 随着经济的飞速发展，近几年铁路隧道工程不断增加，隧道工程人力资源的需求不断攀升，但人口老龄化日益加剧、适工年龄人口增速减缓，使得铁路隧道工程面临着人员短缺的问题。国家对机械化施工的重视、劳动力的减少，施工成本的增加助推了工程施工由传统的人力施工转向机械化施工、自动化施工、智能化施工，用机械化设备替代人力劳动，从而降低施工成本。ＺＹＳ１１３全电脑凿岩台车正是在此次施工设备机械化、自动化、智能化大潮中脱颖而出的自动化和智能化并存的高端施工设备。 在用全电脑三臂凿岩台车施工中，全电脑三臂凿岩台车电气系统的稳定性直接影响全电脑三臂凿岩台车的施工效率，在全电脑三臂凿岩台车施工中电气故障率并不高，但当发生电气故障时，操作人员及维修保养人员却是束手无策，无从下手。１个简单电气故障有可能会耽误１ｄ甚至几天，严重影响施工任务，耽误施工进度。 主要讨论全电脑三臂凿岩台车电气系统常见故障，通过故障现象分析出现故障的原因、如何处理故障及在设备日常维护保养中应注意的事项，对操作人员及维修保养人员具有指导意义。 ２ 全电脑三臂凿岩台车电气系统概述 ＺＹＳ１１３全电脑三臂凿岩台车按电气系统结构可以分为底盘电气系统和臂架电气系统两个部分。 底盘作为整个全电脑三臂凿岩台车的基础系统，电气部分主要有以下功能：台车行走控制、台车整车配电、动力部分控制、底盘系统传感器等信息收集。 ２．２ 臂架电气系统 臂架部分是全电脑三臂凿岩台车最主要的工作机构、臂架上安装了用于钻孔的凿岩机。臂架电气系统主要的功能有控制凿岩机智能钻孔、臂架各关节角度传感器等信息收集。 ３ 底盘电气系统常见故障 ３．１ 臂架电机故障 ３．１．１ 臂架电机功能 全电脑三臂凿岩台车臂架电机共有３个，分别为一臂电机、二臂电机、三臂电机。每个电机为１个安装了岩机的臂架提供动力，同时每个臂架电机均可以给吊篮臂架提供动力。 臂架电机启动方式有两种：直接启动和软启动，可以通过驾驶室控制面板上的旋扭切换。 ３．１．２ 臂架电机常见故障现象及处理方法 某一臂架电机在直接启动和软启动时均无法启动，常见的可能原因及处理方法有以下６个： （１）电机ＰＴ１００接线松动或者电机温度过高。拆开电机接线盒检测电机ＰＴ１００阻值，若电机ＰＴ１００阻值超过１５０Ω，即电机温度已经超过１３０℃，此时需对电机进行检查，查找电机温度过高原因；若电机ＰＴ１００阻值未超过１５０Ω，此时需沿ＰＴ１００的接线一直往上查，直到控制器输入点，检查线路是否有松动或者破损。线路松动会导致接触不良，增大导线的接触电阻，使控制器检测到的电阻偏高，导致误判为电机温度过高，从而限制电机启动。 （２）急停未复位。在急停未复位时，所有电机均无法启动，排查此类故障可以通过能否启动其他电机来排除是否为急停未复位。 （３）电机过载。检查热继电器是否动作，如果电机过载，热继电器会动作，其辅助触点信号会进入控制器，控制器检测到热继电器已动作就会限制该臂架电机启动。 （４）台车主断路器合闸辅助触点断开。此故障为电气硬件故障，需检查该触点信号是否进入控制器，可以顺着导线依次往控制器方向检查是否有直流２４Ｖ电源进入控制器点位。 （５）液压油液位低于７５０ｍｍ。管路漏油等原因导致液压油油箱内液压油的液位过低，会使吸油管吸入空气。空气进入液压系统危害较大：会影响液压系统工作平稳性、影响控制的精确性、造成液压油变质、使液压元件金属表面产生点状腐蚀性磨损、使能量传递的效率下降，所以在检测到液压油液位过低时须及时补充液压油。 （６）液压油油温超过７０℃。液压油温过高有以下危害：降低做工效率、损害液压元件、液压系统工作精度下降、影响液压系统稳定性、降低液压油使用寿命、加速密封件老化。台车液压油油箱内的液压油太少或者液压油散热泵未正常启动都会导致液压油油温一直升高。液压油散热泵无法正常启动可参见３．３节内容。 ３．２ 水增压泵无法开启 ３．２．１ 水增压泵功能 水增压泵在钻孔时将台车外部由水管卷筒接入台车的水进行增压，通过管路引至凿岩机，再通过中空钻杆和安装于钻杆最前端钻头的出水孔高压喷出，喷出的水在钻孔过程中可以起到对钻头降温、软化岩石、排出钻孔中的碎石渣的作用。 ３．２．２ 水增压泵常见故障现象及处理方法 凿岩机开始钻孔作业时，钻孔２ｓ后自动停止，无法再继续钻孔作业，此故障的直接原因是水增压泵未自动启动，水增压泵未自动启动常见的可能原因及处理方法有以下两个： （１）进水压力太小。接入台车水管卷筒的进水压力须在（０.１～１.１）ＭＰａ，进水压力过小无法满足钻孔所需水流量，进水压力过大会损坏管路阀门。台车需配置最小容积为（２４～３６）ｍ³的水箱，并且在钻孔时能保证有３００Ｌ／ｍｉｎ的流量。此种情况需检查给台车供水的水箱容积是否足够，管路是否通畅，台车过滤网是否通畅。 （２）进水压力传感器损坏。进水压力传感器为（４～２０）ｍＡ模拟量传感器，检测范围为（０～４）ＭＰａ。压力传感器损坏可参见４．５．１处理传感器类故障。 ３．３ 液压油散热泵电机无法开启 ３．３．１ 液压油散热泵功能 液压油散热泵是在液压油温传感器检测到液压油温度达到５５℃时，液压油散热泵自动打开，液压油散热泵将水抽入热交换器，水和液压油进行热量交换，达到降低液压油温度的作用。热交换后的水通过排水孔或者凿岩机前端的排水孔排出。 ３．３．２ 液压油散热泵常见故障现象及处理方法 液压油散热泵未自动启动常见的可能原因及处理方法有以下两个： （１）水增压泵未启动。液压油散热需要外接水，若水增压泵未启动时则无法启动液压油散热泵，水增压泵未启动原因及处理方法见３．２．２。 （２）液压油温度传感器损坏。液压油温度传感器损坏或者无法检测到正确的温度，液压油散热泵则无法正常开启。液压油温度传感器为（４～２０）ｍＡ模拟量传感器，检测范围为（－４０～１２５）℃。液压油温传感器损坏可参见４．５．１处理传感器类故障。 ４ 臂架电气系统常见故障 ４．１ 臂架控制无动作 全电脑三臂凿岩台车功能强大，其控制系统也较复杂，在控制系统中设计了较多与安全相关的保护设计。在触发了安全相关的条件时，禁止其动作，以保证人员及设备的安全。 臂架控制无动作常见的可能原因及处理方法有以下两个： （１）主操作位座椅后方的接近开关损坏。由安装于座椅后方的接近开关检测主操作位是否有操作人员。接近开关用于感应驾驶室地面的铁片，若接近开关工作正常，则接近开关尾部的灯会亮，同时接近开关的信号线会有ＤＣ ２４ Ｖ输出，可以从这两个方面进行检查，若接近开关损坏则更换新接近开关。 （２）主操作位座椅偏移。主操作位座椅可以横向移动也可以旋转，若主操作位座椅不在操作位置，则限制臂架所有动作。以防止操作人员不在操作位时触碰到操作手柄或者操作按钮而导致的误动作。 ４．２ 臂架传感器报错 臂架传感器在全电脑三臂凿岩台车控制系统中起到关键性的作用，有了臂架各关节的角度、长度传感器的数据就能够实现钻臂自动找孔、台车自动定位、凿岩机智能钻孔的功能。 臂架传感器共有两种：锚杆角度传感器和除锚杆角度传感器外的其他角度传感器（钻臂横摆传感器、钻臂升降传感器、钻臂伸缩传感器、推进梁横摆传感器、推进梁升降传感器、推进梁伸缩传感器、推进梁旋转传感器）。 ４．２．１ 锚杆角度传感器常见故障现象及处理方法 锚杆角度传感器报错。传感器报错时可以断开传感器电源和接线，依据图１所示检测传感器各针脚之间电阻值判断传感器是否损坏。  ▲图1 锚杆角度传感器电阻值４．２．２ 其他传感器常见故障现象及处理方法 除锚杆角度传感器外的其他传感器报错。传感器报错时可以断开传感器电源和接线，依据图２所示检测传感器各针脚之间电阻值判断传感器是否损坏。  ▲图2 除锚杆角度传感器外其他传感器电阻值４．３ 电脑无法启动 全电脑三臂凿岩台车驾驶室内有２台电脑，其一般性故障和普通电脑的故障类似，在此文中不做赘述，仅就不同于普通电脑的情况做分析。 电脑开机界面显示“Ｔｉｍｅｓｙｎｃ ｉｎｉｔ ＮｏｄｅＩｄ：３１无法启动”。发生此故障是由于电脑与底盘控制系统的控制器无法通信。此问题为硬件线路故障，可以检查电脑的ＣＡＮ总线连接至底盘系统的总线是否松动掉落或者总线终端电阻是否损坏。 ４．４ 臂架动作时喇叭报警 臂架动作时喇叭响１ｓ停２ｓ报警。此故障也与安全相关，若台车支腿未支到位时，此时有可能会因为台车未支好支腿而导致台车倾翻。 喇叭报警常见的可能原因及处理方法有以下两个： （１）台车支腿未支好。台车前支腿可以扩展伸出，同时也可以升降，后支腿仅可以升降。在臂架动作时必须支好支腿，将支腿伸出或者升降到位，以确保台车稳固。 （２）台车支腿到位检测接近开关损坏。发生支腿接近开关损坏时，可以检查每个支腿的到位信号检测接近开关。支腿到位时若接近开关工作正常，则接近开关尾部的灯会亮，同时接近开关的信号线会有ＤＣ ２４ Ｖ输出，可以从这两个方面进行检查，若接近开关损坏则更换新接近开关。 ４．５ 传感器报错 ４．５．１ （４～２０）ｍＡ传感器信号检测 该台车系统中传感器均为（４～２０）ｍＡ模拟量信号。一般情况下（４～２０）ｍＡ模拟量信号检测需将万用表串入传感器电路中，在检测时操作及为不便。该台车所用控制器多为Ｄａｎｆｏｓｓ的ＭＣ０５０和ＭＣ０８８控制器，Ｄａｎｆｏｓｓ控制器传感器信号多为电压输入，仅ＭＣ０８８有两路为（４～２０）ｍＡ电流信号输入，所以该台车电气系统中为每个（４～２０）ｍＡ电流信号串入了１个４３０Ω电阻，将电流信号转换为（１７２０～８６００）ｍＶ电压信号再接入控制器。控制器检测电压信号经程序运算转换成传感器所检测的物理量。 以某一信号范围为Ａ－Ｂ，检测范围为Ｃ－Ｄ的传感器为例，检测到其信号值为Ｘ，此时传感器对应的检测值Ｙ见式（１）：  在怀疑是台车传感器故障时，首先要做传感器数值判断，可以用万用表在直流电压ｍＶ档，检测控制器接入端口的电压，再根据传感器的参数反算出传感器检测的值，然后与电脑端显示的值进行对比，可以准确的判断出是传感器故障还是线路故障。 若某（４～２０）ｍＡ压力传感器，检测压力范围为（０～４）ＭＰａ，电脑显示该传感器错误，以下给出其具体检测方法： 用万用表直流电压ｍＶ档检测传感器进控制器输入端的电压Ｘ。代入式（１）就可以计算出传感器检测到的压力值Ｙ。接入一个压力表读出压力表显示的压力值Ｚ，对比计算得到的Ｙ值和压力表读数Ｚ值，如果Ｙ≠Ｚ，就可以判断是传感器故障，需要更换压力传感器；如果Ｙ＝Ｚ，则可以判断传感器正常，应该是线路故障或者控制器输入端口故障。 由以上检测就可以缩小故障范围，轻而易举的找到故障原因从而解决问题。 ５ 结语 ＺＹＳ１１３全电脑凿岩台车电气系统比较复杂，无法仅通过论文就能做到对台车所有电气系统的精通掌握，通过对该台车常见的典型电气故障进行分析，抛砖引玉，只要熟知台车每个电气器件的功能及工作原理，在故障判断及故障处理时就可以做到得心应手，使高端装备电气系统维修不再是一件难事。 |
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