煤矿用EBZ260型掘进机电气系统的故障检测方法

金志秀

（西山煤电建筑工程集团矿建第二分公司， 山西 太原 030022）

引言

掘进机是煤矿生产中最重要的机电设备之一，其常常处于高粉尘、高电磁干扰以及高温的恶劣环境中工作，同时还有不规律的强度较高的振动，这些恶劣条件都会对掘进机的机电液系统产生不良影响，使掘进机的故障率提高。为保障掘进机在恶劣条件下正常工作，除开发高可靠性、高性能的机电液系统外，及时、准确、高效的故障检测方法也必不可少。

1 EBZ260型掘进机电气系统介绍

EBZ260型掘进机电气系统主要由主电控箱、操作箱、显示器、远程操作箱、电机、传感器以及其他外围电气设备组成（见图1）。主电控箱是电气系统控制的核心，其中主要包括主控制器PLC、变频器、变压器、断路器、隔离开关、继电器、隔离栅等电气元器件；操作箱是用于控制掘进机动作的设备，操作箱上有电机启动按钮、停止按钮、正转、反转、升高、降低等各种控制按钮；远程操作箱是用于远程控制掘进机的设备，其用法与操作箱类似；显示器是用于显示掘进机的运行状态，包括电压、电流、电机的启停、故障信息等；掘进机的电机包括转载电机、油泵电机、截割电机、除尘电机等。传感器包括油温传感器、油位传感器、倾角传感器等。其他外围电气设备主要有瓦斯断电仪、急停按钮、照明灯、语音播放设备等[1-2]。

主控器PLC是EBZ260型掘进机的控制核心，PLC程序控制流程如图2所示。其中主要流程包括：逻辑控制过程主要是PLC程序逻辑控制过程，如漏电检测、电机启停的条件、操作动作条件等；远程控制过程主要完成对掘进机的远程控制；与操作箱通讯主要是操作箱获取主电控箱的数据用于操作箱的控制；与显示器通讯是指主电控箱将有用数据发送给显示器箱用于显示和检测；与变频器通讯是完成主控制器对电机的变频控制过程；保护过程是完成对过载、过流、过热、两相粘连、接触器损坏等检测盒保护；故障检测过程是完成对主控器I/O点的检测以及外围电气元器件故障检测[3]。

图1 电气系统组成

图2 主控制器程序运行流程

2 故障检测

2.1 故障检测平台

EBZ260型掘进机的故障检测平台如下页图3所示，PLC控制器将掘进机运行时的全部数据通过CAN通讯传递给人机界面HMI。在HMI中，将PLC数字量输入信号、数字量输出信号以位点的形式显示出来，当某一个点有故障时，该点将显示红色，用以提示故障信息，例如，如果“机体右急停”输入点不在正确位置或者有故障时，该点将显示红色，直接后果是由于“机体右急停”有效，掘进机无法启动。在人机界面HMI中还列出了电机故障，电机故障的类型主要有过热、过流、过载、缺相、断相、两相粘连等，如图3所示。所以，油泵电机过载故障，对应点显示红色，以提示故障信息。掘进机用到的传感器主要有油温传感器、油位传感器、电流传感器以及倾角传感器，在故障检测平台中也列出来传感器故障。掘进机电控箱的通讯主要有与操作箱的通讯、与远程控制平台的通讯、与显示器的通讯，在故障检测平台中也有提示。在故障检测平台的最下面一行，会实时提示最新故障信息[4]，如图3所示。

图3 掘进机故障检测平台

2.2 I/O故障

PLC控制器I/O点出现故障时，需要做如下工作进行确认并且分析：PLC控制器工作是否异常？该工作可以通过查看PLC控制器的运行指示灯来确认；触点开关是否损坏？该工作可以通过导线短接进行检测；综合保护器输出是否故障；关联电气线路是否虚接？该工作可以利用万用表进行检测[5]。

2.3 电机故障

电机工作时，电流传感器实时检测电机的三相工作电流，PLC将该电流值与标准数值进行比较，可以判断出电机是否过载、过流、缺相以及断相，通过电机的温控开关可以检测电机是否过热。如果发生电机故障，PLC会控制对应的继电器释放，使电机断电并停止运行，实现对电机的保护。例如，显示电机缺相故障时，根据电机工作原理分析，可能的情况有：供电电源缺相、隔离开关缺相运行、接触器缺相运行、电流传感器工作异常、电机绕组缺相。在解决该问题时，需要对上述情况一一检查。

2.4 传感器故障

传感器发生故障时，需要做如下工作进行确认并且分析：与传感器的电气连线是否异常，该工作可以用万用表进行检测；传感器本身是否损坏；传感器检测的对象是否存在，如油位传感器存在故障时，如果油位传感器检测的油箱中没有液压油，也会报油位传感器故障。

2.5 通讯故障

掘进机主电控箱与操作箱、显示器以及远程控制的通讯都是通过CAN通讯实现的。如果出现通讯故障时，最有可能存在的问题是：通讯线异常、通讯线的连接点错误和通讯设备没有电源。

3 结语

在掘进机工业性试验以及实际使用过程中，应用科学合理的故障检测方法可以非常方便且高效地解决故障问题。实践证明该故障检测方法可行、高效。