MT5500 电动轮矿用重型卡车电制动系统升级改造

刘捍疆

（国家能源集团准格尔能源集团有限责任公司 设备维修中心 内蒙古 鄂尔多斯 017100）

国能准能集团哈尔乌素露天煤矿现有MT5500矿用电动轮自卸卡车37 台，是矿区内主要的黄土岩石剥离运输设备。由于使用年限的增加，加之设备的正常磨损与老化，关键零部件的设计和质量都存在技术缺陷，比如卡车电制动情况下接触器引发电气柜火灾的技术缺陷。这些技术缺陷不仅会对其运输质量造成不利影响，同时也存在一定的安全隐患。为实现煤炭运输质量与安全的良好保障，通过全面了解MT5500 矿用卡车电制动的构成和工作原理以及技术缺陷，并进行科学升级改造，有效克服由于传统技术缺陷所导致的MT5500AC 矿用自卸卡车的运行问题，满足煤矿的实际应用与发展需求。

1 MT5500 矿用重型卡车制动系统的工作原理

1）MT5500 电动轮矿用重型卡车制动系统的组成结构。MT5500 重型矿用卡车是由2 个三相交流电动轮驱动的，卡车的主要制动方式有工作制动，电制动即动态制动，装载制动。其中工作制动，装载制动是依靠液压系统来制动的，动态制动是依靠电动轮将动能转化为电能来制动的[1]。动态制动作为MT5500重型矿用卡车的重要电气系统组成之一，主要由左右电动轮，变频器，整流器，接触器B1、B2、B3，电阻栅，电阻栅风机以及24 V 电气控制系统组成。

2）MT5500 电动轮矿用重型卡车制动系统的工作原理。当MT5500 重型矿用卡车在重载下坡和会车时，当司机踩下电制动踏板通过动态制动来控制车速或减速时，电动轮卡车2 个电动轮轮马达由行走的牵引状态电动机转换为电制动的发电机，电动轮会把矿用卡车的动态动能转化为电能，发出三相交流电，交流电能通过整流器变成直流电能[2]，最后通过电阻栅把直流电能转化为热能，热能通过电阻栅风机进入大气中，从而完成电制动全过程。当重型卡车下坡车速过快时或者需要减速时，缓慢踩下电制动踏板，卡车中央控制系统收到电制动踏板信号给交流电动轮发出信号[3]，电制动开始工作，电动轮的轮马达由牵引驱动状态下的电动机转换为发电机，进行能耗制动，发电机可以产生足够的磁场而开始发电。当发电机开始发电，发电机就可以自励。发电机产生的三相交流电输出后经各自的3 组相位模块进行逆变，然后再通过三相桥式整流器的作用转换为平滑的直流电，把直流电输回到直流电路中[4]。同时，控制系统通过控制接触器闭合，电阻栅电阻与直流电路接通。这样电阻栅把电动机产生的电能转化为热能消耗掉。通过电阻栅风机把电阻栅上转化的热能吹散到大气中。电制动状态下电阻栅是直流电路的负载，矿用重型卡车将减速直到停止。卡车速度减速到0 时，牵引交流发电机发出三相交流电通过整流器输出直流电流，再经过逆变器变成频率和电压可控的三相交流电[5]。提供给每个电动轮产生合适的旋转扭矩，使矿车不需要摩擦制动就可以驻车，实现从扭矩控制到速度控制的平稳过渡，进而实现卡车的制动效果。

3）MT5500 电动轮矿用重型卡车电制动系统中接触器的工作原理。MT5500 矿用重型卡车有3 个接触器，B1 接触器控制电阻栅风机吸合和电阻栅R5和R6，B2 接触器控制电阻栅R3 和R4，B3 接触器控制电阻栅R1 和R2，接触器是MT5500 卡车的动态制动的重要系统组成部分之一，主要由接触器、反馈控制开关、控制接触器吸合的继电器K11、K12、K13，以及A5 模块组成。接触器由24 V 电气柜内继电器K11、K12、K13 和反馈控制板TB5 以及控制模块A5 来控制。当司机缓慢踩下动态制动踏板时，模块A5 会接收到动态制动信号，模块A5 中8、10、12模块会由原来的断路状态变为通路状态从而形成闭合回路，此时控制接触器工作的K11、K12、K13 3 个继电器正常工作[6]。由于K11、K12、K13 的线圈得到24 V 电源，所以K11、K12、K13 的常开触点闭合，此时接触器B1、接触器B2、接触器B3 形成回路开始工作，把电动轮电制动产生的能量通过电阻栅和电阻栅风机排到大气中。

2 MT5500 矿用重型卡车制动系统的缺陷

1）MT5500 电动轮矿用重型自卸卡车长15.39 m，宽9.45 m，高7.67 m，空车质量223 t，额定载重量326 t。卡车满载的时候在巨大惯性作用下无法向常规车辆那样停下来，所以必须依靠动态制动来对卡车的速度进行控制。

2）哈尔乌素露天煤矿采坑路面复杂，环境恶劣，MT5500 电动轮矿用重型卡车的司机1 天当中会采取上百次动态制动，对于电气元件特别是制动回路的元件的使用寿命会产生极大的考验，尤其是接触器B1、B2、B3 和对应的每一个反馈触点，频繁的投入电制动导致接触器动触头和静触头不断的吸合、断开，让接触器触头表面变得不平整，出现黏连拉弧现象，同时反馈触点也会频繁吸合断开，造成接触面氧化，导电性变差，进而影响接触器吸合。而一旦不能及时的更换这些有隐患触点，就会在行驶中造成接触器触头彻底黏死。

3）MT5500 电动轮矿用重型自卸卡车在碰到意外情况时司机连续的高频率的投入动态制动也会导致接触器触头表面过热发生黏死情况，此时如果司机未及时采取措施，继续让主发电机发电，会由接触器黏死引起电气柜起火，进一步发生火灾。造成接触器彻底烧坏以及连接接触器的大线和电容也会被烧毁。火势得不到有效控制的话，甚至会造成接触器B1上方的瞬态斩波器被烧毁，邻近相位模块由于通过的是大电流大电压，也会被引发电气火灾，造成更大的损失。

3 MT5500 矿用重型卡车制动系统的改造方案

随着MT5500 矿用重型卡车使用年限的增加，配件老化，在动态制动时候接触器容易黏连而引发电气火灾。由于动态制动的特殊功性，不能对接触器直接进行电气改造，所以着手进行因接触器故障发生后，避免火灾火情的扩大而导致损失，卡车的3 个接触器位于电气柜中左下方，空间狭小，还安装了较多电气元器件，有滤波电阻电容，途经此处的动力总成线束，瞬态斩波器和左右A 相相位模块，其中1 个接触器一旦着火，附近的这些元器件很容易引发更大的火灾，造成巨大的经济损失。

1）MT5500 电动轮矿用自卸卡车电制动系统升级改造思路。MT5500 矿用重型卡车电制动系统改造思路，就是不让接触器与其他电气元器件有直接接触的地方，进行位置迁移，将接触器工作的位置移动到空间大，视眼开阔，操作方便，通风良好不聚热的地方，同时接触器B1、B2、B3 之间加装防火隔板，避免单个接触器粘连着火引发旁边接触器着火。改造后的接触器柜体开门方式采用上翻和侧外翻相结合[7]，当发生电气起火时候能够快速开启实施灭火。

2）MT5500 电动轮矿用自卸卡车电制动系统具体改造步骤。①准备1 个90 cm×70 cm×50 cm 金属箱体，能够容放3 个接触器总成，准备6 根带接头的动力总成线束，控制线束若干，准备2 张70 cm×50 cm防火隔板，将接触器两两隔开；②金属箱体放置在卡车甲板右前方，距离右侧边缘1.8 m，距离正前方0.1 m；③将电气柜中原有的接触器动力线束和反馈控制线束分解开，移动至金属箱体内；④连接接触器B1 大线102 和107，接触器B2 大线102 和108，接触器B3 大线102 和109 的动力总成线束，接触器B1 的反馈控制线束从TB7R 对应连接，接触器B2和B3 反馈控制线束从TB7L 对应连接[8]；⑤线路连接完成后，运用万用表对线路进行校对测量；⑥通电测试连接电脑手动依次吸合接触器B1、B2、B3，电脑测试通过后试车运行。

4 试验效果

2018 年春季开始对哈尔乌素露天煤矿23＃MT5500电动轮矿用重型自卸卡车电制动系统的线路升级改造，改造后经近3 年多的跟踪运行，在安全方面，到目前为止未发生过人生伤害事故，也未发生过一般以上电气火灾事故。在经济成本方面，MT5500 电动轮矿用自卸卡车电制动系统回路中，接触器，瞬态斩波器，滤波电阻电容，A 相相位模块，反馈开关，动力线束，控制线束等易损坏部件加在一起约200 万，发生1 次重大电气火灾就会损失将近200 万元，相反只要避免1 次重大电气火灾就能为公司节约这么多开支，充分证明了MT5500 电动轮矿用卡车电制动系统线路升级改造是成功的，完全达到了设计目的。

5 结语

当MT5500 卡车重载下坡时连续动态制动情况下，容易造成卡车接触器黏连着火，如果采取措施不及时，会导致动力总成线束烧坏，电容烧毁、瞬态斩波器烧毁、甚至还有上方的相位模块被高温烧坏，当司机不了解电气柜内部情况下，贸然打开电气柜门，有可能导致司机被电弧击伤，或者被电气柜门烫伤，同时也给后续的维修工作增加了难度。通过对MT5500 卡车电制动的升级改造后，对司机的安全有了一定的保障，避免了大范围火灾的发生，减少维修工的劳动强度，缩短了检修时间，大大提高了设备的出动率，进一步节约成本。