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水平定向鉆機電氣控制系統(tǒng)故障排查

文檔作者：李根營張力李靜		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月03日
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58 工程機械與維修
技術·維修TECHNOLOGY &amp;amp; MAINTENANCE
1. 故障現(xiàn)象
1 臺HDD6000 型600t 水平定向鉆機鉆進施工
時，其控制器的顯示器突然顯示故障，動力頭推拉、
鉆桿旋轉及履帶行走等均無動作。控制器所有脈
寬調制信號（PWM 信號）均無輸出。除動力頭頂
進與回拉的高速Ⅲ擋動作輸出信號異常外，控制
器其他開關量（DC 信號）輸出信號均正常。
2. 控制原理及功能
（1）原理
該水平定向鉆機動力頭的推拉、鉆桿旋轉及
鉆機的前后行走等由電控系統(tǒng)控制，其原理如附
圖所示。
動力頭前部設有鉆鋌，鉆鋌連接鉆桿，動力
頭通過鉆鋌帶動鉆桿旋轉。動力頭可在鉆架上前、
后滑動，動力頭頂進或回拉帶動鉆桿頂進、回拉。
水平定向鉆機電氣控制系統(tǒng)故障排查
■ 李根營 張力 李靜
動力頭的頂進、回拉由推拉速度調節(jié)鈕、推拉手
柄控制，鉆桿的旋轉由旋轉速度調節(jié)鈕、旋轉手
柄控制。當需要動力頭頂進或回拉時，用推拉速
度調節(jié)鈕設定好推拉速度后，操縱推拉手柄，動
力頭即可頂進或回拉。當需要鉆桿旋轉時，用旋
轉速度調節(jié)鈕設定好鉆桿旋轉速度后，操縱旋轉
手柄，動力頭即可通過鉆鋌帶動鉆桿旋轉。左、右
行走手柄控制鉆機左、右履帶的前進與后退。為
了適應復雜地下鉆進工況，該水平定向鉆機設置
多種動力頭推拉運行速度及鉆桿左、右旋轉速度。
（2）功能
推拉泵及旋轉泵調速 推拉手柄4 及旋轉手
柄5 通過控制器1 對Y21a 頂進閥、Y21b 回拉閥
及Y13a 左旋閥、Y13b 右旋閥發(fā)出PWM 控制信
號，從而控制推拉泵及旋轉泵。向前推或向后拉
推拉手柄4 或旋轉手柄5 的行程越大，推拉手柄
HDD6000 型水平定向鉆機電器控制系統(tǒng)原理
1. 控制器 2. 顯示器 3. 停鉆按鈕 4. 推拉手柄 5. 旋轉手柄 6. 推拉速度調節(jié)鈕 7. 旋轉速度調節(jié)鈕
8. 左行走手柄 9. 右行走手柄 Y21a——頂進閥 Y21b——回拉閥 Y13a——左旋閥
Y13b——右旋閥 Y20a——左前進閥 Y20b——左后退閥 Y18a——右前進閥 Y18b——右后退閥
Y1 ～ Y4——鉆桿旋轉馬達電磁閥 Y5 ～ 10Y——動力頭推拉馬達電磁閥
1 2
24V+
Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10
Y21a Y21b Y13a Y13bY20aY20bY18aY18a
3 4 5 6 7 8 9
萬方數(shù)據(jù)
CM&amp;amp;M 2017.03 59
4 或旋轉手柄5 的S 端輸出到控制器1
的169 或170 端的電壓越大，控制器1
的154 端、178 端、149 端或173 端輸出
至Y21a 頂進閥、Y21b 回拉閥或Y13a 左
旋閥、Y13b 右旋閥的PWM 電流信號越
大，其閥口開度越大，控制推拉泵及旋
轉泵排出的油液越多，推拉馬達或旋轉
馬達旋轉的越快。
推拉馬達及旋轉馬達調速 當需要
水平定向鉆機動力頭以更高的頂進、回
拉速度或需要鉆桿以更高的旋轉速度工
作時，在操縱推拉手柄4 及旋轉手柄5
前，順時針轉動推拉速度調節(jié)旋鈕6 或
旋轉速度調節(jié)旋鈕7，通過控制器1 控
制Y5 ～ 10Y 動力頭推拉馬達電磁閥及
Y1 ～ Y4 鉆桿旋轉馬達電磁閥得電數(shù)量
（開關量）的不同組合，控制動力頭推
拉馬達推拉、旋轉馬達旋轉。其馬達電
磁閥得電數(shù)量越多，處于小排量高速工
作狀態(tài)的馬達數(shù)量也越多，馬達旋轉的
越快，推拉及旋轉速度越快。
推拉速度調節(jié)旋鈕通過控制器1 對
Y5 ～ 10Y 動力頭推拉馬達電磁閥產(chǎn)生
3 種推拉速度：順時針轉動推拉速度調
節(jié)旋鈕至Ⅰ擋時，馬達電磁閥Y5 及Y6
得電（2 個），動力頭以高速Ⅰ擋頂進
或回拉；向右旋轉Ⅱ擋時，馬達電磁閥
Y5、Y6、Y7、Y8 得電（4 個），動力
頭以高速Ⅱ擋頂進或回拉；向右旋轉Ⅲ
擋時，馬達電磁閥Y5、Y6、Y7、Y8、
Y9、Y10 得電（全部），動力頭以高速
Ⅲ擋頂進或回拉。
旋轉速度調節(jié)旋鈕通過控制器1 對
Y1 ～ Y4 鉆桿旋轉馬達電磁閥產(chǎn)生4 種
旋轉速度：向右旋轉鉆桿旋轉速度調節(jié)
旋鈕至Ⅰ擋時，馬達電磁閥Y1 得電（1
個），鉆桿以高速Ⅰ擋旋轉；向右旋轉
至Ⅱ擋時，馬達電磁閥Y1、Y2得電（2個），
鉆桿以高速Ⅱ擋旋轉；向右旋轉至Ⅲ擋
時，馬達電磁閥Y1、Y2、Y3 得電（3 個），
鉆桿以高速至Ⅲ擋旋轉；向右旋轉至Ⅳ
擋時，馬達電磁閥Y1、Y2、Y3、Y4 得
電（4 個），鉆桿以高速Ⅳ擋旋轉。
鉆機行走 左、右履帶行走手柄
（8、9） 通過控制器1 控制Y20a、
Y20b、Y18a、Y18b 行走電磁閥（PWM
信號），從而控制左、右行走泵。當鉆機
需要轉移工地行走時，將操作箱上的工作
/ 行走轉換開關撥到行走位置，操縱左、
右行走手柄（8、9），便可控制鉆機左、
右履帶的前進與后退，使鉆機行走或轉向。
監(jiān)視與急停 控制器1 檢測的輸入
與輸出數(shù)據(jù)，通過215 與216 端傳輸?shù)?
顯示器2，用于顯示水平定向鉆的控制
狀況，便于操作人員觀察水平定向鉆機
的運行情況，還可顯示控制系統(tǒng)是否有
故障。為了保證通訊控制系統(tǒng)安全及
穩(wěn)定，控制器1 的215、216 端與顯示
器的CAN H 與CAN L 端分別并接有
120Ω 的電阻。
若水平定向鉆機出現(xiàn)危險，操縱停鉆
按鈕3，可使動力頭停止頂進和回拉，并
停止鉆桿旋轉及履帶行走。
3. 故障排查
根據(jù)水平定向鉆機動力頭推拉及鉆
桿旋轉的控制原理分析，由于控制器控
制的PWM 信號（脈寬調整信號）均無
動作，初步懷疑控制器端口損壞，更換
新的控制器后，故障依舊。隨即懷疑控
制器255 端輸出的5V 電源+ 及146 端
或連接停鉆按鈕的158 端可能有問題，
并逐步進行了以下排查。
（1）檢測電源
將萬用電表紅表筆與黑表筆分別接
控制器255 及146 端，測得控制器輸出
的直流電壓為5V，這說明推拉手柄、
旋轉手柄、推拉速度調節(jié)旋鈕、旋轉速
度調節(jié)旋鈕、左右履帶行走手柄的供電
電源正常。
（2）檢測輸入端
將萬用電表紅表筆分別接控制器
169、170、119、120、164、166 端，將
黑表筆接控制器146 端，分別前、后推
動推拉手柄、旋轉手柄、左履帶行走手
柄、右履帶行走手柄，順時針轉動推拉
速度調節(jié)旋鈕、旋轉速度調節(jié)旋鈕，均
能測得直流電壓為0 ～ 5V 之間變化，
這說明推拉手柄、旋轉手柄、推拉速度
調節(jié)旋鈕、旋轉速度調節(jié)旋鈕、左履帶
行走手柄、右履帶行走手柄輸入到控制
器的電壓信號變化正常。
（3）檢測停鉆按鈕
將萬用電表紅表筆與黑表筆分別
接控制器158 及146 端，測得懸空時直
流電壓為3V 左右，連接停鉆按鈕時為
0V，此時顯示器顯示的端子輸入電壓
信號與用萬用表測得的結果一致，這說
明停鉆按鈕線路正常。
（4）檢測PWM 信號輸出
將萬用電表紅表筆分別接控制器
154、178、149、173 端，將黑表筆接地，
分別前、后推動推拉手柄、旋轉手柄，
均無直流電壓變化。將操作箱上的工作/
行走轉換開關打到行走位置，將紅表筆分
別接控制器151、175、152、176 端，將黑
表筆接地，前、后推動左行走手柄、右行
走手柄，均無直流電壓變化，通過顯示器
顯示的上述端子輸出的電流也為0。
（5）檢測開關量信號輸出
將萬用電表紅表筆分別接控制器
190、189、194、193、243、241 端，
將黑表筆接地，順時針旋轉推拉速度調
節(jié)旋鈕，動力頭前推或回拉Ⅰ擋時，控
制器190、189 端有24V 電壓輸出，此
時動力頭推拉馬達電磁閥Y5 及Y6 有
24V 電壓，動力頭推拉馬達電磁閥Y9
也有24V 電壓；動力頭前推或回拉Ⅱ
擋時， 控制器190、189、194、193 端
有24V 電壓輸出，此時動力頭推拉馬
達電磁閥Y5、Y6、Y7、Y8 有電24V
電壓，動力頭推拉馬達電磁閥Y9 仍有
24V 電壓；動力頭前推或回拉Ⅲ擋時，
控制器190、189、194、193、241 端有
24V 電壓輸出，此時動力頭推拉馬達電
磁閥Y5、Y6、Y7、Y8、Y10 有24V 電壓；
而Y9 仍有24V 電壓。
（6）確定故障點
以上檢測說明，控制器243 端到動
力頭推拉馬達電磁閥Y9 之間的線路連
有24V 電壓。經(jīng)仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，動
力頭推拉馬達電磁閥Y9 的信號線與水
平定向鉆機壓力傳感器的24V 電源線
因擠壓連在一起，造成控制器自行開啟
了端口保護功能，導致無信號輸出。
對以上線路修復后，所有PWM 輸
出信號（脈寬調整信號）均正常?，F(xiàn)場跟
蹤該鉆機施工2 天，所有動作均正常?！?
（作者地址：江蘇省徐州市經(jīng)濟技術開發(fā)
區(qū)工業(yè)一區(qū)馱藍山路36 號 徐工基礎工程
機械有限公司技術中心 221004）
萬方數(shù)據(jù)

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