掘進機本安操作箱井下使用及常見故障分析

程俊強

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

目前，我國煤礦設備向自動化和智能化方向發展，煤礦掘進機應用于煤礦巷道開采工作。煤礦掘進機本安操作箱在井下復雜的生產環境中，不可避免會出現各種故障，影響掘進機的高效運轉。為此，梳理本安操作箱的工作原理、使用方法及其常見電氣故障，分析故障原因，做好各種預防解決措施，保證掘進機設備正常高效運轉，提高煤礦巷道生產效益。

1 煤礦掘進機本安操作箱概述

煤礦掘進機本安操作箱是掘進機電氣系統的重要組成部分，本文以太原煤礦院掘進機用CXH-12（A）型礦用本質安全型操作箱（以下簡稱操作箱）為主要研究對象。操作箱同前級饋電開關、KXJ–280/1140（660）E 掘進機用礦用隔爆兼本質安全型電氣控制箱、礦用隔爆兼本安型聲光信號器或礦用隔爆電鈴、礦用隔爆型LED 燈、礦用隔爆型急停按鈕、礦用車載式甲烷斷電儀，以及驅動掘進機各工作機構的電機組成煤礦掘進機電氣系統。

操作箱是掘進機電氣系統的核心部件，具有體積小、操作靈活、安全可靠的特點。操作箱和開關箱之間通過RS485 通信方式實現數據實時傳輸，操作箱液晶屏和開關箱顯示屏配合顯示整機的狀態信息和故障信息。

2 本安操作箱技術參數及結構特征

2.1 技術參數

工作電壓：DC 12 V，最大工作電流：≤510 mA，通信信號：RS485，波特率：9600 bps，RS485 信號峰—峰值：＜15 V，通信距離：≤15 m。

2.2 操作箱結構

操作箱外觀結構如圖1 所示。操作箱為本質安全型電氣設備，外殼材料為不銹鋼，防護等級為IP54。蓋板在箱體前端，使用螺栓與箱體緊固。箱體正面安裝有5.7 英寸液晶顯示屏、操作開關和緊急停機按鈕，開關旁刻有操作提示文字。蓋板上設有“Exib I”標志。蓋板接合面安裝橡膠密封墊，液晶顯示屏前端安裝有機玻璃板，在玻璃板與蓋板接合處涂抹密封膠，可有效防止粉塵和淋水進入而損壞電路模塊。箱體側面設有產品銘牌，正面有4 個固定座。

圖1 操作箱外觀

操作箱內部裝有單片機采集處理電路模塊，安裝時充分考慮防松措施。操作箱下端安裝有2 個航空插座，用于進出電纜線。

3 本安操作箱工作原理及功能

3.1 工作原理

操作箱內部數據采集處理模塊上的單片機實時檢測操作箱面板上旋鈕的開關狀態，轉換成通信信號以RS485 通信方式發送給電控箱內部控制器，控制器根據通信指令實現操作箱的所有功能。控制器實時將掘進機各電機的啟停狀態、故障信息和顯示參數發送給操作箱，單片機接收、處理后在液晶屏顯示。操作箱面板如圖2 所示。

圖2 操作箱面板

3.2 開關功能

（1）急停開關（常閉）用于緊急停止所有電機。本機復位開關用于重新啟動操作箱內部單片機工作，不能復位電控箱內部的控制器。系統復位開關作為電控箱內主控制器的復位信號，當控制器接收到該信號時，會停止所有輸出。

（2）截高和截低旋鈕用于選擇控制截割高速回路或截割低速回路。如果回路只有截割電機，此按鈕保持在中位即可。翻頁開關用于查詢控制器采集的所有模擬量及數字量的狀態參數。第一次撥動翻頁開關時，電控箱顯示器顯示控制器采集的模擬量值，松開開關。第二次撥動翻頁開關時，顯示控制器所有開關量I/O 點的狀態。

（3）當掘進機配有遙控功能時，將操作選擇開關打到“遙控操作”位置，可以遙控操作掘進機。此時可以通過遙控發射機啟動油泵電機，油泵電機啟動后可以通過遙控發射機啟動截割電機和轉載電機，本機操作掘進機被屏蔽。

4 井下安裝、維護和檢修

4.1 井下安裝、維修

4.1.1 井下安裝與檢查

（1）操作箱在井下使用時需要注意防水或者盡可能避開有淋水的地方。

（2）工作面濕度較大時，必須在開關箱、電機等電氣設備腔體內放置干燥劑。

（3）下井拆解前，必須在地面對所有操作方式進行試運轉。

（4）在井下裝卸、搬運過程中避免強烈振動，嚴禁翻滾，必須輕放，保護好拆開的電纜接頭（插頭）和電氣設備。

（5）為保證電氣元件可靠工作，操作箱必須裝設在掘進機的減振器上。

（6）井下安裝前，必須仔細檢查：連接件是否松動；電氣元件在運輸過程中是否遭到損壞。發現問題要及時處理，并檢查是否具有出廠證明，否則不準使用。

4.1.2 井下維護

（1）新機器下井5～7 d 后，應對箱體內各接線進行徹底檢查。

（2）每隔10 d 對電氣系統進行檢修。主要檢查有無線頭松動或螺栓松動現象，隔爆面有無損傷，如有應及時處理。對各種操作均要試運轉，確認有無操作異常現象。

（3）定期清除各處的污垢、煤塵、銹斑，并在各隔爆面及磁路系統接觸面涂上薄薄一層防銹油脂。

（4）日常進行周期性檢查，箱體外殼有無損壞。

（5）操作箱表面有污物時，使用干凈軟布輕輕擦拭。不要使用帶腐蝕性的溶劑和硬物擦拭表面，否則可能導致表面劃傷或損壞。

4.2 井下檢修

（1）只有受過培訓和指定的人員才可打開或修理操作箱。

（2）掘進機停電后斷路器進線端仍然帶電，檢修時必須切斷前級饋電開關供電，嚴禁帶電操作。

（3）需要打開操作箱的門或蓋時必須先停電，打掃干凈門或蓋上的煤塵或粉塵后方可操作。

（4）檢修時不得隨意改變本安電路元器件型號、規格和參數。

5 本安操作箱常見故障及處理方法（表1）

表1 本安操作箱常見故障及處理方法

6 結語

煤礦掘進機本安操作箱的正常使用直接影響掘進機的使用效率。介紹本安操作箱的工作原理及其使用方法，從實際應用中總結分析本安操作箱的常見電氣故障，提出相應維修措施。煤礦生產企業要加強對本安操作箱的電氣維護與故障診斷，相關人員和部門要提前做好操作箱故障問題的預防方案，明確設備比較普遍的故障問題及處理方法。技術人員應不斷提高自身技術能力和綜合素質，以便于更好處理設備故障，及時采取處理方法，盡快恢復設備正常運行，保證正常生產。