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        MT5500 電動輪礦用重型卡車電制動系統(tǒng)升級改造

        2021-12-26 08:13:12劉捍疆
        露天采礦技術(shù) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:礦用線束接觸器

        劉捍疆

        (國家能源集團(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)

        國能準(zhǔn)能集團(tuán)哈爾烏素露天煤礦現(xiàn)有MT5500礦用電動輪自卸卡車37 臺,是礦區(qū)內(nèi)主要的黃土巖石剝離運輸設(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)計和質(zhì)量都存在技術(shù)缺陷,比如卡車電制動情況下接觸器引發(fā)電氣柜火災(zāi)的技術(shù)缺陷。這些技術(shù)缺陷不僅會對其運輸質(zhì)量造成不利影響,同時也存在一定的安全隱患。為實現(xiàn)煤炭運輸質(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 礦用自卸卡車的運行問題,滿足煤礦的實際應(yīng)用與發(fā)展需求。

        1 MT5500 礦用重型卡車制動系統(tǒng)的工作原理

        1)MT5500 電動輪礦用重型卡車制動系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。MT5500 重型礦用卡車是由2 個三相交流電動輪驅(qū)動的,卡車的主要制動方式有工作制動,電制動即動態(tài)制動,裝載制動。其中工作制動,裝載制動是依靠液壓系統(tǒng)來制動的,動態(tài)制動是依靠電動輪將動能轉(zhuǎn)化為電能來制動的[1]。動態(tài)制動作為MT5500重型礦用卡車的重要電氣系統(tǒng)組成之一,主要由左右電動輪,變頻器,整流器,接觸器B1、B2、B3,電阻柵,電阻柵風(fēng)機以及24 V 電氣控制系統(tǒng)組成。

        2)MT5500 電動輪礦用重型卡車制動系統(tǒng)的工作原理。當(dāng)MT5500 重型礦用卡車在重載下坡和會車時,當(dāng)司機踩下電制動踏板通過動態(tài)制動來控制車速或減速時,電動輪卡車2 個電動輪輪馬達(dá)由行走的牽引狀態(tài)電動機轉(zhuǎn)換為電制動的發(fā)電機,電動輪會把礦用卡車的動態(tài)動能轉(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)機進(jìn)入大氣中,從而完成電制動全過程。當(dāng)重型卡車下坡車速過快時或者需要減速時,緩慢踩下電制動踏板,卡車中央控制系統(tǒng)收到電制動踏板信號給交流電動輪發(fā)出信號[3],電制動開始工作,電動輪的輪馬達(dá)由牽引驅(qū)動狀態(tài)下的電動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機,進(jìn)行能耗制動,發(fā)電機可以產(chǎn)生足夠的磁場而開始發(fā)電。當(dāng)發(fā)電機開始發(fā)電,發(fā)電機就可以自勵。發(fā)電機產(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,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。這樣電阻柵把電動機產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。通過電阻柵風(fēng)機把電阻柵上轉(zhuǎn)化的熱能吹散到大氣中。電制動狀態(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。卡車速度減速到0 時,牽引交流發(fā)電機發(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]。提供給每個電動輪產(chǎn)生合適的旋轉(zhuǎn)扭矩,使礦車不需要摩擦制動就可以駐車,實現(xiàn)從扭矩控制到速度控制的平穩(wěn)過渡,進(jìn)而實現(xiàn)卡車的制動效果。

        3)MT5500 電動輪礦用重型卡車電制動系統(tǒng)中接觸器的工作原理。MT5500 礦用重型卡車有3 個接觸器,B1 接觸器控制電阻柵風(fēng)機吸合和電阻柵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 卡車的動態(tài)制動的重要系統(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)司機緩慢踩下動態(tài)制動踏板時,模塊A5 會接收到動態(tài)制動信號,模塊A5 中8、10、12模塊會由原來的斷路狀態(tài)變?yōu)橥窢顟B(tài)從而形成閉合回路,此時控制接觸器工作的K11、K12、K13 3 個繼電器正常工作[6]。由于K11、K12、K13 的線圈得到24 V 電源,所以K11、K12、K13 的常開觸點閉合,此時接觸器B1、接觸器B2、接觸器B3 形成回路開始工作,把電動輪電制動產(chǎn)生的能量通過電阻柵和電阻柵風(fēng)機排到大氣中。

        2 MT5500 礦用重型卡車制動系統(tǒng)的缺陷

        1)MT5500 電動輪礦用重型自卸卡車長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,所以必須依靠動態(tài)制動來對卡車的速度進(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 電動輪礦用重型卡車的司機1 天當(dāng)中會采取上百次動態(tài)制動,對于電氣元件特別是制動回路的元件的使用壽命會產(chǎn)生極大的考驗,尤其是接觸器B1、B2、B3 和對應(yīng)的每一個反饋觸點,頻繁的投入電制動導(dǎo)致接觸器動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,同時反饋觸點也會頻繁吸合斷開,造成接觸面氧化,導(dǎo)電性變差,進(jìn)而影響接觸器吸合。而一旦不能及時的更換這些有隱患觸點,就會在行駛中造成接觸器觸頭徹底黏死。

        3)MT5500 電動輪礦用重型自卸卡車在碰到意外情況時司機連續(xù)的高頻率的投入動態(tài)制動也會導(dǎo)致接觸器觸頭表面過熱發(fā)生黏死情況,此時如果司機未及時采取措施,繼續(xù)讓主發(fā)電機發(fā)電,會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被燒毀。火勢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,在動態(tài)制動時候接觸器容易黏連而引發(fā)電氣火災(zāi)。由于動態(tài)制動的特殊功性,不能對接觸器直接進(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)火情的擴大而導(dǎo)致?lián)p失,卡車的3 個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)此處的動力總成線束,瞬態(tài)斬波器和左右A 相相位模塊,其中1 個接觸器一旦著火,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)濟損失。

        1)MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統(tǒng)升級改造思路。MT5500 礦用重型卡車電制動系統(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,同時接觸器B1、B2、B3 之間加裝防火隔板,避免單個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)生電氣起火時候能夠快速開啟實施滅火。

        2)MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統(tǒng)具體改造步驟。①準(zhǔn)備1 個90 cm×70 cm×50 cm 金屬箱體,能夠容放3 個接觸器總成,準(zhǔn)備6 根帶接頭的動力總成線束,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力線束和反饋控制線束分解開,移動至金屬箱體內(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 的動力總成線束,接觸器B1 的反饋控制線束從TB7R 對應(yīng)連接,接觸器B2和B3 反饋控制線束從TB7L 對應(yīng)連接[8];⑤線路連接完成后,運用萬用表對線路進(jìn)行校對測量;⑥通電測試連接電腦手動依次吸合接觸器B1、B2、B3,電腦測試通過后試車運行。

        4 試驗效果

        2018 年春季開始對哈爾烏素露天煤礦23#MT5500電動輪礦用重型自卸卡車電制動系統(tǒng)的線路升級改造,改造后經(jīng)近3 年多的跟蹤運行,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)濟成本方面,MT5500 電動輪礦用自卸卡車電制動系統(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 電動輪礦用卡車電制動系統(tǒng)線路升級改造是成功的,完全達(dá)到了設(shè)計目的。

        5 結(jié)語

        當(dāng)MT5500 卡車重載下坡時連續(xù)動態(tài)制動情況下,容易造成卡車接觸器黏連著火,如果采取措施不及時,會導(dǎo)致動力總成線束燒壞,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)致司機被電弧擊傷,或者被電氣柜門燙傷,同時也給后續(xù)的維修工作增加了難度。通過對MT5500 卡車電制動的升級改造后,對司機的安全有了一定的保障,避免了大范圍火災(zāi)的發(fā)生,減少維修工的勞動強度,縮短了檢修時間,大大提高了設(shè)備的出動率,進(jìn)一步節(jié)約成本。

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