• 发布日期：2014-09-03
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1引言

　　继煤科总院上海分院开发 M G- WD 系列交流电牵引采煤机， 太矿、鸡西、西安、辽源等厂家也已开发各类交流电牵引采煤机， 可见其发展很快。在其设计、制造和使用过程中， 变频调速装置的散热、抗震和维护是很重要的问题。不但影响使用效果， 也将影响装置的寿命。下面根据笔者在工作中的体会， 提出一些看法。

　　2 变频调速装置的散热

　　安装在采煤机机身上的变频调速装置包含变频器、牵引变压器、电抗器， 有的还包括制动单元、制动电阻， 这些都是大功率部件或大功率元件， 运行中会发出热量。它们又装在密闭的防爆壳体内， 散热和冷却是个大问题。

　　2. 1 变频器的散热

　　现用变频器的效率， 一般在 95% 以上， 好的可以达到 97% .变频器的热损耗取决于变频器工作的载波频率和连续工作电流， 也取决于牵引电动机的效率， 一般是电动机额定容量的 5% 左右。例如，采煤机使用 2 台 40kW 牵引电动机， 则损耗为 2（ 40kW 5%） = 4kW 左右。

　　变频器在防爆腔内的安装方式有整机安装、也有拆散安装的， 因此散热方法也不同。

　　如果是整机安装， 首先用冷却风扇将变频器发出的热量强制性地排出， 然后通过风道， 让热量由安装在冷却水板上的散热片带走。风扇的排气量可由下式计算：Q = q/ c （ T 0 - T i）式中： Q 为排气流量， m 3 / s； c 为比热， kJ/ kg！ ， c= 1. 0； q 为变频器发生的热量， kW；为密度，kg/ m 3， = 1. 057 1. 251； T 0为变频器排风口温度 ； T i为变频器的进风口温度 .

　　设变频器排风温度为 50 ， 则进风温度要求在40之内， 温差应控制在 10 .在设计散热通道时， 还要考虑各介质的导热系数。

　　如果变频器是拆散安装， 除了要考虑整体散热效果外， 大功率元件、发热元件必须安装在防爆壳的冷却水板上， 冷却水道必须有足够的容量， 冷却水的流量更要控制好， 不能大也不能小， 可考虑为 1. 1t/ h 左右。

　　2. 2 热管散热方法的应用

　　热管散热技术已经在煤矿获得使用， 它可以应用在变频调速装置的散热中。 热管上部的 1/ 3 插在水箱里， 其余部分放在隔爆腔内， 和外壳壁连接处采取防爆螺纹等隔爆结构， 再加密封垫，以防渗水。这样， 当热管紧贴住变压器的侧面或间隙中， 就能吸收变压器的部分热量， 当热管贴住平面制动电阻， 或插在管状制动电阻的内部时， 电阻发出的热量即通过热管传递给水箱里的流水带走， 取得良好的散热效果。

　　如上述方法， 热管处在隔爆腔与水箱之间。除了在与壳壁连接处采取防爆措施外， 它本身还必须经得起防爆产品的水压试验和爆炸试验。现在， 热管采用 T 2硬紫铜管制造， 壁厚 3mm， 具有一定的机械强度， 抗拉强度为 30kg/ mm 2， 抗压强度也有相当数量级。热管技术为防爆产品的大功率元部件散热问题提供了一条有效途径。

　　对牵引变压器的散热还可采取热管和冷却水板两种措施相结合的方法。

　　对变频调速装置还要采取温度保护措施。为了防止断水产生不良后果以及某些发热元件的异常情况， 必须在关键部位设置温度传感器。当温度出现异常情况时， 温度控制电路切断变频器运行电路， 同时显示相应的报警信号。

　　3 变频调速装置的抗震

　　电牵引采煤机使用的是市场上的通用型变频器。虽然不少变频器标有振动指标， 但这些指标对于采煤机的工况是远远不够的， 必须对使用的变频器采取抗震措施。

　　在进行这项工作之前， 最好先对使用的变频器进行模拟振动试验， 然后针对试验后出现的薄弱环节， 对症下药， 采取加固和抗震的方法。

　　除了对变频器进行加固， 对变频调速装置中大的元部件、质量大的元件也要加固。对各部件的连接， 要采取防松措施， 对螺栓、螺钉可增加防松垫或涂防松膏。对所有连接电线、电气接插件也要采取抗震、防松的办法。电子元器件在线路板上， 要横躺布置， 引脚要短， 印制线路板则可采用胶封的方法。

　　4 变频调速装置的维护

　　4. 1 变频器大功率管的检查

　　变频器在使用过程中， 尤其是在采煤机的复杂工况下， 难免发生故障。在维修时， 大功率管是必须检查的部位。现在变频器大功率管都采用 IGBT管， 虽然各个品牌的变频器选用的 IGBT 管型号不尽相同， 但检查的方法基本一样， 测得的数据变化范围也不会很大。

　　4. 2 关键元件和日常维护

　　电牵引采煤机的变频调速装置要定期进行维护， 正常情况下以一个月一次为宜。使用在煤矿井下， 特别是采煤机机载式变频调速装置， 震动较大。

　　因此要定期检查电气连线、接插件、螺钉是否有松动现象， 如变频器采取风冷方式， 则要定期检查散热通风是否畅通， 变频器腔内有否凝露现象， 发现情况要及时处理。在变频调速装置运行过程中， 要经常察看是否有异常发热的部位， 要监视变频调速装置显示屏中的运行数据， 是否正常， 如有问题， 则要及时检查、处理。

　　对于变频器的一些关键元件， 更要检查。冷却风机， 平时应听声音、看振动， 一般使用 2 年应更换。

　　主回路的平波电容器、基极驱动板上平波电容器的使用年限为 3 5 年， 平时检查以外观判断为主： （ 1）外壳状态： 外壳的侧面、底面尺寸是否变大； （ 2） 封口板状态： 显眼的弯曲、极端的裂痕； （ 3） 防爆阀状态： 阀的扩张明显或已经动作； （ 4） 其他外观， 包装裂痕， 是否变色和漏出液体等。

　　正确的维护和保养， 将提高变频调速装置的使用水平和延长装置的使用寿命。

　　5 结语

　　交流电牵引采煤机在我国的发展才开始， 不少问题还有待研究和深化。随着时间的推移和认识的深入， 交流电牵引采煤机必将在我国得到广泛的应用。