郝潔康

（霍州煤電集團騰暉煤業(yè)有限責任公司，山西 臨汾 041000）

引言

礦用懸臂式掘進機是煤礦巷道掘進的重要設(shè)備，由于礦井掘進過程中工作環(huán)境惡劣，粉塵及水霧的存在使得掘進機截割質(zhì)量差、工作強度高、截割效率低，所以對懸臂式采煤機進行優(yōu)化設(shè)計是必要的，此前眾多學(xué)者對煤礦掘進機電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、影響電控系統(tǒng)可靠性因素進行了介紹及研究，通過定性和定量分析方法，從系統(tǒng)安全性、PLC 可靠性、電磁抗干擾性和環(huán)境適應(yīng)性四個方面對掘進機電控系統(tǒng)可靠性提出了具體建議。為此，馬蘭礦針對礦用掘進機的工作載荷相對較大，且使用周期比較長，磨損和老化的趨勢比較明顯，因此需要科學(xué)合理的應(yīng)用方法和維護技術(shù)才能避免故障產(chǎn)生嚴重影響。對此，應(yīng)該提升掘進機的設(shè)備利用率，以保障礦井開采效率，降低運行和維護的成本。相關(guān)單位也應(yīng)針對性制定與礦用掘進機本身相關(guān)的各類系統(tǒng)故障分析和維護保養(yǎng)要點。

1 礦用掘進機的常見故障類型

掘進機在各類工程項目，尤其是在煤礦項目當中得到了廣泛應(yīng)用，且我國本身是煤炭生產(chǎn)大國，此類設(shè)備的使用頻率非常高。因此，設(shè)備的安全穩(wěn)定與故障問題得到了相關(guān)企業(yè)的高度關(guān)注。

1.1 電氣故障

礦用掘進機的電氣設(shè)備相對先進，同時為了確保系統(tǒng)體積的壓縮性能，采取了集中控制與保護措施以增強系統(tǒng)的可靠性和科學(xué)性。例如PLC 技術(shù)就是電氣系統(tǒng)的主要技術(shù)類型，控制著整個機械的運行過程，因此整個系統(tǒng)常見的故障與PLC 存在著密切聯(lián)系。

在正常工作狀態(tài)下，如果PLC 輸出出現(xiàn)問題，則需要考慮綜合保護器是否產(chǎn)生輸出故障、線路是否有虛接情況、自保節(jié)點是否損壞等，諸如此類的問題都會導(dǎo)致機械運行過程受到干擾。此外接觸器線圈和繼電器線圈無法導(dǎo)通問題也應(yīng)該被納入考慮范疇之中，包括線圈過載燒毀、電氣線路短路、繼電器損壞等都屬于這一故障的范圍。一般而言出現(xiàn)短路或是繼電器損壞問題可以利用某些精密儀器進行檢測，例如使用萬用表對PLC 的輸出狀態(tài)進行判斷。

在正常狀態(tài)下，電氣系統(tǒng)當中的控制接觸器可以維持吸合過程，但如果電壓過低，則接觸器的吸合性能下降，特別是電氣線路當中有比較大功率的機械設(shè)備時這一現(xiàn)象更加明顯。針對此類問題，最好選擇以獨立的線路對功率較大的機械進行供電，從而避免電壓異常下降。如果電氣線路在比較惡劣的環(huán)境下長期使用，還會因此產(chǎn)生絕緣層受損和漏電問題。因而要考慮更換絕緣性能比較差的線路避免安全風險[1]。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

礦用掘進機當中的主要動力系統(tǒng)就是液壓系統(tǒng)，但液壓系統(tǒng)在井下的惡劣環(huán)境當中本身就可能出現(xiàn)故障。通常情況下完整的液壓系統(tǒng)包括動力部分、執(zhí)行部分、控制部分和輔助部分等，液壓系統(tǒng)的常見故障包括油溫過高、液壓油進入空氣或其他輔助元件的功能問題。液壓系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下油溫不超過60℃，因為溫度過高必然導(dǎo)致液壓油經(jīng)過節(jié)流小孔的流量增加，導(dǎo)致運行正常的部件速度變得緩慢，同時還會因此加快密封裝置的磨損程度。要避免此類問題應(yīng)考慮減少人為不規(guī)范操作。

但對于液壓油當中本身存在雜質(zhì)的問題，則要采取其他控制措施，例如井下的環(huán)境可能讓液壓油當中進入很多雜質(zhì)，元件動作性能受損之后系統(tǒng)當中的壓力增加，會讓液壓油的滲漏系統(tǒng)面臨破壞風險。

而某些輔助元件的故障問題產(chǎn)生的直接影響就是讓礦用掘進機的運轉(zhuǎn)非常緩慢，且多伴有明顯雜音。掘進機液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 掘進機液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 礦用掘進機的日常故障檢修與保養(yǎng)

煤礦工作的礦用掘進機多在地下進行掘進工作，很少有地面作業(yè)的情況，但井下的工作環(huán)境比較復(fù)雜，對于日常的檢修維護工作而言壓力較大，具體的維護保養(yǎng)技術(shù)可以圍繞以下方面進行。

2.1 日常管理維護

在掘進作業(yè)之前要對礦用掘進機油箱狀態(tài)進行檢查，確保沒有產(chǎn)生物理損傷，還要對油箱內(nèi)的油量和油品質(zhì)作出檢查，確定是否需要補充和更換。此外，對于傳動部件、軸承等需要潤滑的部位要檢查潤滑油池內(nèi)的液位和品質(zhì)情況，確保滿足工作要求。正式工作前對運動部件進行檢查，判定是否出現(xiàn)異常的振動、噪聲情況，在滿足力矩要求后，再對可能出現(xiàn)的液壓油路問題、壓力不足問題進行處理和調(diào)整。綜合來看整個液壓系統(tǒng)、電動機和伸縮臂等都要進行檢查，才能將掘進機的運轉(zhuǎn)過程整體優(yōu)化，保障機器的使用周期，按照相關(guān)規(guī)定定期地在傳動部位增加干凈且品質(zhì)高的潤滑油[2]。

2.2 定期維修

定期維修主要指的是礦用掘進機在運行一段時間后的定期檢查，例如行走減速機工作2 000 h 后、泵站用齒輪箱使用5 000 h 以后等。而一般來說一年半至兩年左右的時間就要進行一次大型檢查，每次工作面轉(zhuǎn)移前也需要對礦用掘進機進行中型維修工作，以確保設(shè)備能夠滿足日常工作要求，不產(chǎn)生某些難以預(yù)料的故障問題。

2.3 PLC 故障及處理措施

PLC 變頻控制器是控制系統(tǒng)的核心，EBZ 型懸臂式掘進機在運行過程中易發(fā)生信號接收不穩(wěn)定、無法接收信號等故障，造成懸臂掘進機無法按照指令要求進行工作。當懸臂掘進機在運行工況下發(fā)生PLC 無輸出指令時，往往通過檢查綜合保護器控制界面按鈕或檢查系統(tǒng)顯示狀態(tài)來尋找故障，可以將PC 輸端短路來檢査PLC 是否損壞。

2.4 過載保護模塊故障分析及處理措施

電機保護模塊電源通過交流互感器獲得信號來判斷電機是否過載，但在實際生產(chǎn)過程中EBZ 型懸臂式掘進機電機保護模塊經(jīng)常出現(xiàn)故障，出現(xiàn)過載保護動作且頻繁啟停動作，對電氣系統(tǒng)內(nèi)部元件損壞嚴重。對此機掘一隊研究決定，可通過以下兩個方面對模塊是否真過載進行判斷：

1）觀察計算機數(shù)據(jù)查看過載值，對比之前正常情況下的過載數(shù)值是否有異常。

2）在設(shè)備空載情況下對設(shè)備進行試驗，如在空載作用下系統(tǒng)仍然顯示過載而停機表明系統(tǒng)模塊有故障，需及時更換，并與之前異常過載數(shù)值進行比對。

2.5 系統(tǒng)維護保養(yǎng)

各個系統(tǒng)維護保養(yǎng)當中，潤滑系統(tǒng)是需要高度關(guān)注的系統(tǒng)，合理的潤滑設(shè)計能夠避免設(shè)備出現(xiàn)生銹、磨損問題，同時降低摩擦產(chǎn)生的熱量。例如潤滑油當中有水存在，油箱會產(chǎn)生水晶狀的油，進入空氣時存在泡沫狀油，存在氧化或污染問題時潤滑油顏色會變黑等。掘進機的潤滑在規(guī)定的時間和使用環(huán)境下要定期更換，避免產(chǎn)生過度磨損或是非正常的停機檢修問題[3]。

對于液壓系統(tǒng)來說，需確保液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，例如補油時油箱內(nèi)部要有足夠的液壓油才能夠啟動補油系統(tǒng)，也應(yīng)做好對液壓油清潔程度的廣泛關(guān)注。對于長期使用的過濾器濾芯等部件要定期更換，觀察液壓油冷卻器是否能保持正常工作狀態(tài)。

電氣系統(tǒng)維護是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)嚴格按照《防爆電氣設(shè)備制造檢驗規(guī)程》的有關(guān)要求進行，定期將管線區(qū)域內(nèi)的所有污染物或雜物全部清理完畢，檢查隔爆面、腐蝕問題。另外每次電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)時還要檢查配電箱體是否有物理損傷，例如操作按鈕的靈活程度、開關(guān)手柄的性能、繼電器、斷路器工作狀態(tài)等。如果表面出現(xiàn)損傷，輕微狀態(tài)進行修補，嚴重時直接全部更換外殼等[4-6]。

3 結(jié)語

礦用掘進機在提升煤礦產(chǎn)量方面意義重大，諸如此類的機械設(shè)備需要保障其正常狀態(tài)避免產(chǎn)生故障問題而停工。本次研究對礦用掘進機的常見故障問題進行了分析，然后從日常保養(yǎng)的角度探討了某些問題的預(yù)防措施。在后續(xù)的工作實踐環(huán)節(jié)，煤礦的工作壓力將進一步增加，掘進機本身的日常維護、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等也需要采取更加嚴格的技術(shù)保護手段來維持穩(wěn)定運作。