JOY10SC32-48B型梭車電氣常見故障分析 與控制探討

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、不規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、單進作業過程中創出十分可觀的效益，為世界采煤界所公認。梭車是短壁機械化開采設備中的關鍵配套設備之一，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距離內雙向駕駛功能，頻繁往復運行于裝卸點之間運輸煤炭，實現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，直接影響生產效率。結合多年實際大修和現場使用與維護經驗，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 梭車結構特點

梭車由機架、駕駛操縱、液壓系統、行走轉向系統、輸送系統、電氣系統等組成，如圖1所示。該設備由拖曳電纜供電，采用整體機架結構，全輪轉向系統由兩臺行走電機—行走電機減速器—短傳動軸—輪邊減速器—長傳動軸—輪邊減速器驅動，轉向傳動機構由安裝在機架兩側的轉向油缸推動空間拉桿機構連接上下轉向臂來完成轉向，輸送系統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，從而達到物料轉載和卸載的目的。液壓系統控制轉向、運輸升降、制動等，制動系統有工作制動、緊急制動和駐車制動。電氣系統由主電控箱、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、轉運電機、油泵電機、傳感反饋、照明等。設備運行由加速踏板控制，通過正轉/反轉切換開關實現雙向駕駛[4，5]。

圖1 10SC32-48B型梭車結構示意圖

2 典型電氣故障與排除

梭車電氣系統較為復雜，在煤礦井下使用過程中，潮濕、粉塵等環境因素對電氣元器件的性能產生影響，導致設備出現不同的電氣故障[6]。結合現場實際，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經過急停開關ES2節點3A、急停開關ES1節點4、油溫開關OTS節點9、油位開關OLS節點12、接地測試開關ETS至節點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，電源由節點4A經過油泵/行走轉換開關至節點101到運輸機轉換開關節點6A，通過腳踏開關節點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、泵和行走開關、腳踏開關、運輸機開關觸點故障；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。

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

1)判斷節點3至油泵/行走轉換開關節點4A線路通斷，確認電源供電至油泵/行走轉換開關(4A節點)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6-5、泵和行走開關4-3、腳踏開關2-1、運輸機開關8-7觸點通斷情況，所有觸點在轉換開關旋轉相應閉合位置，均導通，判斷轉換開關完好。

3漏電測試裝置在通電狀態下，觸點6-7導通，節點E5-8A線路完好，行走熱繼電器節點60A-60-61線路導通，油泵熱繼電器節點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線圈回路節點55-2之間與主接觸器CNA線圈節點60A-2之間均完好情況下，通電啟動油泵開關后，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，對設備跟蹤一個生產班后，故障未再次出現。

更換時間繼電器注意事項：①使用相同廠家和型號配件，提高電氣系統運行可靠性；②時間繼電器延時時間設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，防止電氣系統產生其它故障[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，行走系統一側無動作，另一側完好，設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

梭車行走系統由觸發器控制兩個可控硅整流橋，驅動兩臺行走電機行走，油泵電機運轉后，主接觸器輔助觸點閉合，保護開關3CB閉合，節點3-33導通，與電源節點2為觸發器供電，行走轉換開關輸出節點10B經過行走接觸器輔助觸點CRR和CLR常閉觸點與觸發器節點L形成正轉輸入，15B經過行走接觸器輔助觸點CRF和CLF常閉觸點與觸發器節點R形成反轉輸入，10B和15B分別經過行走接觸器輔助觸點CRR、CLR和CRF、CLF常開觸點與觸發器節點SCR ON形成觸發信號。泵和行走轉換開關輸出的節點40與觸發器節點AA為速度2信號，節點50與觸發器節點EE為速度3信號。觸發器輸出節點E為行走直流接觸器左正轉輸出、節點A為行走直流接觸器左反轉輸出、節點B為行走直流接觸器右正轉輸出、節點F為行走直流接觸器右反轉輸出，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。行走系統控制回路原理圖如圖5所示。

圖5 行走系統控制回路原理圖

行走系統主回路原理圖如圖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，行走轉換開關正反轉的選擇和觸發器的控制，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運行。

圖6 行走系統主回路原理圖

2.2.3 故障原因分析

通過對行走系統電路分析，可判斷設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(3CB)故障；③觸發器電源故障或損壞；④行走方向轉換開關、泵和行走開關或腳踏開關觸點故障；⑤行走直流接觸器故障；⑥行走系統可控硅故障；⑦直流行走電機故障。

根據設備無法行走故障信息，通過歐姆法-電壓法結合的方式，分析故障步驟如下：

1)油泵運行，測試觸發器節點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(3CB)導通，觸發器供電正常。

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

2.2.4 故障處理及注意事項

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

電氣連鎖輔助開關的調整直接影響行走系統的使用穩定性，所以，維護保養人員必須定期檢查輔助開關的間隙調整，確保設備穩定運行。

3 降低電氣系統故障率的措施

3.1 加強設備的日常巡檢

梭車日常巡檢和維護保養，應由具有一定實際操作經驗或者專職的設備維保人員負責，形成規范化、程序化的記錄表格。根據梭車結構特點以及處理故障經驗，對其必檢的表格項、出現過的故障點、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，啟動設備各系統，驗證設備運行狀況，依據前期運行經驗判斷設備運行有無異常，記錄在相應表格內，便于不同班組人員及時掌握設備狀況，利于提高生產效率。特別注意一點，設備維保人員必須由專人負責，每班開機前進行關鍵部位檢查[9，10]。

3.2 完善元部件質量與裝配工藝標準

梭車電氣元部件的質量和裝配工藝直接影響電氣系統運行的可靠性，電氣元部件質量控制非常關鍵，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，防止對電氣系統其他元部件的干擾和損壞，確保誤動作的發生；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、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備性能測試

電氣元部件和電氣系統的性能測試是至關重要的。從設備大修實踐角度，梭車電氣系統性能測試沒有方法和手段，通過設計專用加載試驗臺的方式，達到設備性能提升的目的，包括：①驗證整機電氣系統設置的各項技術參數；②模擬井下使用工況，對整機系統進行加載測試，提高設備運行的可靠性；③通過設備驗證結果與模擬工況數據對比，分析技術參數與設計要求的一致性，便于技術參數優化；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交流。

3.4 制定實際工況監測、監控及診斷方案

應用先進的傳感器技術、網絡技術，制定實時在線監測、診斷系統，通過傳感器將關鍵電氣元部件的電壓、電流、溫度等信號進行轉換、處理、上傳，積累存儲數據，分析各重要參數曲線變化情況，調用故障數據庫，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備運行狀況，有效的降低設備故障率，保證設備開機時間，提高工作效率。

4 結 語

梭車在使用過程中發生電氣故障，直接影響生產效率，造成較大的經濟損失。本文從設備結構、電氣系統典型故障、實際故障處理方法以及降低設備故障率措施方面進行總結，對設備現場故障處理和維護保養具有借鑒意義。

1)熟悉梭車整機結構，能夠詳細分析電氣系統原理圖及各回路動作原理。

2)結合故障具體情況，依據電氣系統原理圖逐個節點分析故障，判斷出故障原因進行排除。

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

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