掘进机电气系统保护及故障诊断研究

掘进机电气系统保护及故障诊断研究

随着我国煤炭行业的兴起，大规模的机械化产品应用于矿山作业中，综掘设备掘进机大批量的投入到矿井生产中。本文主要对掘进机电气系统保护及故障诊断相关问题进行了简要论述。

标签： 掘进机;电气系统;故障

引言：

随着我国煤炭行业的兴起，大规模的机械化产品应用于矿山作业中，综掘设备掘进机大批量的投入到矿井生产中。近几年矿用产品信息化进程加快，更多新的控制方式和信息化手段应用到掘进机的电气系统中来，在一定程度上方便了现场设备的维护和检修。本文EBZ-160型掘进机为例，论述掘进机电气系统原理以及常见故障的判断。

一、正常维护

检查使用中的防爆电气设备的防爆性能良好与否，是否有失爆的可能，设备外观完好与否，螺丝、垫圈完整与否、齐全、紧固，人线口密封良好状况。电机运转有是否有异常响声，温度有无异常。闭锁、信号装置等可靠正常与否。电缆外部有无破损，动力电缆敷设有无违反规定情况。仪表指示正常与否，操作机构灵活状况。接地线完整、齐全状况，是否符合规定。

二、检修注意事项

电气设备的检查、维护、修理和调整工作一是由负责的或指定的电工进行;整个外壳要保证无尘、干燥，还要经常检查;工作面运行的防爆电器设备，一定要符合防爆性能的各项技术要求，防爆性能遭到破坏的电气设备，要快速处理或更换，不可继续使用;隔爆表面要涂一层薄油，涂油前，要把它擦洗干净，确保完整无损。要经常检查接触器，注意其内部有无损坏，若有损坏就要及时更换。

在高湿度条件下，外殼内要放置蓝色硅胶（吸湿剂）。在硅胶潮湿变色时，要换掉或处理，更换后方可用;在长期停机情况下，电动机水道内的清水要放净;电动机总装完成后，转子能灵活转动;机座、端盖、轴承内盖、轴、接线柱、绝缘座和接线盒等应具有隔爆要求，在使用和维护中要采取特别保护。

在井下检修必须做到：“无鸡爪子”，“无羊尾巴”，“无明接头”;有过流保护，有螺丝和弹簧垫，有密封圈和挡板，有接地装置。电缆悬挂整齐，设备硐室清洁整齐;防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全;使用漏电继电器。

三、电气系统故障分布及判断

掘进机电气系统供电部分与其他设备没有太大区别，其特点和故障判断的难点在控制部分，下面重点论述其电气控制系统的故障分布和判断。

1、电气控制回路故障点分布

EBZ-160型掘进机电气控制系统中，采用接触器和中间继电器的方式组成启停回路，由控制元件PLC控制继电器的吸合，进而完成接触器线圈回路的闭合，使接触器接点吸合，完成整个回路的启动。现针对一控制回路进行分析，其故障点大致有8处，分别为：（1）

接触器不能可靠吸合;（2）漏电闭锁检测不能通过;（3）回路电机过热保护动作;（4）电流变送器相关故障;（5）接触器线圈回路不能导通;（6）继电器线圈回路不能导通;（7）控制元件PLC无输出;（8）综合保护器输出故障。

2、故障点分析和判断

针对以上列举8处故障点，结合系统给出的中文提示和发光管的显示进行故障分析判断。

（1）接触器不能可靠吸合

接触器不能可靠吸合的原因主要为吸合或者是保持电压太低。在控制系统中接触器大多为高压吸合，低压保持。如果系统供电电源带负荷能力差，而在本回路电机的功率很大的情况下，就会出现启动瞬间的电流过大，从而造成很大的电压降低，使接触器线圈电压达不到吸合电压而不能可靠吸合。另外，在同一电源供电的回路中，存在较大的负荷，在大负荷启动时，造成压降过大，使线圈电压低于保持电压，从而造成接触器的断开。对于这样的问题，应尽可能缩短供电电缆的长度，增大电缆截面面积，减少由于电缆造成的压降;在选择接触器时，应选择同型号中吸合电压和保持电压较低的接触器。另外，接触器主节点行程和辅助节点也会造成接触器的不可靠吸合，由主节点行程问题造成的接触器不可靠吸合会造成回路的缺相故障，在系统中TD200和XSB-Ⅰ型隔爆显示器都会给出提示;由辅助节点（自保节点）造成的接触器不吸合，可以通过观察PLC输入端发光管来确认（有输入亮，无输入暗）。

（2）漏电闭锁检测不能通过

漏电闭锁检测不能通过的原因有两个：首先是由于环境潮湿或者使用原因造成电缆或者电机的绝缘水平下降，不能满足要求。其次是由于综合保护器的误动作造成的，在EBZ-160型掘进机电气控制系统中有对漏电闭锁保护试验的功能，可以通过试验按钮来确定保护的完好性。查明原因后，应及时更换相应元件。

（3）回路电机过热保护动作

造成电机回路过热保护动作的原因主要是由于电机冷却水循环不良或者是电机长时间处于过载工作状态。另外还有由于外部原因造成的电机过热保护动作：①热敏电阻线脱落（E-BZ-160型掘进机电机中采用的温升型热敏电阻）;②综合保护器误动作，可以通过试验按钮来检验过热保护的完好性。

（4）电流变送器相关故障

EBZ-160型掘进机电气系统中，电流变送器为控制元件PLC提供各回路的运行电流大小，并通过对回路电流的监控，实现对电机的过流、过载、缺相的保护。电流变送器的好坏关系到整个回路运行的安全性。

通常情况下，TD200和XSB-Ⅰ型隔爆显示器会给出提示（某回路电流变送器故障），但没有给出是哪一相电流变送器损坏，需要利用数字万用表进行测量，确定哪一相电流变送器损坏。测量方法如下：将变送器取下，为其供24V直流电源，测量输出端电压，在没有任何电流通过的情况下，输出端电压（直流）在1.9～2.1V的范围之内，视为正常，如有超出范围，则应立即更换电流变送器，如测量结果在范围之内，先是不消除，应检查模块是否共地，并更换模块试验;如果显示器同时显示切割、油泵、备用回路电流变送器故障，则检查变送器电源是否正常，通常状况下是电源的烧损引起的。另外，在EBZ-160型掘进

机电气系统中，如果电流变送器的输出电压过高，则会造成电机过载、过流保护的误动作，在显示器上会显示某回路电机过载或者过流;如果电流变送器输出电压过低，会造成电机缺相保护的误动作，显示器会提示某回路缺相。

（5）接触器线圈回路不能导通

系统中接触器线圈回路中有220V交流电源、继电器节点和接触器线圈3个元素，造成接触器线圈回路不能导通的原因也有3个：①接触器线圈烧毁;②220V交流电源没有;③继电器损坏，这3点都可以通过万用表测得。另外，EBZ-160型掘进机电气系统中控制继电器型号相同，可以通过互换的方式检测继电器的好坏。

（6）继电器线圈回路不能导通

系统中继电器线圈回路中有24V直流电源、PLC输出节点和继电器线圈3个元素，同样造成继电器线圈回路不能导通的原因也有3个：①继电器线圈烧毁;②24V直流电源没有;③PLC节点无输出，其中第①、②点可以通过万用表测得，第③点可以观察PLC输出端发光管，有输出亮，无输出暗。

（7）控制元件PLC无输出和综合保护器输出故障

造成PLC无输出的原因很多，综合保护器的输出故障、保护动作、控制按钮的损坏、自保节点的损坏和相关线路的虚接都会造成PLC无输出。PLC有无输出可以观察输出端发光管，有输出亮，无输出暗，如无输出，可以观察PLC的状态显示灯，绿灯亮为正常和输入端发光管来确认，有输入亮，无输入暗来确认本回路相关输入情况，以确定故障原因，在排除上述故障的情况下，应重点检查按钮和相关线路（万用表可以测量）。另外，可以短

接输入端来确认PLC输入端是否损坏。

四、结束语

综上所述，科技的进步，生产机械化水平的提升，使得煤矿生产领域中掘进机的应用越来越普遍，对于在实际应用过程中所遇到的各种电气故障，要对导致故障的原因进行深入分析和总结，并及时采取相应的解决对策，确保掘进机的正常工作。

参考文献：

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