采煤机变频器的故障分析与处理

采煤机变频器的故障分析与处理任朋飞，张小勇，黄林（西安煤矿机械有限公司，陕西西安710032）摘要：变频器在整个采煤机电控系统中起着重要的作用，由于受到采煤机工作面灰尘、潮湿、温度、振动等因素的影响，在使用中变频器也存在不少问题，针对采煤机变频器在运行中出现的故障做出分析，提出了相应的解决方案。

关键词：变频器；故障；分析中图分类号：TN773文献标识码：B文章编号：1001－0874（2013）05－0112－03Analysis and Processing of Shearer’s Converter FaultＲen Pengfei，Zhang Xiaoyong，Huang Lin（Xi’an Coal Mine Machinery Co．，Ltd．，Xi’an710032，China）Abstract：The converter plays an important role in shearer’s electronic control system．As affected by dust，moisture，temperature，shake and other factors of shearer’s working condition，the converter also has many problems in application．Analyzes the faults in the operation of shearer’s converter，and proposes the corresponding solution．Keywords：converter；fault；analysis0引言变频调速电牵引采煤机比液压牵引采煤机和滑差调速采煤机在性能上有了很大的提高，其机械传动效率高，总效率可达0．9以上，可以实现四象限运行，适用于大倾角工作面，牵引力大，牵引速度高，可靠性高，易实现微机自动控制，为此，变频调速技术现已广泛应用到采煤机牵引控制系统中。

但采煤机工作面的条件非常恶劣，变频器在使用过程中也存在着很多问题，如变频器过温故障，过流故障，直流母线欠压、过压故障，短路故障等，这些问题严重影响着采煤机的正常工作。

因此，解决采煤机变频器的常见故障，对提高采煤机开机率显得非常重要。

1采煤机变频器过温故障1．1产生原因采煤机电控箱属于密闭箱体，变频器一般采用水冷方式进行冷却，产生过温故障的原因有：1）冷却水流量不足，冷却水压力小或冷却水道堵塞都能导致冷却水流量不足。

2）变频器长时间处于过载状态，变频器发热严重，冷却水不能及时将变频器产生的热量带走，导致变频器过温。

3）变频器误报过温故障。

1．2对应措施1）检查冷却水压力和冷却水道是否堵塞（井下水需经过净化后才能作为冷却水）。

2）减小牵引速度让变频器退出超载区域，以减小变频器的发热或停牵引让变频器的温度降下来。

3）在冷却水正常、负载不重并且变频器实际温度并不高的情况下，如果变频器还报过温故障，属于误报故障，需检查变频器测温装置和主控制板。

2采煤机变频器过流故障2．1主要原因变频器过流故障是采煤机变频器运行中常见的故障，主要原因有：1）牵引阻力过大，比如说采煤机前有大块煤拥堵或者采煤机遇到夹矸导致牵引阻力增大，超过变频器电流极限值，变频器跳闸保护。

·211·煤矿机电2013年第5期2）变频器加速时间设定的太小。

3）变频器选型不当。

2．2对应措施1）牵引阻力过大时，应停机检查牵引负载。

2）在加速过程中经常出现过流故障，这时应当将加速时间设定的大一点，在加速过程中不要加的过快。

3）变频器选型时应当根据牵引负载进行选定，采煤机变频器长期处于频繁加减速运转状态，变频器容量的选定要根据加速、恒速、减速等各种状态下的电流值，按下式确定：I cn =［（I1t1+I2t2+…+I5t5）/（t1+t2+…+t5）］K式中：Icn———变频器额定输出电流，A；I 1，I2，…，I5———各运行状态下平均电流，A；t 1，t2，…，t5———各运行状态下的时间；K 0———安全系数，一般情况下K=1．2（考虑到采煤机工作面倾角的变化，为了提高变频器的适应性，K可适当取大些，以提供足够的余量）。

3采煤机变频器直流母线过压故障3．1主要原因变频器有时也出现直流母线过压的故障，主要原因有：1）变频器输入电压过高，由于井下电网的波动造成变频器输入电压升高，导致直流母线电压增高，达到跳闸极限。

2）采煤机减速过程中出现直流母线电压过高故障，由于减速过程中减速过快，牵引电动机向变频器回馈的能量，使直流母线电压升高达到直流母线电压上限而跳闸保护。

3）采煤机处于下坡运行时出现直流母线电压过高故障，这种情况大多出现在两象限变频器中，由于两象限变频器不能够将牵引电动机在下坡时产生的电能回馈电网，造成了直流母线电压持续升高达到跳闸极限。

3．2对应措施1）变频器输入电压过高时，应检查输入电压。

2）当出现直流母线电压过高故障时，应适当将减速时间设定的大一些，在采煤机减速过程中减速不要太快。

3）在变频器选型时，应考虑到采煤机工作面的坡度大小，一般坡度大于15ʎ时，就应选择四象限变频器，四象限变频器整流器与供电电网相连，能量既能从电网流向直流环节，又能从直流环节流向电网，可避免直流母线电压的持续升高。

4采煤机变频器直流母线欠压故障4．1主要原因采煤机变频器直流母线电压欠压故障主要有以下原因：1）变频器输入电压过低，由于井下电网的波动造成变频器输入电压降低，导致直流母线电压降低。

2）变频器输入侧电源缺相，变频器电源线出现虚接或变频器进线侧快速熔断器熔断，造成直流母线电压降低。

3）变频器整流单元出现故障，例如整流桥中有开路的整流二极管或晶闸管以及触发电路出现故障。

4）旁路充电电阻的接触器损坏或控制电路损坏，造成接触器不吸合也会导致直流母线电压降低，使变频器无法工作，而且充电电阻极易烧坏。

4．2相应处理办法1）检查输入电压，并且可适当调节移动变压器电压。

2）检查变频器输入侧快速熔断器是否熔断，电缆是否有虚接现象。

3）更换整流模块。

4）更换接触器，检查控制电路是否有损坏。

5采煤机变频器短路故障5．1主要原因采煤机变频器短路故障也是变频器常见故障之一，主要原因有：1）牵引电动机短路故障或牵引电动机电缆短路故障，由于牵引电动机电缆长期暴露在采煤机外部，容易被块煤砸坏或挤断导致电缆相间短路，牵引电动机由于绝缘层的老化、过温等也会导致电动机相间短路。

2）变频器IGBT模块被击穿，过压会导致变频器IGBT模块被击穿，比如用兆欧表检测牵引电动机绝缘时，没有将牵引电动机电缆和变频器分开，高压直接进入变频器造成IGBT模块被击穿，或者电网高压冲击电流造成IGBT模块损坏。

3）变频器驱动电路板损坏，误触通IGBT模块，也造成变频器不能正常工作。

·311·2013年第5期煤矿机电5．2相应处理办法1）查牵引电动机和牵引电动机电缆。

2）更换IGBT模块。

3）更换驱动电路板。

6采煤机变频器通讯故障6．1主要原因1）控制器和变频器间的通讯故障，导致通讯故障的主要原因是电磁波的干扰，变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。

2）主从变频器间的通讯故障。

6．2应对措施1）对布线有严格的要求，变频器出线电缆应独立于其它电缆走线，应避免变频器出线电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。

信号线必须采用屏蔽电缆，如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90ʎ角交叉，信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端悬空。

此外控制器通讯端口的损坏和变频器通讯模块的损坏，也会导致控制器和变频器间的通讯故障，控制器通讯程序应避免重复调用同一子程序。

2）如果主从变频器采用光纤通讯，主要检查通讯光纤是否损坏，通讯光纤容易弯折，在插拔光纤时要小心，光纤头要保持清洁，特别是在井下这种环境，在更换变频器和检修时要尽量避免灰尘进入变频器，判断光纤是否损坏可以用灯从光纤一头照射，从另一头观察光是否能透过来，如果光能透过来证明光纤没有损坏，此外通讯模块的损坏也会导致通讯故障。

如果主从变频器采用电信号进行通讯，一定要采用屏蔽电缆，屏蔽层必须接地，与动力电缆分开。

7主从变频器不同步7．1主要原因采煤机变频器拖动牵引电动机一般采用一拖一方式，两牵引电动机间的连接属于刚性连接，如图1所示。

主变频器为速度给定，从变频器为转矩给定，以使传动单元之间平均分配负载转矩，此时是由机械结构保证转速同步，由于每台电动机分别由单独的变频器控制，保证了各电动机承担的负载分配合理，防止出现转矩分配严重不平衡的现象。

采煤机有时会出现主从变频器不同步问题，表现为采煤机图1刚性连接拖动示意图在启动过程中突然向前窜一下或者行走过程中出现颤动的现象，这时观察两个变频器的电流和转矩显示，从变频器的电流和转矩上下波动，并且不随主变频器的电流和转矩的变化而变化。

导致这种情况的原因有：1）变频器的参数设定和所拖动的电机不匹配。

2）变频器电动机辨识不到位。

3）两个变频器的容量大小不一致，比如一个牵引电动机用70kVA的变频器来拖动，另一个用100 kVA的变频器来拖动。

7．2处理方法1）重新设定变频器参数。

2）重新进行电动机辨识。

3）更换变频器。

8变频器振动问题8．1主要原因采煤机运行时振动较大，遇到夹矸时采煤机甚至会跳动，这在小型采煤机上表现得尤为突出，变频器在这种环境下很容易被振坏。

如变频器电抗器支腿被振坏，驱动电路板上电子元件被振落等。

8．2应对措施应加固变频器电抗固定支腿，在各支撑点增加橡胶垫，在一些容易振落的电子元件上加防松胶，各固定螺栓增加抗振垫，以提高变频器的抗振性。

参考文献：［1］石树君．浅谈四象限交流变频器在采煤机上的应用［J］．山西焦煤科技，2006（10）：20-24．［2］韩安荣．通用变频器及其应用［M］．北京：机械工业出版社，2000．作者简介：任朋飞（1984－），男，助理工程师。

2008年毕业于西安科技大学，现从事采煤机的设计与开发工作。

（收稿日期：2013－03－11；责任编辑：姚克）·411·煤矿机电2013年第5期。