封宇翔

（陽(yáng)煤集團(tuán)二礦調(diào)度室采煤二隊(duì)， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

變頻器是電牽引采煤機(jī)上的重要部件，它的穩(wěn)定性直接決定了電牽引采煤機(jī)的工作效率。然而，我國(guó)煤礦井下回采工作面條件往往較為惡劣，采煤機(jī)在采煤過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、煤塵，加之頂板時(shí)常有滲水現(xiàn)象，這些都會(huì)給采煤機(jī)變頻器正常穩(wěn)定的工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

陽(yáng)煤集團(tuán)二礦80802工作面使用的MGTY400/930-3.3D型電牽引采煤機(jī)時(shí)常出現(xiàn)故障，根據(jù)檢修人員的統(tǒng)計(jì)，造成故障的主要原因是變頻器無(wú)法正常工作。通過(guò)對(duì)更換下來(lái)的變頻器分析，發(fā)現(xiàn)因其電控箱密封圈老化，致使粉塵、煤塵以及水入內(nèi)，導(dǎo)致其印刷電路板損壞或者在回采工作時(shí)其變頻器支撐接線柱的支撐腿以及印刷電路板上的元件會(huì)因其強(qiáng)烈振動(dòng)而被損壞。因此，對(duì)電牽引采煤機(jī)變頻器的技術(shù)改進(jìn)迫在眉睫[1]。

1 變頻器改進(jìn)時(shí)需注意的問(wèn)題

電牽引采煤機(jī)的變頻器因與工業(yè)上通用變頻器使用條件有很大差異，在對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1）不同于工業(yè)上通用變頻器采用的風(fēng)冷式結(jié)構(gòu)，電牽引采煤機(jī)受限于其不與外界空氣交換的密閉箱體結(jié)構(gòu)的電控箱，其變頻器不得不使用水冷式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將變頻器工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量帶走的方式一般為使用循環(huán)冷卻水。

2）變頻器電路板改進(jìn)時(shí)其電容的極性和IGBT驅(qū)動(dòng)線容易接反或接錯(cuò)，極性接反后的電容和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊在通電后會(huì)炸裂，從而導(dǎo)致整個(gè)電路出現(xiàn)故障。

3）主回路上的固定螺栓如果不擰緊則會(huì)導(dǎo)致其在電牽引采煤機(jī)工作振動(dòng)時(shí)出現(xiàn)打火現(xiàn)象和松動(dòng)現(xiàn)象。

4）現(xiàn)場(chǎng)操作的工人在插頭需要插拔時(shí)應(yīng)切記不拽線，以避免長(zhǎng)期拽線導(dǎo)致的電線外露，形成安全隱患。此外，由于變頻器電路板對(duì)靜電的敏感性，其在被安裝或拆卸時(shí)，應(yīng)避免與工人的手部和腕部直接接觸。

2 變頻器的抗振改進(jìn)

電牽引采煤機(jī)在回采工作時(shí)其變頻器支撐接線柱的支撐腿以及印刷電路板上的元件會(huì)因其強(qiáng)烈振動(dòng)而常常被損壞或被振掉，尤其當(dāng)有大量夾矸存在于回采煤層時(shí)，其振動(dòng)強(qiáng)度會(huì)更加劇烈。因此，從以下幾方面做出改進(jìn)：

1）調(diào)整元件的固定位置。將印刷電路板上相對(duì)較重的元件固定在電路板底層，而相對(duì)較輕的則固定在上層。此外，交流電抗器與變頻器主機(jī)也應(yīng)被單獨(dú)固定，以減少某一固定位置承受的重力。

2）印刷電路板上易被振斷的元件和易被振松的插頭插座用膠與電路板額外加固。為了減少整個(gè)電路板的振動(dòng)，橡膠減振墊被增加在螺栓的固定位置。

3）將電抗器原先采用的只固定支撐腿的方式改進(jìn)為使用底部有橡膠墊減振的壓板或壓塊，并將其固定在電抗器底板上[2]。

3 變頻器的散熱改進(jìn)

MGTY400/930-3.3D型電牽引采煤機(jī)在進(jìn)行回采工作時(shí)，IGBT模塊以及交流電抗器會(huì)散發(fā)大量熱量，尤其當(dāng)采煤機(jī)處于爬坡等截割阻力比較大的使用條件下。采煤機(jī)電路板上的元器件壽命會(huì)極大地受到溫度的影響，尤其是半導(dǎo)體器件，散熱能力低導(dǎo)致的溫度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重縮短半導(dǎo)體器件的使用壽命?？梢哉f(shuō)，電牽引采煤機(jī)變頻器散熱效果的好壞會(huì)直接決定采煤機(jī)工作效率的高低。因此，針對(duì)上述問(wèn)題對(duì)變頻器的散熱做出以下幾方面的改進(jìn)：

1）將原先交流電抗器被密閉地裝在變頻器殼的內(nèi)部改進(jìn)為讓其二者之間保持一定距離，以促進(jìn)散熱，并且避免溫度過(guò)高影響印刷電路板上元件的工作性能。

2）為解決IGBT模塊的散熱問(wèn)題，將其與15～20 mm導(dǎo)熱性能較好的鋁合金制成的散熱鋁板安裝在一起增加散熱效率。此外，將導(dǎo)熱硅脂涂在兩者之間。實(shí)踐證明此方式可提高25%～30%的散熱效率。導(dǎo)熱硅脂同樣也可涂在安裝變頻器的散熱鋁板的底層，從而可以避免電控箱與變頻器地板因加工精度低導(dǎo)致的貼合不到位而影響變頻器運(yùn)行時(shí)的溫度高及散熱慢的問(wèn)題。同時(shí)還要在變頻器安裝前檢查電控箱內(nèi)安裝變頻器的底面平整度，避免因安裝底面過(guò)于不平整而導(dǎo)致的變頻器散熱效果差的問(wèn)題的出現(xiàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及應(yīng)用

4.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

將MGTY400/930-3.3D型電牽引采煤機(jī)的變頻器按如上措施進(jìn)行改進(jìn)后，進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)試首先應(yīng)當(dāng)確保變頻器功能的正常，排除因功能缺陷對(duì)改進(jìn)措施帶來(lái)的影響。具體調(diào)試步驟如下：

1）對(duì)變頻器用1 000 V的搖表進(jìn)行絕緣測(cè)試，以保證給變頻器上電時(shí)是在主回路對(duì)地和相間絕緣良好的條件下完成的。

2）對(duì)變頻器進(jìn)行加載試驗(yàn)以確定其過(guò)載功能的正常。設(shè)定變頻器的輸出頻率為額定頻率后，逐漸加載至120%額定電流并保持1min以測(cè)試其過(guò)載能力。

3）對(duì)變頻器進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性能的試驗(yàn)以確定其恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性能的正常。首先設(shè)定50 Hz的變頻調(diào)速裝置輸出頻率和電源電壓輸出95%～110%的額定值，然后從空載狀態(tài)逐漸加載至額定轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，再此情況下增加額外負(fù)載，正常狀況下轉(zhuǎn)速應(yīng)自動(dòng)降低，但自動(dòng)降低的幅度不少于其額定轉(zhuǎn)速的2.5%。

4）對(duì)變頻器進(jìn)行恒功率調(diào)速性能試驗(yàn)以確定其恒功率調(diào)速性能的正常。首先設(shè)定70 Hz的變頻調(diào)速裝置最高輸出頻率和電源電壓輸出95%～110%的額定值，然后從空載狀態(tài)逐漸加載至額定功率，再此情況下增加額外負(fù)載，正常狀況下轉(zhuǎn)速應(yīng)自動(dòng)降低，但自動(dòng)降低的幅度不少于其額定轉(zhuǎn)速的2.5%。

5）對(duì)變頻器進(jìn)行溫升試驗(yàn)以確定其工作狀態(tài)下溫度上升的穩(wěn)定性。設(shè)定50 Hz的變頻器輸出頻率，并通過(guò)在電動(dòng)機(jī)施加直接負(fù)載的方式使變頻器達(dá)到額定電流下的額定輸出轉(zhuǎn)矩。變頻器溫升試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)持續(xù)至其每小時(shí)的溫度變化在1 K的范圍內(nèi)時(shí)，這時(shí)即可認(rèn)為其溫升試驗(yàn)成功且溫度達(dá)到穩(wěn)定值。

6）對(duì)變頻器參數(shù)改進(jìn)后進(jìn)行通信測(cè)試，以確定參數(shù)改進(jìn)后其功能的正常。首先測(cè)試參數(shù)改進(jìn)后采煤機(jī)控制方式是否正常。然后測(cè)試上位機(jī)的通信協(xié)議參數(shù)改進(jìn)后其通信功能是否正常。最后測(cè)試拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)改進(jìn)后，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行加減速實(shí)驗(yàn)中的變頻器，加減速控制功能是否正常。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

經(jīng)過(guò)半年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證明改進(jìn)后的變頻器抗振性能顯著提高，電路板上的元器件不易被振動(dòng)損壞或被振掉，電牽引采煤機(jī)的連續(xù)工作時(shí)間明顯增長(zhǎng)。此外，采煤機(jī)在工作時(shí)其變頻器的散熱性能顯著提高，始終維持在元器件可正常運(yùn)行的范圍內(nèi)。由現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果可知，改進(jìn)后的電牽引采煤機(jī)變頻器在保障了電牽引采煤機(jī)穩(wěn)定工作的同時(shí)，也提高了其工作效率，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)變頻器的抗振性能和變頻器散熱性能兩方面對(duì)MGTY400/930-3.3D型電牽引采煤機(jī)變頻器進(jìn)行改造，改進(jìn)后的電牽引采煤機(jī)變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，工作效率得到提高，應(yīng)用效果良好。