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引言
采煤机是矿井工作面开采的主要设备，当在采煤机内部布设功率调节器时牵引电机发生偏载的概率会大幅降低，一般会降低至8%以内，进而延长了电机的服务时长，保证了工作面开采的顺利进行。采煤机牵引电机的工作方式为主从控制，故从电机的工作状态由主电机决定，当主电机发生故障时，则会影响从电机功率的输出，这就会对采煤机的正常截割工作造成影响；功率过小则采煤机割煤效果下降，功率过大则采煤机内部电路容易损坏。为了避免此类现象发生，对牵引电机在不同协调控制方法下的响应特征进行研究，避免采煤机电机现有控制方式下的偏载事故，提高采煤机运行的稳定程度。本文在研究过程中，建立了牵引部机电的仿真模型，对不同工况下采煤机的响应特征进行系统分析。
1电控系统的概述
此次研究针对MG400/930-WD型采煤机开展，该型号采煤机为交流电牵引采煤机，适用于开采厚度介于2.2m～4.3m，倾角不超过16°的中硬或坚硬煤层。该采煤机电气系统为PLC（可编程逻辑控制器）控制，具备完整的功能保护特性，为整个设备的运行提供了可靠保障。系统内配设BPQB型变频调速装置2台，分别对采煤机两侧行走部进行操控与拖动，即运行选用"一拖一"模式，以最大化保障行走部作业的安全性；系统运用现代化信息传输手段，实现了操作的简便灵活；多层次感应装置与变频装置的配套使用，实现了对设备运行状态的实时监测，为运行的持续、稳定提供保障；配套的液晶显示装置可将所监测设备运行相关参数实时显示并进行相应的解读说明。
2变频器的结构及控制原理
变频器的组成部分主要有：整流器部分、滤波器部分、驱动电路部分、综合保护电路部分以及主令控制中心（MCU/DSP）部分等。在电牵引采煤机中变频器的控制形式主要以一拖一方式为主，一般用一台变频器控制一部电动机，通常人们会用一台变压器来给两台变频器同时提供电源，而这两台变频器间一般会用数据线来传输信号，以确保两台变频器所牵引的电机达到功率平衡。在采煤机电控系统中，供电系统中的三相交流电应先经整流器整流以及电容器滤波后，变为幅值较固定的直流电压后，再加在逆变器上。当控制中心发出的控制信号传输至主控板后，应由微机控制的集成IGBT逆变模块输出频率与电压都可变的交流电压，来为采煤机牵引电机供电，再通过两台变频器各自驱动一台交流牵引电机，让这两台牵引电机共同作用来让采煤机实现最终行走。
3采煤机电控系统常见故障分析及处理对策
3.1电控系统先导回路无法正常启动
首先应确保上一级负荷开关处于闭合状态，系统正常送电，应仔细检查控制箱隔离开关状态，看其是否处于正常送电位置，牵引手柄是否处于零位以及急停按钮是否正常弹出是否处于复位状态，还有启动按钮是否正常闭合。若把上述几点都检查过后，未发现任何异常，但先导回路仍无法正常启动，则应开盖进一步检查电控系统的测量控制芯线部件，整流二极管部件，截割电机温控接点部件以及瓦斯检测闭锁部件等，看它们是否存在故障，通常经过这样检查一般会顺利排除采煤机电控系统先导回路无法正常启动的故障。
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3.2采煤机电机故障
故障原因:①冷却水水质差，造成电机冷却水路堵塞，电机温度过高损坏;②处理采煤机冷却水路堵塞时采取错误方法，即利用高压液体反冲洗电机冷却水路，导致电机内部水道鼓包，电机无法继续使用;③采煤机机身向煤壁侧倾斜过大，致使油泵供油量不足，油泵吸油量小，电机轴承润滑不到位，轴承磨损过热，导致泵电机长时间过载而损坏;④截割电机修复时更换的端部密封损坏，导致摇臂箱体中的齿轮油进入电机，造成电机损坏;⑤电机接线腔防护措施不到位，进入水汽，导致电机绝缘低，无法正常运行。防范措施:①加强采煤机电机冷却水水质管理，保证水质满足使用要求，定期疏通采煤机冷却水路，确保电机正常运行;②时刻观察采煤机冷却水水压，发现水压不够时立即停机处理，杜绝长期水压不足产生水垢，进而造成冷却水路堵塞的现象，严禁使用高压乳化液冲洗电机冷却水路;③当采煤工作面工况条件发生变化时认真分析对采煤机造成的不利影响，彻底消除隐患方可投入运行;④保证电机的修复质量，确保所更换配件符合质量要求;⑤定期检查采煤机各电机接线腔及电控箱内的系统绝缘，做好防水防潮工作，按要求在电控箱内放置合适的干燥剂。
3.3采煤机变频器故障
故障原因:①变频器电缆插头接触不良，导致系统故障，采煤机不能启动;②变频器内腔进水，发生短路，造成变频器损坏;③供电电压不稳定，启动采煤机时产生冲击损坏变频器;④变频器冷却水管内壁结垢，散热不良，引起采煤机变频器高温故障。防范措施:①定期检查变频器连接电缆是否存在接触不良现象，保证电缆连接可靠，不虚接;②做好变频器箱防水防潮工作，定期开盖检查，防患于未然;③根据矿井供电的实际情况，尽量避免系统电压高时启动采煤机，并采取相应降压措施;④定期疏通变频器冷却水路，确保冷却器正常工作，且有良好的散热效果。
2.4存在漏电闭锁与系统显示漏电
可用电压等级合适的兆欧表来对各电机的对地绝缘阻值以及各电缆线的对地绝缘阻值进行测量，若它们的对地绝缘阻值比20kΩ小，系统装设的漏电闭锁信号，会及时让先导回路闭锁，这样上一级负荷开关便无法正常送电。这时应仔细检查电机看其是否存在进水进油受潮现象，负荷电缆是否存在破损现象，若电缆绝缘部分或电机绝缘部分存在损坏，无法及时有效修复，应及时更换电缆与电机。
结语
采煤机牵引电机的偏载现象影响采煤的开采效率和服务年限，不同工况条件下采煤机电机的偏载率不同，故本文对牵引电机在不同协调控制方法下的响应特征进行了研究。主要结论如下：（1）从左右两个销轮动态啮合力的变化特征角度分析，主从控制工况条件下偏载率从62%减小到了12%，而并行控制工况和交叉耦合控制工况条件下偏载率仅为0.3%（2）并行控制工况和交叉耦合控制工况条件下电机的有效电流差值要小于主动控制。（3）主从控制工况条件下牵引电机的偏载现象严重，牵引性能无法得到充分发挥，且电机的响应速率更为滞后，故电机工作不稳定；并行控制工况和交叉耦合控制工况条件下牵引电机几乎不会发生偏载，牵引性能得到较大程度的利用，故这两种工况条件更为合理。
参考文献
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[5]赵大川.浅谈PLC在电牵引采煤机电控系统中的应用[J].山东煤炭科技,2016(06).
论文作者:1李刚 2周圆
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第1期
论文发表时间:2019/7/18
标签：电机论文; 采煤机论文; 变频器论文; 工况论文; 系统论文; 电控论文; 水路论文; 《科技尚品》2019年第1期论文;