930E礦用自卸卡車勵磁故障分析

王忠明 葉子波

摘 要：930E礦用自卸卡車是一款大型運輸卡車。電極勵磁故障是指勵磁系統(tǒng)元件故障引起的各類異常現(xiàn)象，會直接影響到設(shè)備的運行性能。所以本次研究也將圍繞930E礦用自卸卡車的元件控制和系統(tǒng)控制等故障問題進(jìn)行針對性探索。

關(guān)鍵詞：930E礦用自卸卡車;勵磁;故障

引言

930E礦用自卸卡車得到了廣泛應(yīng)用。如果主發(fā)電機的勵磁出現(xiàn)故障，必然會影響設(shè)備整體出動率。考慮到勵磁系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜且故障問題較多，需要對系統(tǒng)工作原理進(jìn)行總體評估，在系統(tǒng)各個元部件功能得到確定之后再采取檢修方案才能減少故障維修時間。

1 930E礦用自卸卡車勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成包括發(fā)電機、整流橋、濾波盤、削波器、電動輪等幾個部分，如果按照工作狀態(tài)劃分，就可以劃分為休息模式、準(zhǔn)備模式、牽引模式和動態(tài)制動模式等幾種不同的漠視。設(shè)備在正式啟動之后初始狀態(tài)為休息模式，之后設(shè)備工作人員可以將其調(diào)整為準(zhǔn)備模式，在這種情況下，蓄電池組開始提供24V勵磁電壓，主發(fā)電機開始發(fā)電，在母線電壓達(dá)到700VDC之后，主發(fā)電機完成從他勵到自勵的轉(zhuǎn)變過程。

在這種情況下，如果將方向設(shè)置為前進(jìn)或后退位置，那么系統(tǒng)將進(jìn)入牽引模式當(dāng)眾，主發(fā)電機發(fā)出的三相電流，通過變頻器逆變后送往電動輪，最后借助系統(tǒng)的高電壓控制完成設(shè)備的前進(jìn)和后退路程。如果設(shè)備操作人員此時踩下動態(tài)制動踏板之后，電動輪可以將卡車行駛當(dāng)中的動能轉(zhuǎn)化為交流電，再經(jīng)變頻器組整流后轉(zhuǎn)化為直流電，從而避免電阻柵溫度過高，同時還能夠降低車速。

2 故障分析

2.1 勵磁回路故障分析

通常情況下，930E礦用自卸卡車的勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，車載系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤代碼，其中48-1代碼代表的是直流傳輸線路短路，主發(fā)電機的發(fā)電產(chǎn)生異常，說明電氣故障可能因為勵磁回路異常導(dǎo)致，或是主發(fā)電機的回路出現(xiàn)故障也有可能會引起此類問題。

在故障點分析和排查工作當(dāng)中，如果發(fā)現(xiàn)電瓶助推卡電位計阻值出現(xiàn)異常，這時候就要先使用萬用表表筆測量電瓶助推卡E端，然后調(diào)節(jié)阻值直到規(guī)定范圍，如果仍然存在故障問題，這時候就要直接更換電瓶助推卡。

GFM出現(xiàn)故障也會導(dǎo)致主發(fā)電機無勵磁，當(dāng)GFM出現(xiàn)故障后，原則上應(yīng)立即更換GFM。GFM接受來自于PSC防波脈沖并且將交流電整流成直流電后，送往主發(fā)電機勵磁繞組實現(xiàn)自身的勵磁目的。當(dāng)然在GF接觸器和GFR繼電器異常狀態(tài)下，也會導(dǎo)致主發(fā)電機無法勵磁故障。近年來的研究中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)異常都與GFR繼電器異常存在著密切的關(guān)系，因此在設(shè)備斷電之后，首先應(yīng)檢查GFR繼電器的實際工作狀態(tài)。而GF接觸器的故障則是因為觸點表面碳化或是接觸不良導(dǎo)致的接觸器卡死，進(jìn)一步引起主發(fā)電機無勵磁故障，在這種情況下可以考慮更換GF接觸器的觸點并且檢查母線板。

勵磁回路開路或接地表現(xiàn)為勵磁繞組無法形成磁場，且無法維持正常發(fā)電過程，這時需要認(rèn)真檢查發(fā)電機勵磁線束是否有斷裂或磨損情況，如果有此類現(xiàn)象，應(yīng)該及時進(jìn)行包扎絕緣處理，對某些無法修復(fù)的線束予以更換處理。

2.2 可控硅異常

可控硅異常主要有兩種，即可控硅SCR3異常與可控硅SCR4短路情況。前者主要是正常關(guān)閉狀態(tài)下SCR3未按照要求斷開，導(dǎo)致靜態(tài)勵磁器出現(xiàn)質(zhì)量問題，同時也會有插頭燒毀的風(fēng)險。而SCR4本身并聯(lián)在主發(fā)電機的磁場兩側(cè)保護(hù)主發(fā)電機的磁場不受到電壓的損傷，當(dāng)主發(fā)電機的磁場電壓在1200V以下時，則起到保護(hù)功能，但SCR4短路之后勵磁繞組也會短路并且無法形成旋轉(zhuǎn)磁場，此時主發(fā)電機也無法勵磁[1]。

2.3 電壓故障

例如，24V系統(tǒng)供電在22V以下時，主發(fā)電機他勵無法順利地轉(zhuǎn)換為自勵，并且電瓶助推卡助推異常主發(fā)電機無勵磁。當(dāng)GE系統(tǒng)從休息模式轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)備模式時，24V的電源可以通過助推電阻，向主發(fā)電機提供磁場電流，并且電瓶助推環(huán)節(jié)當(dāng)中主發(fā)磁場的電流會被限制在某個范圍，如果電阻阻值不正確，那么必然會影響到助推過程，引起電壓鼓掌。

2.4 主發(fā)電機異常

主發(fā)電機異常需要以主發(fā)電機勵磁條件作為判定依據(jù)，主發(fā)電機勵磁條件為發(fā)電機周圍有旋轉(zhuǎn)磁場，且靜態(tài)勵磁器會將整流后的電流送入發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組形成磁場。但如果主發(fā)電機滑環(huán)表面磨損非常嚴(yán)重，則滑環(huán)產(chǎn)生熱量較高引起碳刷跳動，壓簧疲勞問題會表現(xiàn)得非常顯著。另外主發(fā)碳刷長短不一也會讓某些碳刷的電流密度過大從而加速碳刷的磨損過程。

2.5 主回路故障

當(dāng)主發(fā)電機輸出線路分別接入不同的端子排后使用萬用表進(jìn)行測量，可以了解到阻值變化從而判斷是否有磨損或主回路線路開路接地問題，采取絕緣包扎處理措施。另外在主整流橋出現(xiàn)異常之后，整流橋會整體失去整流作用，導(dǎo)致主發(fā)電機的勵磁失敗。

3 故障分析與控制系統(tǒng)

3.1 軟件系統(tǒng)

可應(yīng)用WPTU軟件來對礦用自卸卡車實際工作數(shù)據(jù)展開監(jiān)測和故障查詢，并且圍繞邏輯關(guān)系以及測試功能的差異來判斷故障代碼對應(yīng)的內(nèi)容，如前文提到過的48-1代碼代表的就是牽引系統(tǒng)控制器出現(xiàn)異常，可采用筆記本電腦與控制接口進(jìn)行連接的方式來進(jìn)入軟件系統(tǒng)獲取不同界面的數(shù)據(jù)值，判斷是否存在主回路異常、主整流橋元件問題等。整個軟件系統(tǒng)的功能函數(shù)程序全部采取模塊化設(shè)計，以增強程序的可讀性和移植性特征，其中牽引和制動勵磁控制程序采用非線性閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)參數(shù)并根據(jù)車輛運行情況來穩(wěn)定運行過程中的勵磁控制量，無論是啟動過程、穩(wěn)定運行、制動過程，或是其他系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)較大變化時，都能保障車輛運行平穩(wěn)，讓最大電壓相對穩(wěn)定。所以該軟件系統(tǒng)可以獲得比較良好的勵磁調(diào)節(jié)效果，具有實用價值和社會效益，避免開展大規(guī)模的內(nèi)部計算過程。

3.2 勵磁硬件設(shè)計

一粒磁控制電路相比原有的控制電路可以做出較大程度的改進(jìn)，主要分為兩個部分，第一部分是主控電路，第二部分是觸發(fā)電路。主控電路部分主要負(fù)責(zé)對邏輯量的控制和轉(zhuǎn)速頻率信號采集，完成模擬信號輸入和勵磁控制量輸出，而觸發(fā)電路則負(fù)責(zé)，產(chǎn)生同步移相觸發(fā)信號，確定信號零點和觸發(fā)脈沖串。勵磁硬件系統(tǒng)可以確定同步信號零點和觸發(fā)初始角，并在此基礎(chǔ)上展開移相控制[2]。

3.3 電路設(shè)計

主控制電路核心芯片仍采取美國TI公司的DSP芯片，可以在大多數(shù)環(huán)境下保持良好運行性能。主控制電路可根據(jù)自卸車的技術(shù)要求完成邏輯控制信號采集，模擬信號輸入與牽引、勵磁控制輸出等多個方面的功能。輸入電壓經(jīng)過開關(guān)量輸入電路，起到主控芯片保護(hù)作用，并且開關(guān)量輸出電路在使用高速光耦之后確保良好的抗干擾能力和良好的傳輸距離。觸發(fā)電路設(shè)計主要包括4個方面，包括同步信號零點、觸發(fā)角移相管理、窄脈沖轉(zhuǎn)管理和脈沖變壓器隔離驅(qū)動管理。而電傳動微機控制系統(tǒng)也是自卸卡車的關(guān)鍵部件與技術(shù)，進(jìn)行原件控制和工作原理分析時需重點關(guān)注。

4 結(jié)語

930E礦用自卸卡車的主發(fā)電機勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且很多故障需要采取非常嚴(yán)格的維修措施。相關(guān)人員需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求將理論知識和工作實踐經(jīng)驗進(jìn)行系統(tǒng)化結(jié)合，對故障現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷后，采取更加有效的分析處理方案。一方面解決維修時間，另一方面提升維修效率確保設(shè)備使用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周強.930E礦用自卸卡車勵磁故障處理方法[J].神華科技，2019（5）：25-27.

[2]湯玉龍，陳曉可，郭小定，等.154T直流自卸車微機勵磁控制系統(tǒng)設(shè)計[J].礦業(yè)工程研究，2013，28（2）：75-80.

（1.杭州振和實業(yè)有限公司，浙江 杭州 310018;2.杭州北秀人力資源服務(wù)有限公司，浙江 杭州 310005）