浅谈电牵引采煤机电气故障诊断与维护

【摘 要】煤矿行业作为我国经济支柱的重要产业之一，是能源渠道的主要来源，在科技快速发展的影响下，机械代替人力生产是市场经济重要举措，而煤矿行业的机电一体化技术除了能有效节省成本，减少能耗和材料使用，还可以在很大程度上提高劳动生产率，使煤矿的开采达到大规模的自动化生产，在机电一体化的广泛应用中，电牵引采煤机以其环保、高效率以及占地面积小等优点被广泛使用，因此，在研究电牵引采煤机的故障诊断和日常维护上显得尤为重要，在能源行业保持产能和劳动效率上均蕴含着很大的意义。

【关键词】电牵引采煤机；故障诊断；维护

一、电牵引采煤机特性

电牵引采煤机作为煤矿产业的重要开采工具，以机电一体化技术为支撑，其研发问世便受到了广泛好评和应用，我们对市面上的电牵引采煤机进行调研和研发，总结了以下几个的方面的优势：

（一）牵引功率大，能适应大倾角煤层开采的需要；

（二）能轻易实现遥控，牵引实现无级调速；

（三）采煤机控制、操作可靠方便；

（四）先进的全中文显示界面，提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和温度、采煤机的牵引给定速度等工作参数；

（五）节能降耗，环保。

1.1采煤机的主体结构

采煤机种类繁多，各个功能侧重点和结构特点不一，市场上流通的采煤机大概分为连续式采煤机和滚筒式采煤机两大类，以单滚筒采煤机为例，其主体结构可分为：

1.1.1截割部。截割部包括摇臂齿轮箱（对整体调高采煤机来说，摇臂齿轮箱和机头齿轮箱为一整体）、机头齿轮箱、滚筒及附件，截割部的主要作用是落煤、碎煤和装煤；

1.1.2牵引部。牵引部由牵引传动装置和牵引机构组成。牵引机构是移动采煤机的执行机构，又可分为链引和无链牵引两类。牵引部的主要作用是控制采煤机，使其按要求沿工作面运行，并对采煤进行过载保护；

1.1.3电气系统。电气系统包括电动机及其箱体和装有各种电气元件的中间箱（联接筒）。该系统的主要作用是为采煤机提供动力，并对采煤机进行过载保护及控制其动作；

1.1.4辅助（附属）装置。辅助装置包括挡煤板、底托架、电缆拖拽装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。该装置的主要作用是同各主要部件一起构成完整的采电牵引。

1.2采煤机的电控系统

1.2.1采煤机电控种类及优势。对于目前发展的工业控制系统来说，其主要的原理核心是一致的，主要是利用嵌入式系统在计算机载体上来发挥作用，由于工业控制的应用领域较为广泛，控制系统受机器内部结构、电缆排列可用空间和信号传输难度的制约，其分为集中控制和分布式控制系统两种，分布式控制系统是人们在单一传输的基础上研发的一种多通道高质量的控制系统，在电牵引采煤机的电气控制领域，人们研发了一种独特的以集中控制为核心，带有分布式模块的控制系统，其主要的优点有以下几个方面：

（一）简化接线工序。这种控制系统能优化数据采集与传输线路和传输路径，在采集数据时，该系统的处理模块会选择就近的通路进行信号采集，将采集到的信号通过现场总线的方式传输给主控计算机，通过分析处理后，主控系统将处理完毕的数据进行输出，该模块也会选择就近的执行装置进行数据输出，从而简化现场接线程序，提高利用效率。

（二）可扩展能力强。由于该控制系统的传输路径和传输效率较高，也就形成了其独特的信号源扩展能力，分布式的采集和传输通道可以像渔网一样抓取并处理数据，有利于机械本身获取更多的信号和数据，在一定意义上，达成了整体的工作效率提升。

（三）传输质量高。数字信号的方式传输还有一大优点就是其自身的抗干扰能力较强，传输密度较高，大大提升了数据传输的质量。

二、采煤机故障分析

采煤机是应用在煤矿开采过程中的重要工具，其承担着煤矿从截取到装载入库的一整套流程，分析其自身结构和功能，电牵引采煤机的故障一般可分为：机械传动故障、液压系统故障、电气系统故障三种，而电气系统故障的分析可分解为以下阶段：

2.1采煤机电控系统存在问题

由于采煤机其开采环境和方法的特殊性，导致其在工作过程中可能会出现较多的状况，为了提前预防和避免，我们会首先提出一些行业特殊标准和要求，进行采煤机的进场前约束：

2.1.1防爆性不足。煤矿的开采多发生于井下及一些密闭的环境中，在采煤机截取、打破、压碎、装车的一系列工作流程中，会导致工作环境扬起大量粉尘，且井下环境多变，会有煤尘及瓦斯等易爆因素的干扰，因此，电牵引采煤机的电气控制系统应具有防爆、隔爆的作用。

2.1.2硬件平台支撑能力较弱。随着科技的快速发展，各种技术不断进行更新迭代，人们除了对产能和效率的要求之外，在自动化机械领域的功能多样性也显得尤为重要，在工业4.0的刺激之下，物联网的萌生，使得各种机械智能化系统开始飞速的发展，尤其在其延伸性和便捷操作的特性上，较为明显，因此，为了保障这些软件系统的操作运行，必须有一个足够强大的硬件平台进行支撑。

2.1.3系统稳定性不足。众所周知，在电牵引采煤机的三种常见故障中，电气控制系统的故障发生率较高，且一旦发生造成的后果影响较大，因此，在采煤机的研发中，必须加大电气系统在运行的容错率和常见故障隐患的提前处理上，由于井下的空间比较狭窄且环境复杂多变，众多工作人员和设备在狭窄的空间中，一旦出现问题，会造成人员伤亡，部件损坏、通讯切断、控制系统破损，从而导致机器停机等严重的工作状况，给个人及企业都造成了严重的损失，为了降低此类事故的发生率，提高系统稳定性，保障机器的正常运转显得尤为重要。

2.1.4系统转变不灵活。除了系统运行的稳定性外，复杂多变的环境也极度考验电控系统对环境的适应性和灵活性，我国煤炭资源分布较广，主要在山西、内蒙古、陕西、河南、山东、河北一带，也有不少资源集中在安徽和江苏两省北部，新疆、贵州、云南、黑龙江等省区，因此，截然不同的地势位置和条件，使得采煤机对系统的灵活选择性要求较高，应对不同环境、不同工艺流程和众多因素的影响，在设计采煤机过程中，应更注意软硬件系统的适应性和灵活性。

2.2采煤机电控系统的故障诊断

2.2.1牵引故障。在采煤机故障的排查过程中，液晶显示器扮演着重要的角色，液晶显示器中有两个指示灯分别显示信号输入和輸出的结果，绿灯表示输入信号，影响输入信号的位置主要是端头站和按钮板，红灯表示输出信号，输出信号主要受控制中心的指挥，除此之外，我们还应该考虑其他机械故障及牵引阻力问题。

2.2.2摇臂故障。摇臂故障同上我们应该观察液晶显示器的红绿灯是否正常工作，摇臂故障的信号输入与输出除了受端头站与控制中心的影响外，还需要考虑电磁阀、手液动换向阀和液压系统的影响，绿灯不亮则端头站有问题，红灯不亮则控制中心有问题，红绿灯显示正常，则需考虑其他因素。

三、电牵引采煤机的日常维护

根据以上故障诊断和电控系统现存问题，我们了解到电牵引的采煤机故障发生的多样性和影响力，在设备的日常维护中，我们除了要细心检修，耐心寻找问题，规避隐患风险，还需要了解电牵引采煤机工作的技术原理和特性，一个看似平常的故障可能会牵引出多个零件的折损可能性，不能就事论事，而要通过观察细微的不同，进行准确判断。

四、结论

综上所述，电牵引采煤机作为机电一体化的典型产物，其使用优势十分明显，对于煤矿行业实现自动化，提高效率等方面奠定了深厚的基础，因此，对于电牵引采煤机的应用故障诊断及处理，显得尤为重要，我们应该在总结前人教训的基础上，制定出一套行之有效的解决方案，加大相关部门的监督整改力度，使得电牵引采煤机从设计、生产、工作和维护过程中都能得到有力提升，提高工作效率，减少故障发生。

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