1 引言

變頻智能調(diào)速技術(shù)以其調(diào)速范圍廣、穩(wěn)定性好、可靠性高、節(jié)能顯著和操作簡便等一系列優(yōu)點(diǎn)，在煤礦許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近幾年來，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司位于兗州礦區(qū)內(nèi)外的一些煤炭企業(yè)開展了電牽引采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用高壓變頻智能調(diào)速技術(shù)的研究，并且針對電牽引采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)高壓變頻智能調(diào)速運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及故障從多個(gè)方面提出技術(shù)措施并進(jìn)行實(shí)施，有效地保障了高壓變頻智能調(diào)速技術(shù)在電牽引采煤機(jī)的安全運(yùn)行，對于國內(nèi)其它礦區(qū)具有一定的參考價(jià)值。

2 電牽引采煤機(jī)變頻智能調(diào)速的調(diào)試運(yùn)行

正確地設(shè)置變頻器的基本參數(shù)是非常重要的。隨著大功率采煤機(jī)的不斷涌現(xiàn)，ACS-800變頻器有著優(yōu)良的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果已經(jīng)被眾多采煤機(jī)生產(chǎn)廠家所采用。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的日趨完善，正確的操作與維修顯得更加重要，要建立健全和落實(shí)各項(xiàng)管理制度，不斷提高操作人員的技術(shù)水平和加強(qiáng)責(zé)任心，減少因操作或維修不當(dāng)給生產(chǎn)帶來的影響。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦對電牽引采煤機(jī)ACS-800變頻器調(diào)試運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

2.1 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

調(diào)試前首先備好三相交流380V電源及感性負(fù)載、三相交流異步電動(dòng)機(jī)，確保接線正確，準(zhǔn)備電壓表、電流表、萬用表、放電器及雙蹤雙掃示波器等必要的工具、儀表。加載調(diào)試前進(jìn)行全面檢查，電源與負(fù)荷千萬不可接反。為確保安全，變頻器的電源側(cè)有過流和漏電保護(hù)，外殼必須可靠接地，應(yīng)在絕緣良好的工作臺(tái)上進(jìn)行變頻器的調(diào)試或維修工作。

2.2 變頻器基本參數(shù)的設(shè)置

設(shè)定變頻器基本參數(shù)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，直接影響到設(shè)備性能的有效發(fā)揮。所有功能和參數(shù)都是通過控制盤進(jìn)行設(shè)置，一般控制可按照工廠應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置。ACS-800變頻器配置功能比較齊全的LCD控制盤，液晶顯示屏顯示4行20個(gè)字符?？刂票P有4種操作模式，（ACT）是實(shí)際信號(hào)顯示模式，（PAR）是進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置模式，（FUNC）是功能選擇模式，（DRIVE）是傳動(dòng)方式選擇模式。任何信息都是通過控制盤進(jìn)行人機(jī)對話。ACS-800變頻器有3個(gè)可編程的模擬輸入端、2個(gè)可編程的電流輸出端、6個(gè)可編程的數(shù)字輸入端，以適于不同的控制要求；通常情況下有3個(gè)可編程的繼電器輸出端，可以通過它觀察變頻器處在何種工作狀態(tài)等。

①選擇語言，設(shè)置電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)數(shù)據(jù)。有15種語言可供選擇，應(yīng)選（ENGLISH）英語，（FACTORY）基本應(yīng)用于工廠、（NO）不恢復(fù)出廠設(shè)置、（DTC）直接轉(zhuǎn)矩控制。根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌選擇合適的電壓、頻率范圍、轉(zhuǎn)速和功率等。

②通過設(shè)置數(shù)字輸入端實(shí)現(xiàn)外部啟動(dòng)、停機(jī)和旋轉(zhuǎn)方向。加速時(shí)間就是變頻器輸出頻率由0頻率上升到最大頻率所需的時(shí)間，一般為8～10s。減速時(shí)間是從給定的最大值下降到0頻率所需時(shí)間，一般為3～5s。加、減速時(shí)間根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整，以確保加速時(shí)不出現(xiàn)過電流、減速時(shí)不出現(xiàn)過電壓為原則。

③設(shè)置轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。以此提高電動(dòng)機(jī)在低速啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩提升，采取自動(dòng)補(bǔ)償功能確保電動(dòng)機(jī)加速順利進(jìn)行。

④加減速模式選擇。變頻器加減速有線形、非線形和S形曲線運(yùn)行模式。采煤機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行負(fù)載變化較大，而且加速度要緩慢，變頻器可選擇S形曲線運(yùn)行模式，以滿足不同的復(fù)雜地質(zhì)條件需要。

⑤電子過流保護(hù)功能設(shè)置。為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)因過流而燒毀，漏電保護(hù)功能對電動(dòng)機(jī)及電纜實(shí)時(shí)監(jiān)視絕緣情況；工作電流超過設(shè)定值時(shí)過流保護(hù)功能動(dòng)作；絕緣值下降至設(shè)定值以下時(shí)漏電保護(hù)功能將切斷電源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)牽引電動(dòng)機(jī)的要求。

2.3 模擬加載調(diào)試采煤機(jī)

接上電源后仔細(xì)觀察有無異常現(xiàn)象，然后進(jìn)行初加速。在加速時(shí)限制頻率給定時(shí)要緩慢，頻率上升率不要太陡，以防出現(xiàn)過電流保護(hù)。此時(shí)，觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否由小到大過渡運(yùn)行平穩(wěn)，應(yīng)無顫抖和振動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)。給電動(dòng)機(jī)進(jìn)行人為制動(dòng)，以適應(yīng)井下復(fù)雜的地質(zhì)條件變化情況，確保電動(dòng)機(jī)接近滿載的情況下可靠運(yùn)行；觀察此時(shí)的電壓值不低于額定有效值，加速電流值不超出額定數(shù)值，保持8～10min再進(jìn)行急減速，模擬緊急情況下的緊急制動(dòng)。如此反復(fù)試驗(yàn)幾次，效果令人滿意即可調(diào)試結(jié)束。

3 電牽引采煤機(jī)變頻器的使用及常見故障

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司貴州發(fā)耳煤礦、貴州師范大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院在分析變頻智能調(diào)速原理的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前變頻器常見故障出現(xiàn)的原因提出合適的處理方法，為煤礦生產(chǎn)提供技術(shù)支持，提高變頻器在電牽引采煤機(jī)應(yīng)用的可靠性。

3.1 電牽引采煤機(jī)變頻智能調(diào)速原理

電牽引采煤機(jī)交流變頻器通常是交—直—交型變頻器，通過“一拖一”或“一拖二”的形式對采煤機(jī)用交流牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。變頻器的工作流程如下：電網(wǎng)給變頻器電源進(jìn)線側(cè)R、S、T提供380V、50Hz三相交流電，經(jīng)由VD1～VD6組成的三相橋式整流器全波整流成平均電壓為513V、峰值電壓為537V直流脈動(dòng)電，再由CF1、CF2、RF1、RF2組成的濾波電路進(jìn)行濾波。得到相對平緩的直流電，供逆變電路使用。逆變電路工作時(shí)，分別由2個(gè)IGBT模塊組成的三相逆變橋臂中IGBT按規(guī)律交替導(dǎo)通，將直流電逆變成頻率、電壓均可調(diào)的三相交流電，給三相交流牽引電動(dòng)機(jī)提供工作電源。根據(jù)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p可知，改變?nèi)嘟涣麟姷念l率f可以達(dá)到電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的。

3.2 變頻器的主要組成部分

①整流電路。變頻器的整流電路由三相橋式全波整流器組成，對三相交流電源進(jìn)行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般須經(jīng)過吸收電容和壓敏電阻再引入整流橋的輸入端，以吸收交流電網(wǎng)中的高頻諧波和浪涌電壓，從而避免損壞變頻器。

②直流濾波電路。為了減小三相橋式整流器輸出直流電的波動(dòng)，采用直流濾波電路對其進(jìn)行濾波。濾波電路主體部分由串聯(lián)或并聯(lián)的大容量電解電容組成，以此保證電路的耐壓值和容量。為使各個(gè)電容承受的電壓基本相等，在各個(gè)電容側(cè)均并聯(lián)1個(gè)阻值相等的均壓電阻。

③限流電路。變頻器接入電源前，濾波電容器電壓為0。變頻器通電瞬間，電容器兩端的電壓不能突變，仍然為0；此時(shí)有1個(gè)很大的沖擊電流經(jīng)整流橋向電容充電，整流橋可能因此而損壞，同時(shí)也使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)大幅下降。為了減小沖擊電流，在整流橋與濾波電路中串接了限流電阻，但是限流電阻長期串接在電路中影響直流電壓值和變頻器的輸出電壓，并且會(huì)消耗能量并發(fā)熱。因此，當(dāng)電容器充電到一定電壓值時(shí)接觸器吸合，使充電限流電阻被旁路掉。

④逆變電路。其作用是在控制電路的作用下，將直流電逆變成電壓和頻率均可任意調(diào)節(jié)的交流電。常見的逆變電路由6組IGBT模塊組成三相橋式逆變電路。6組IGBT模塊受驅(qū)動(dòng)電路控制，交替導(dǎo)通和關(guān)斷，在輸出端可得到等效于相位角120°三相正弦交流電。此交流電是等幅不等寬的脈沖方波，幅值等于直流電幅值50%，脈沖波的寬度由輸出電壓決定。如需改變交流電的相序，只要改變各IGBT模塊的導(dǎo)通和關(guān)斷的順序即可。逆變電路中都設(shè)置有續(xù)流二極管，它的作用是為制動(dòng)狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能返回直流電網(wǎng)提供通道。

⑤制動(dòng)電路。變頻器根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的減速需要，專門設(shè)置了制動(dòng)電路。當(dāng)變頻器通過降低頻率使異步電動(dòng)機(jī)減速或停機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的電能經(jīng)續(xù)流二極管整流返回直流電路，造成直流電壓上升。此時(shí)，比較電路將信號(hào)反饋給控制單元，控制單元給出命令使其中1個(gè)通路導(dǎo)通，直流電路將通過此通路上的電阻放電，從而降低直流電壓；直流電壓降低到一定值后再關(guān)閉這個(gè)通路，從而使直流電路電壓保持穩(wěn)定。

⑥驅(qū)動(dòng)電路及控制電路。驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)逆變電路工作，控制電路控制整個(gè)變頻器的運(yùn)行。通常將它們做成集成電路板。

3.3 變頻器常見故障的分析和處理

變頻器出現(xiàn)故障時(shí)不能急于通電檢查，更不能使用萬用表直接搖測。應(yīng)當(dāng)盡量將外部故障排查干凈；在變頻器不接輸入、輸出的情況下檢查功率模塊是否損壞，可以避免在功率模塊損壞的情況下接通電源造成故障的再擴(kuò)大。做到以上兩點(diǎn)后，再通電檢查變頻器故障現(xiàn)象。

①顯示面板無故障顯示。變頻器通電后顯示面板正常顯示，但不能正常工作，分別使用變頻器控制面板和變頻器外接控制端子對變頻器進(jìn)行控制。如果其中的1種控制方法有效，說明變頻器本身無故障，可能是控制面板損壞或外接控制器損壞、控制端子松動(dòng)等原因造成控制信號(hào)未傳輸?shù)阶冾l器CPU上。如果兩種控制方式都不能啟動(dòng)變頻器，則可能是變頻器CPU損壞，通過更換主板處理；也可能是驅(qū)動(dòng)電路故障，通過更換驅(qū)動(dòng)板處理。

②顯示面板有故障顯示。變頻器通電后不能正常工作，顯示面板有故障顯示，根據(jù)故障提示查找并排除故障。a.欠電壓故障。檢測變頻器輸入電壓、頻率是否正常；檢測變頻器的整流模塊是否損壞造成缺相；檢查濾波電解電容是否存在老化、電容量減少等問題。如以上問題都能排除，則檢查電壓取樣電路是否正常。b.過電壓故障。檢查輸入電源電壓及直流母線電壓。如果都正常，則可能是制動(dòng)電路異常。制動(dòng)電路中的通路如不能按命令開啟，可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速時(shí)的泵生電壓返回到直流母線上而造成直流電壓過高。c.過電流故障。查看變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置，過負(fù)荷保護(hù)電流設(shè)定值是否過小、采煤機(jī)牽引速度是否過快；是否煤層硬度大或有機(jī)械卡阻、是否外部接線絕緣低或接地。如果排除以上問題，則察看變頻器電流檢測回路是否有故障。d.變頻器溫度保護(hù)。首先檢查風(fēng)冷式變頻器的冷卻風(fēng)機(jī)、水冷式變頻器的冷卻水路、導(dǎo)熱硅脂是否正常使用。如能排除以上問題，則可能是變頻器的逆變模塊、整流模塊老化，導(dǎo)通、飽和電壓升高，造成發(fā)熱嚴(yán)重。e.通信故障。變頻器不能與顯示面板通信、變頻器不能通過信號(hào)接口與PLC或上位機(jī)通信，可能是CPU或內(nèi)存損壞引起的，只能更換主控制板；變頻器之間不能通信，可能是通信光纖損壞或接錯(cuò)，也可能是主板上的通信插件損壞或主控制板損壞。

③變頻器通電后無任何顯示。極可能是變頻器主回路出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象說明變頻器無直流電壓輸出，導(dǎo)致控制回路不能正常工作。首先檢查整流電路是否異常，其次檢查直流回路中的限流電阻是否損壞。

4 電牽引采煤機(jī)變頻器故障分析與處理

MGTY400/930-3.3D型電牽引采煤機(jī)應(yīng)用變頻智能調(diào)速技術(shù)替代原先的液壓牽引方式，牽引力強(qiáng)、動(dòng)作靈敏可靠、工作效率高、保護(hù)裝置齊全、操作簡單、維修方便，滿足煤礦綜放工作面高產(chǎn)高效的要求。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦通過大量的現(xiàn)場實(shí)踐，總結(jié)出一些使用和維護(hù)變頻器的經(jīng)驗(yàn)，保障了電牽引采煤機(jī)的正常運(yùn)行。

4.1 電牽引采煤機(jī)變頻智能調(diào)速

4.1.1 變頻器的主要作用。

電牽引采煤機(jī)控制系統(tǒng)由高壓箱和牽引控制箱組成。牽引控制箱承擔(dān)采煤機(jī)的行走任務(wù)，變頻器位于牽引控制箱的右前側(cè)主要用于控制采煤機(jī)的左右行走速度。變頻控制系統(tǒng)是由1個(gè)整流回饋單元、2個(gè)逆變單元及控制回路等組成，將牽引變壓器輸出的AC400V變成電壓、頻率可調(diào)的交流電能供給左、右牽引電動(dòng)機(jī)。

4.1.2 功率平衡板。

電牽引采煤機(jī)在工作面齒軌上行走時(shí)，左、右牽引電動(dòng)機(jī)隨工作面地形的影響常造成采煤機(jī)受力不均，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)負(fù)載電流不平衡，導(dǎo)致變頻器輸出電流不平衡。為保證牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)載相對平衡，設(shè)計(jì)采用平衡板進(jìn)行調(diào)整。增加平衡板后，由左、右牽引電動(dòng)機(jī)電流輸入信號(hào)，通過比較器送入單片機(jī)（以左牽引電動(dòng)機(jī)給定速度為基準(zhǔn)）。當(dāng)左牽引電動(dòng)機(jī)電流增大時(shí)，比較器將信息反饋到單片機(jī)，控制變頻器調(diào)整右電動(dòng)機(jī)的電流，使右電動(dòng)機(jī)及時(shí)增速。反之，當(dāng)左電動(dòng)機(jī)電流減小時(shí)，控制變頻器調(diào)整右電動(dòng)機(jī)減速，實(shí)現(xiàn)左、右牽引電流平衡和負(fù)載平衡。當(dāng)左、右牽引電動(dòng)機(jī)增速或減速時(shí)，信號(hào)送入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的時(shí)間積分器運(yùn)算后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，送入左、右變頻器控制變頻器的速度，左、右變頻器送來的故障信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)執(zhí)行停止信號(hào)，并把故障信號(hào)送入監(jiān)控中心，監(jiān)控中心執(zhí)行牽停，通過顯示裝置顯示出來。

4.2 四種典型事故

4.2.1 單向牽引

單向牽引即采煤機(jī)只能進(jìn)行單向行走。a.故障現(xiàn)象。采煤機(jī)向右正常行走，但向左行走時(shí)可以牽引，但頻率馬上為0，功能顯示正常，變頻顯示正常。b.故障分析。變頻器與功率平衡板是通過PB08插座聯(lián)接，其中8P1為左行，8P2為右行，8P3為增速，8P4為減速，8P16為故障輸出，8P5為公共線。當(dāng)采煤機(jī)向右正常行走時(shí)，說明變頻器本身工作正常。當(dāng)向左行走時(shí)，出現(xiàn)不牽引現(xiàn)象，則左行走控制信號(hào)不正常，主要原因是采煤機(jī)左行走時(shí)由于機(jī)械振動(dòng)原因造成8P1掉線頭或線頭虛接，使左行走控制信號(hào)中斷，導(dǎo)致采煤機(jī)向左行走不牽引。c.現(xiàn)場處理。檢查8P1線聯(lián)接是否正常，如出現(xiàn)虛接或掉線頭，重新壓線；若端頭站或按鈕板上左行或右行按鈕卡住會(huì)出現(xiàn)采煤機(jī)單向牽引并增速，反復(fù)按壓使其復(fù)位即可解決問題；控制中心故障，單方向執(zhí)行輸出點(diǎn)閉合不好，查看功能顯示器顯示內(nèi)容進(jìn)行判定，操作信號(hào)綠燈亮執(zhí)行信號(hào)紅燈不亮說明控制中心得到牽引信號(hào)而沒有執(zhí)行，停電復(fù)位若故障依舊則更換控制中心。d.維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。加強(qiáng)對PB08插座的維護(hù)和保護(hù)，控制線壓接時(shí)用力適度，并且固定牢固，線頭壓得過緊易出現(xiàn)斷絲，采煤機(jī)振動(dòng)時(shí)易造成線頭虛接。

4.2.2病態(tài)牽引

病態(tài)牽引是指采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)能夠牽引，但是在行走過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)突然停機(jī)現(xiàn)象，停機(jī)后有時(shí)有故障顯示有時(shí)沒有故障顯示，復(fù)位后仍能開機(jī)運(yùn)行。a.故障現(xiàn)象。煤機(jī)在工作面中間段運(yùn)行時(shí)牽引正常，但在工作面截割兩端頭時(shí)采煤機(jī)左右外牽引出現(xiàn)病態(tài)牽引。b.故障分析。功率平衡板壞，造成輸出不平衡；兩逆變參數(shù)設(shè)置不一致，也會(huì)造成輸出不平衡。從故障現(xiàn)象上看，采煤機(jī)能夠正常運(yùn)行說明功率平衡板和變頻器均設(shè)置正常。此變頻器長時(shí)間運(yùn)行，采煤機(jī)在工作面機(jī)頭或機(jī)尾兩端頭工作時(shí)經(jīng)常會(huì)過斷層或破底量較大，采煤機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重振動(dòng)引起變頻器某些控制線插接不牢或虛接，造成采煤機(jī)不牽引。c.現(xiàn)場處理。將變頻器上逆變控制線到IGBT觸發(fā)信號(hào)線重新插接，調(diào)整左右逆變參數(shù)，使其保持一致。d.故障案例。鮑店煤礦10301工作面調(diào)試生產(chǎn)采煤機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)運(yùn)行頻率3Hz，正常采煤后頻率升至18Hz時(shí)突然降到0.33Hz，采煤機(jī)停止?fàn)恳伙@示任何故障，再給定頻率采煤機(jī)可繼續(xù)行走；采煤機(jī)滾筒截割進(jìn)刀越深牽停越頻繁，采煤機(jī)帶載能力很差。采煤機(jī)空載能夠?qū)崿F(xiàn)牽引，表明變頻器整流單元、逆變單元、操作控制回路均工作正常，造成問題的原因是變頻器的電源模塊。此模塊是專為功率平衡板提供±15V工作電源，其性能好壞直接影響功率平衡板的性能和變頻器的正常工作。在采煤過程中，采煤機(jī)負(fù)荷受地質(zhì)條件因素的影響變化很大，會(huì)造成電壓波動(dòng)，電源模塊受電壓波動(dòng)后使保護(hù)電路作用，造成直流電源±15V無輸出。功率平衡板無電源不能輸出控制信號(hào)，導(dǎo)致采煤機(jī)停止?fàn)恳?。這種電源模塊為易損件，現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備備用，出現(xiàn)類似事故時(shí)及時(shí)更換。e.維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。不要急于動(dòng)手，首先詢問司機(jī)采煤機(jī)運(yùn)行情況和故障現(xiàn)象，觀察功能和參數(shù)顯示，仔細(xì)聽采煤機(jī)運(yùn)行聲音，分清機(jī)械還是電氣故障，確定故障范圍，由面到點(diǎn)層層分析，再進(jìn)行事故處理。

4.2.3不牽引——軟故障

采煤機(jī)出現(xiàn)不牽引后，從顯示窗口上查不出故障信息，故障點(diǎn)信息模糊判別不清，難以對事故進(jìn)行處理。a.故障現(xiàn)象。采煤機(jī)在截煤時(shí)突然停止?fàn)恳馗顫L筒和油泵電動(dòng)機(jī)工作正常，但牽引指令失靈，牽引電動(dòng)機(jī)無法再啟動(dòng)，沒有故障顯示信息。b.故障分析。變頻器工作由功率平衡板控制，功率平衡板受監(jiān)控中心控制，監(jiān)控中心的控制信號(hào)通過PB08控制線輸入到功率平衡板，再由平衡板輸出同步信號(hào)來控制左右逆變器，使左、右牽引達(dá)到同步運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)PB08插座斷線或功率平衡板損壞等故障后，造成無控制信號(hào)輸出，逆變器停止工作，采煤機(jī)牽停。c.現(xiàn)場處理。更換功率平衡板。此板是易損件，現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備備用，當(dāng)出現(xiàn)類似事故時(shí)及時(shí)更換。

4.2.4不牽引——硬故障

采煤機(jī)出現(xiàn)不牽引后，信息顯示直觀，能直接從顯示窗口上獲得故障信息。a.故障現(xiàn)象。變頻器顯示代碼F9，即欠電壓故障，采煤機(jī)不能牽引。b.故障分析。牽引變壓器輸出電壓400V，采煤機(jī)欠壓極限設(shè)定值0.65Umin。Umin是牽引變壓器輸出的最小值，取為380V。牽引變壓器輸出電壓低于0.65×380=247V時(shí)，變頻裝置通過直流母線判斷為欠壓，給出故障信息F9，即欠電壓。c.現(xiàn)場處理。測量排查接觸器的快速熔斷器（250A/500V）是否完好，檢查整流回饋單元的控制板（通電狀態(tài)下綠燈亮，故障時(shí)紅燈亮）。以下3種欠電壓故障現(xiàn)象一樣但故障點(diǎn)不同：因變壓器輸出點(diǎn)虛接拉弧引起的；1個(gè)快速熔斷器損壞，引起變頻器輸入電壓不平衡；輸入電壓正常，但通電整流控制板紅色故障燈亮，更換控制板后恢復(fù)正常。d.維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。日常加強(qiáng)對變頻器AC400V電源輸入聯(lián)接線的維護(hù)，采取隔離和包扎措施，使變頻器電源輸入線不與器壁和其它元件接觸，能夠有效防止事故發(fā)生。如果檢修不到位而出現(xiàn)AC400V輸入聯(lián)線接地，就會(huì)產(chǎn)生很高的峰值電壓，使得IGBT爆裂，造成變頻器損壞。

4.3 變頻器使用、維護(hù)與檢修

認(rèn)真觀查變頻器的顯示信息；使用阻抗至少1MΩ萬用表測量每個(gè)輸入端子間的電壓，以保證變頻裝置放電完畢；變頻裝置的輸出由高壓高頻窄脈沖組成，其峰值為電源電壓1.35～1.40倍，要求使用特制專用電纜；做絕緣測試時(shí)必須把變頻器電源線拆掉，否則將造成設(shè)備損壞；測量電動(dòng)機(jī)絕緣時(shí)必須把變頻裝置上連接的電動(dòng)機(jī)電纜從端子上拆下來，否則會(huì)造成變頻裝置的IGBT輸出模塊損壞；變頻裝置在運(yùn)行的過程中不允許在1min內(nèi)連續(xù)3次切斷電源，以免變頻裝置內(nèi)的充電電阻因過流燒壞；檢修時(shí)必須確認(rèn)變頻器不帶電，變頻裝置斷電后必須等5min以上，以防直流中間回路的電容、殘存的能量造成傷害。　　       5 交流電牽引采煤機(jī)變頻器試驗(yàn)臺(tái)

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)械制修廠研制的交流電牽引采煤機(jī)綜合試驗(yàn)臺(tái)，可以對MCLE600-DR102102、SL300、MGTY400/900-3.3D這三種最常用交流電牽引采煤機(jī)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行測試，可以同時(shí)對2臺(tái)變頻器進(jìn)行試驗(yàn)，由2臺(tái)變頻器分別拖動(dòng)2臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)，也可以“一拖一”或者“一拖二”。

5.1 課題由來

目前，電牽引采煤機(jī)已成為世界各主要采煤國的主導(dǎo)機(jī)型。為了適應(yīng)高速高效的工作面，采煤機(jī)的牽引速度需要極大提高，相應(yīng)牽引力也需要增大，從450～600kN往1000kN采煤機(jī)發(fā)展。采煤機(jī)機(jī)裝容量大幅度提高，供電電壓也相應(yīng)提高。隨著電力、電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，作為交流電牽引力采煤機(jī)核心技術(shù)的交流變頻器，其結(jié)構(gòu)及功能都有很大的變化。這不僅要求采煤機(jī)出廠前能符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，而且修復(fù)后也應(yīng)達(dá)到正常的技術(shù)指標(biāo)，要滿足這個(gè)要求就需要一種測試手段，在電氣控制方面即交流電牽引采煤機(jī)綜合試驗(yàn)臺(tái)。

5.2 交流變頻智能調(diào)速試驗(yàn)單元

此單元主要實(shí)現(xiàn)交流變頻智能調(diào)速裝置的電氣性能和牽引電機(jī)及機(jī)械性能的測試，完成變頻智能調(diào)速裝置保護(hù)功能的測試。其主要設(shè)備有：油浸自冷式調(diào)壓器用于試驗(yàn)電源電壓的變化調(diào)節(jié)，可以進(jìn)行電網(wǎng)電壓波動(dòng)以及工作電壓范圍等方面試驗(yàn)；三相異變電動(dòng)機(jī)為測試交流變頻智能調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)當(dāng)與交流變頻器配套；直流電動(dòng)機(jī)作為交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，數(shù)字式直流智能調(diào)速裝置可以控制直流電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行，達(dá)到對交流電動(dòng)機(jī)作四象限運(yùn)行時(shí)的測試；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器通過對輪與直流電動(dòng)機(jī)連接，用以測控2種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；控制臺(tái)通過二次儀表重集，顯示所需要的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，并且將采集到的各種參量由變送器輸入到計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元；用于控制和檢測加載試驗(yàn)的過程，實(shí)現(xiàn)交流變頻智能調(diào)速裝置電氣性能和牽引電動(dòng)機(jī)及機(jī)械性能的測試，完成變頻調(diào)速裝置保護(hù)功能的測試；能夠測試的項(xiàng)目主要有變頻器在空載狀態(tài)下的工作性能試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、電網(wǎng)電壓波動(dòng)試驗(yàn)、速度調(diào)節(jié)范圍試驗(yàn)、制動(dòng)與正反轉(zhuǎn)運(yùn)行試驗(yàn)、機(jī)械調(diào)速特性試驗(yàn)等。

5.3 計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元

核心設(shè)備有工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)、寬行彩色打印機(jī)、信號(hào)調(diào)理變送電路，主要用來采集來自交流變頻調(diào)速單元的信號(hào)和數(shù)據(jù)，按照測試項(xiàng)目的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)含模擬量、數(shù)字量、輸入輸出接板，具備各種通訊接收，可以實(shí)現(xiàn)與交流變頻器和其它上位機(jī)的通訊聯(lián)系。

5.4 采煤機(jī)控制、監(jiān)測系統(tǒng)試驗(yàn)單元

主要對采煤機(jī)控制監(jiān)測系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試。其組成包括監(jiān)測信號(hào)模擬發(fā)生電路，分別模擬采煤機(jī)牽引部、截割部等處的電流、溫度、壓力等檢測信號(hào)，能在規(guī)定量程內(nèi)變化，并具備計(jì)量校準(zhǔn)的功能，可以代替原信號(hào)送檢測中心；采煤機(jī)操作信號(hào)模擬發(fā)生電路，模擬采煤機(jī)的各種信號(hào)，如送電、牽啟、左行、右行等，可以代替原信號(hào)控制采煤機(jī)各部的動(dòng)作；采煤機(jī)動(dòng)作響應(yīng)顯示電路，代替采煤機(jī)各部在控制中心輸出信號(hào)后作出的響應(yīng)指示。

5.5 綜合試驗(yàn)臺(tái)主要測試功能

5.5.1交流變頻智能調(diào)速試驗(yàn)單元的功能。

測試項(xiàng)目有空載試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、電網(wǎng)電壓波動(dòng)試驗(yàn)、速度調(diào)節(jié)范圍試驗(yàn)、制動(dòng)與正反轉(zhuǎn)運(yùn)行試驗(yàn)、機(jī)械調(diào)速特性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對交流變頻器電氣性能和牽引電動(dòng)機(jī)電氣、機(jī)械性能的測試及對交流變頻器保護(hù)功能的檢查。

5.5.2計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理顯示單元的功能。

采集由交流變頻智能調(diào)速試驗(yàn)單元送來的各種信號(hào)和數(shù)據(jù)，按照交流變頻調(diào)速試驗(yàn)項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示，并且打印出試驗(yàn)告；對于規(guī)范性的試驗(yàn)項(xiàng)目可以直接由計(jì)算機(jī)通過程序和屏幕菜單設(shè)置，控制交流變頻調(diào)速試驗(yàn)單元進(jìn)行試驗(yàn)；與不同型號(hào)電牽引采煤機(jī)的檢測單元相連接，完成對采煤機(jī)控制中心、檢測中心和電牽引部工作性能的檢測。

6 結(jié)束語

電牽引采煤機(jī)變頻器是采煤機(jī)的關(guān)健部件，技術(shù)含量高、維護(hù)復(fù)雜，在處理事故中應(yīng)注意觀察各種顯示，掌握并了解故障范圍，遇到問題需保持清醒的頭腦、理清思路，切勿隨意大拆大卸，擴(kuò)大事故范圍；要從現(xiàn)象中找疑點(diǎn)，由疑點(diǎn)中分析、判斷故障，加強(qiáng)維護(hù)和保養(yǎng)，積累豐富現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，確保采煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此，及時(shí)進(jìn)行變頻器的故障判斷和可靠性分析成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，能夠合理、及時(shí)排除變頻器工作過程出現(xiàn)的故障，對煤礦生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。