采煤机电气故障诊断与排除技术

采煤机电气故障诊断与排除技术在煤矿井下生产作业中，采煤机作为核心采掘设备，其电气系统的稳定运行直接关系到开采效率与安全生产。随着采煤机自动化程度提升，电气系统集成了电机驱动、PLC控制、传感器监测等多类组件，故障诱因复杂且隐蔽性强。若故障排查不及时或处理不当，不仅会导致设备停机、产能损失，还可能引发电气火灾、人员触电等安全事故。因此，掌握科学的电气故障诊断与排除技术，对保障采煤机高效可靠运行具有关键意义。一、采煤机电气系统常见故障类型（一）电机类故障采煤机牵引电机、截割电机是动力核心，故障多表现为过载停机（负载突变、散热不良导致热保护触发）、绕组短路/断路（绝缘老化、粉尘侵入造成匝间短路，或接线端子松动引发断路）、轴承损坏（润滑不足、冲击载荷导致异响、振动加剧，进而引发电机扫膛）。例如，截割电机长期在高负荷下运行，若冷却风道堵塞，易因温度过高触发过载保护，表现为电机无法启动或运行中突然停机。（二）控制系统故障以PLC为核心的控制系统故障包括程序异常（电磁干扰导致程序跑飞、参数丢失）、模块故障（输入输出模块损坏，如数字量模块通道无响应）、通信故障（Profibus/DPS总线接头松动、终端电阻失配，导致控制指令传输中断）。某矿曾因采煤机PLC程序受强电磁干扰，出现牵引速度失控、截割滚筒误动作，经排查发现是变频器谐波干扰未有效抑制。（三）传感器与检测元件故障位置传感器（如编码器）、压力传感器、温度传感器等易出现信号失真（如编码器齿轮磨损导致计数误差，压力传感器膜片堵塞造成数值漂移）、线路开路（传感器接线端子氧化、电缆受挤压断裂）。例如，牵引部压力传感器信号线被矸石砸破，导致系统误判负载超限，触发紧急停机。（四）电缆与连接故障采煤机电缆（动力电缆、控制电缆）受频繁拖拽、矸石挤压，易发生绝缘破损（漏电、短路）、接头松动（接触电阻增大，引发局部过热、打火）。此外，快插接头因煤尘侵入、插拔次数过多，易出现接触不良，表现为设备启动时“缺相”或运行中突然断电。二、电气故障诊断技术（一）现场直观诊断法通过“望、闻、问、切”快速定位故障：望：观察电气元件外观（如接触器触点烧蚀、电缆外皮破损、PLC模块指示灯异常）；闻：嗅辨焦糊味（电机绕组烧毁、电缆短路时的特征气味）；问：询问操作人员故障前的异常现象（如是否有异响、报警提示）；切：触摸电机、电缆接头温度（过载或接触不良时温度显著升高）。例如，某台采煤机启动时跳闸，维修人员通过“闻”发现控制柜内有焦糊味，“望”到某接触器触点熔焊，快速锁定故障点。（二）仪器检测法1.万用表检测：测量电机绕组电阻（判断短路/断路）、电缆绝缘电阻（低于0.5MΩ时需排查漏电）、传感器供电电压（确认电源是否正常）；2.示波器检测：捕捉电机驱动波形、总线通信波形，分析是否存在谐波干扰、信号失真；3.绝缘电阻表检测：对高压电缆、电机绕组进行绝缘耐压测试，排查隐性绝缘故障。（三）故障树分析法（FTA）以“采煤机无法启动”为顶事件，向下分解为“电源故障”“控制回路故障”“电机故障”等中间事件，再细化为“断路器跳闸”“PLC无输出”“绕组短路”等底事件。通过逻辑门（与、或、非）关联事件，结合现场检测结果，逐步缩小故障范围。例如，某矿用FTA分析“牵引速度异常”，最终定位为编码器齿轮磨损（底事件），因长期未更换导致计数偏差。（四）智能诊断技术应用1.专家系统：将煤矿工程师的故障处理经验（如“电机过载→检查负载/散热”“通信故障→排查总线接头”）编码为规则库，结合实时监测数据（电流、温度、振动）自动匹配故障类型；2.振动分析：通过安装在电机、减速器上的振动传感器，采集频谱数据，识别轴承磨损、齿轮断齿等故障（如轴承故障特征频率与振动频谱峰值对应）；3.红外热成像：快速检测电缆接头、接触器、电机的温度分布，定位接触不良、过载发热点，避免故障扩大。三、故障排除与修复技术（一）电机故障修复1.过载故障：清理电机冷却风道（去除煤尘、杂物），检查负载端（如截割滚筒是否卡矸），复位热继电器；2.绕组故障：若为匝间短路，需拆除绕组重新绕制（采用F级绝缘漆处理）；若为接线端子松动，重新紧固并做绝缘防护；3.轴承故障：更换同型号轴承（注意轴承游隙匹配），安装前加热至____℃（避免硬敲损伤轴颈），装配后加注锂基润滑脂（填充量为轴承腔的1/3-1/2）。（二）控制系统故障处理1.PLC程序异常：使用编程器上传备份程序（需确认程序版本与设备匹配），若参数丢失，参照技术手册重新设置（如PID调节参数、通信波特率）；2.模块故障：更换故障模块（如数字量输入模块），更换前记录模块地址与接线，避免混淆；3.通信故障：检查总线接头（重新压接或更换），测量终端电阻（Profibus总线通常为120Ω），调整变频器载波频率（降低谐波干扰）。（三）传感器故障修复1.信号失真：编码器齿轮磨损需更换齿轮组，压力传感器膜片堵塞可拆解清洗（注意防水密封）；2.线路故障：重新焊接传感器接线端子，更换破损电缆（采用矿用阻燃电缆，接头做硫化处理）；3.校准调整：使用标准信号源（如4-20mA电流发生器）校准传感器输出，确保测量精度。（四）电缆与连接故障处理1.绝缘破损：对小面积破损可缠绕绝缘胶带（耐压≥1kV），大面积破损需截除重接（采用防爆接线盒，做好防潮处理）；2.接头松动：重新压接电缆接头（使用液压钳确保压接牢固），涂抹导电膏降低接触电阻；3.快插接头故障：清理接头内煤尘，更换老化密封圈，插拔时确保对准定位销，避免暴力操作。四、电气故障预防措施（一）日常维护优化1.定期巡检：每班检查电缆拖拽装置（如拖缆链）是否卡滞，电机冷却风扇是否正常，PLC模块指示灯状态；2.清洁除尘：每周用压缩空气清理控制柜、电机风道的煤尘，避免粉尘堆积引发短路；3.紧固防腐：每月紧固电缆接头、端子排，对裸露金属件涂防锈漆，防止氧化松动。（二）电气系统升级1.硬件优化：更换高防护等级的接触器（IP65）、阻燃抗拉伸电缆，加装浪涌保护器抑制电磁干扰；2.散热改进：在控制柜内加装空调或热交换器，将环境温度控制在40℃以下，延长电气元件寿命；3.冗余设计：对关键传感器（如速度编码器）采用双路冗余，某一路故障时自动切换至备用通道。（三）人员技能提升1.操作培训：开展“采煤机电气系统原理”“故障应急处理”培训，要求操作人员掌握基本诊断方法（如万用表使用）；3.案例分享：每月召开故障分析会，分享典型故障（如“电缆绝缘破损引发的漏电事故”）的处理过程，总结经验。（四）故障档案管理建立每台采煤机的故障档案，记录故障时间、现象、原因、处理措施、维修人员，定期统计故障类型占比（如电机故障占30%、电缆故障占25%），针对性优化维护计划（如对高频故障的电缆接头增加巡检频次）。结语采煤机电气故障诊断与排除技术是一项兼具理论性与实践性的工作，需结合现场经验