輪，變頻器，整流器，接觸器B1、B2、B3，電阻柵，電阻柵風(fēng)機(jī)以及24 V 電氣控制系統(tǒng)組成。

2）MT5500 電動(dòng)輪礦用重型卡車制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。當(dāng)MT5500 重型礦用卡車在重載下坡和會(huì)車時(shí)，當(dāng)司機(jī)踩下電制動(dòng)踏板通過動(dòng)態(tài)制動(dòng)來控制車速或減速時(shí)，電動(dòng)輪卡車2 個(gè)電動(dòng)輪輪馬達(dá)由行走的牽引狀態(tài)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電制動(dòng)的發(fā)電機(jī)，電動(dòng)輪會(huì)把礦用卡車的動(dòng)態(tài)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)出三相交流電，交流電能通過整流器變成直流電能[2]，最后通過電阻柵把直流電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過電阻柵風(fēng)機(jī)進(jìn)入大氣中，從而完成電制動(dòng)全過程。當(dāng)重型卡車下坡車速過快時(shí)或者需要減速時(shí)，緩慢踩下電制動(dòng)踏板，卡車中央控制系統(tǒng)收到電制動(dòng)踏板信號(hào)給交流電動(dòng)輪發(fā)出信號(hào)[3]，電制動(dòng)開始工作，電動(dòng)輪的輪馬達(dá)由牽引驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，進(jìn)行能耗制動(dòng)，發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)而開始發(fā)電。當(dāng)發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，發(fā)電機(jī)就可以自勵(lì)。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電輸出后經(jīng)各自的3 組相位模塊進(jìn)行逆變，然后再通過三相橋式整流器的作用轉(zhuǎn)換為平滑的直流電，把直流電輸回到直流電路中[4]。同時(shí)，控制系統(tǒng)通過控制接觸器閉合，電阻柵電阻與直流電路接通。這樣電阻柵把電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。通過電阻柵風(fēng)機(jī)把電阻柵上轉(zhuǎn)化的熱能吹散到大氣中。電制動(dòng)狀態(tài)下電阻柵是直流電路的負(fù)載，礦用重型卡車將減速直到停止?？ㄜ囁俣葴p速到0 時(shí)，牽引交流發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電通過整流器輸出直流電流，再經(jīng)過逆變器變成頻率和電壓可控的三相交流電[5]。提供給每個(gè)電動(dòng)輪產(chǎn)生合適的旋轉(zhuǎn)扭矩，使礦車不需要摩擦制動(dòng)就可以駐車，實(shí)現(xiàn)從扭矩控制到速度控制的平穩(wěn)過渡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)卡車的制動(dòng)效果。

3）MT5500 電動(dòng)輪礦用重型卡車電制動(dòng)系統(tǒng)中接觸器的工作原理。MT5500 礦用重型卡車有3 個(gè)接觸器，B1 接觸器控制電阻柵風(fēng)機(jī)吸合和電阻柵R5和R6，B2 接觸器控制電阻柵R3 和R4，B3 接觸器控制電阻柵R1 和R2，接觸器是MT5500 卡車的動(dòng)態(tài)制動(dòng)的重要系統(tǒng)組成部分之一，主要由接觸器、反饋控制開關(guān)、控制接觸器吸合的繼電器K11、K12、K13，以及A5 模塊組成。接觸器由24 V 電氣柜內(nèi)繼電器K11、K12、K13 和反饋控制板TB5 以及控制模塊A5 來控制。當(dāng)司機(jī)緩慢踩下動(dòng)態(tài)制動(dòng)踏板時(shí)，模塊A5 會(huì)接收到動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)，模塊A5 中8、10、12模塊會(huì)由原來的斷路狀態(tài)變?yōu)橥窢顟B(tài)從而形成閉合回路，此時(shí)控制接觸器工作的K11、K12、K13 3 個(gè)繼電器正常工作[6]。由于K11、K12、K13 的線圈得到24 V 電源，所以K11、K12、K13 的常開觸點(diǎn)閉合，此時(shí)接觸器B1、接觸器B2、接觸器B3 形成回路開始工作，把電動(dòng)輪電制動(dòng)產(chǎn)生的能量通過電阻柵和電阻柵風(fēng)機(jī)排到大氣中。

2 MT5500 礦用重型卡車制動(dòng)系統(tǒng)的缺陷

1）MT5500 電動(dòng)輪礦用重型自卸卡車長(zhǎng)15.39 m，寬9.45 m，高7.67 m，空車質(zhì)量223 t，額定載重量326 t?？ㄜ嚌M載的時(shí)候在巨大慣性作用下無法向常規(guī)車輛那樣停下來，所以必須依靠動(dòng)態(tài)制動(dòng)來對(duì)卡車的速度進(jìn)行控制。

2）哈爾烏素露天煤礦采坑路面復(fù)雜，環(huán)境惡劣，MT5500 電動(dòng)輪礦用重型卡車的司機(jī)1 天當(dāng)中會(huì)采取上百次動(dòng)態(tài)制動(dòng)，對(duì)于電氣元件特別是制動(dòng)回路的元件的使用壽命會(huì)產(chǎn)生極大的考驗(yàn)，尤其是接觸器B1、B2、B3 和對(duì)應(yīng)的每一個(gè)反饋觸點(diǎn)，頻繁的投入電制動(dòng)導(dǎo)致接觸器動(dòng)觸頭和靜觸頭不斷的吸合、斷開，讓接觸器觸頭表面變得不平整，出現(xiàn)黏連拉弧現(xiàn)象，同時(shí)反饋觸點(diǎn)也會(huì)頻繁吸合斷開，造成接觸面氧化，導(dǎo)電性變差，進(jìn)而影響接觸器吸合。而一旦不能及時(shí)的更換這些有隱患觸點(diǎn)，就會(huì)在行駛中造成接觸器觸頭徹底黏死。

3）MT5500 電動(dòng)輪礦用重型自卸卡車在碰到意外情況時(shí)司機(jī)連續(xù)的高頻率的投入動(dòng)態(tài)制動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致接觸器觸頭表面過熱發(fā)生黏死情況，此時(shí)如果司機(jī)未及時(shí)采取措施，繼續(xù)讓主發(fā)電機(jī)發(fā)電，會(huì)由接觸器黏死引起電氣柜起火，進(jìn)一步發(fā)生火災(zāi)。造成接觸器徹底燒壞以及連接接觸器的大線和電容也會(huì)被燒毀。火勢(shì)得不到有效控制的話，甚至?xí)斐山佑|器B1上方的瞬態(tài)斬波器被燒毀，鄰近相位模塊由于通過的是大電流大電壓，也會(huì)被引發(fā)電氣火災(zāi)，造成更大的損失。

3 MT5500 礦用重型卡車制動(dòng)系統(tǒng)的改造方案

隨著MT5500 礦用重型卡車使用年限的增加，配件老化，在動(dòng)態(tài)制動(dòng)時(shí)候接觸器容易黏連而引發(fā)電氣火災(zāi)。由于動(dòng)態(tài)制動(dòng)的特殊功性，不能對(duì)接觸器直接進(jìn)行電氣改造，所以著手進(jìn)行因接觸器故障發(fā)生后，避免火災(zāi)火情的擴(kuò)大而導(dǎo)致?lián)p失，卡車的3 個(gè)接觸器位于電氣柜中左下方，空間狹小，還安裝了較多電氣元器件，有濾波電阻電容，途經(jīng)此處的動(dòng)力總成線束，瞬態(tài)斬波器和左右A 相相位模塊，其中1 個(gè)接觸器一旦著火，附近的這些元器件很容易引發(fā)更大的火災(zāi)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1）MT5500 電動(dòng)輪礦用自卸卡車電制動(dòng)系統(tǒng)升級(jí)改造思路。MT5500 礦用重型卡車電制動(dòng)系統(tǒng)改造思路，就是不讓接觸器與其他電氣元器件有直接接觸的地方，進(jìn)行位置遷移，將接觸器工作的位置移動(dòng)到空間大，視眼開闊，操作方便，通風(fēng)良好不聚熱的地方，同時(shí)接觸器B1、B2、B3 之間加裝防火隔板，避免單個(gè)接觸器粘連著火引發(fā)旁邊接觸器著火。改造后的接觸器柜體開門方式采用上翻和側(cè)外翻相結(jié)合[7]，當(dāng)發(fā)生電氣起火時(shí)候能夠快速開啟實(shí)施滅火。

2）MT5500 電動(dòng)輪礦用自卸卡車電制動(dòng)系統(tǒng)具體改造步驟。①準(zhǔn)備1 個(gè)90 cm×70 cm×50 cm 金屬箱體，能夠容放3 個(gè)接觸器總成，準(zhǔn)備6 根帶接頭的動(dòng)力總成線束，控制線束若干，準(zhǔn)備2 張70 cm×50 cm防火隔板，將接觸器兩兩隔開；②金屬箱體放置在卡車甲板右前方，距離右側(cè)邊緣1.8 m，距離正前方0.1 m；③將電氣柜中原有的接觸器動(dòng)力線束和反饋控制線束分解開，移動(dòng)至金屬箱體內(nèi)；④連接接觸器B1 大線102 和107，接觸器B2 大線102 和108，接觸器B3 大線102 和109 的動(dòng)力總成線束，接觸器B1 的反饋控制線束從TB7R 對(duì)應(yīng)連接，接觸器B2和B3 反饋控制線束從TB7L 對(duì)應(yīng)連接[8]；⑤線路連接完成后，運(yùn)用萬用表對(duì)線路進(jìn)行校對(duì)測(cè)量；⑥通電測(cè)試連接電腦手動(dòng)依次吸合接觸器B1、B2、B3，電腦測(cè)試通過后試車運(yùn)行。

4 試驗(yàn)效果

2018 年春季開始對(duì)哈爾烏素露天煤礦23＃MT5500電動(dòng)輪礦用重型自卸卡車電制動(dòng)系統(tǒng)的線路升級(jí)改造，改造后經(jīng)近3 年多的跟蹤運(yùn)行，在安全方面，到目前為止未發(fā)生過人生傷害事故，也未發(fā)生過一般以上電氣火災(zāi)事故。在經(jīng)濟(jì)成本方面，MT5500 電動(dòng)輪礦用自卸卡車電制動(dòng)系統(tǒng)回路中，接觸器，瞬態(tài)斬波器，濾波電阻電容，A 相相位模塊，反饋開關(guān)，動(dòng)力線束，控制線束等易損壞部件加在一起約200 萬，發(fā)生1 次重大電氣火災(zāi)就會(huì)損失將近200 萬元，相反只要避免1 次重大電氣火災(zāi)就能為公司節(jié)約這么多開支，充分證明了MT5500 電動(dòng)輪礦用卡車電制動(dòng)系統(tǒng)線路升級(jí)改造是成功的，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

5 結(jié)語

當(dāng)MT5500 卡車重載下坡時(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)制動(dòng)情況下，容易造成卡車接觸器黏連著火，如果采取措施不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力總成線束燒壞，電容燒毀、瞬態(tài)斬波器燒毀、甚至還有上方的相位模塊被高溫?zé)龎模?dāng)司機(jī)不了解電氣柜內(nèi)部情況下，貿(mào)然打開電氣柜門，有可能導(dǎo)致司機(jī)被電弧擊傷，或者被電氣柜門燙傷，同時(shí)也給后續(xù)的維修工作增加了難度。通過對(duì)MT5500 卡車電制動(dòng)的升級(jí)改造后，對(duì)司機(jī)的安全有了一定的保障，避免了大范圍火災(zāi)的發(fā)生，減少維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了檢修時(shí)間，大大提高了設(shè)備的出動(dòng)率，進(jìn)一步節(jié)約成本。