淺析現(xiàn)代化礦山綜采機的先進性

【摘要】現(xiàn)代化礦山，先進的綜采裝備電牽引采煤機，采用了先進的電氣系統(tǒng)，計算機控制的可編程---PLC控制。PLC根據(jù)各種輸入狀態(tài)，經(jīng)過邏輯運算和邏輯判斷，得出控制輸出，并進行輸出實施控制檢測。PLC與GOT顯示器的聯(lián)用，達到了人機界面交流。把整臺采煤機的電器控制系統(tǒng)的運行狀況、及各種故障均顯示在屏幕上，從而，縮短了人工的查詢故障點的時間。人機界面液晶顯示器，為現(xiàn)代化采煤工作面的原煤產(chǎn)量、倍加了馬力。PLC的使用，已成為過去的普采與現(xiàn)代化綜采之間，劃時代的革新。

加快煤炭技工步伐，并不斷適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展的需求，加速煤炭工業(yè)先進裝備的應(yīng)用，促進煤炭工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步?，F(xiàn)代化的綜采裝備，能全程運行跟蹤、安全監(jiān)控，使技工縮短故障處理的時間，精確的診斷故障，優(yōu)質(zhì)、快速的排除故障。

【關(guān)鍵詞】先進性；革新；診斷

1、采煤機的控制結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)代化礦山中電牽引采煤機，是一種多電機驅(qū)動，橫向布置的交流電牽引控制式，其截割各有一臺交流水冷電動機單獨驅(qū)動，油泵電機擔負著左右搖臂的調(diào)高與電磁閘的制動工作，牽引部由兩臺交流電動機單獨驅(qū)動.左右牽引電機均采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。整機分為電器控制系統(tǒng)，左右牽引部與左右截割部系統(tǒng)。電控箱的電氣控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、再生制動系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、及顯示系統(tǒng)等幾個部分組成。它采用了先進的變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)，并與GOT人機界面相結(jié)合，同時還增加了逆變技術(shù)，遙控系統(tǒng)。從而使得采煤機具有控制操作更加靈敏可靠，調(diào)速范圍廣，牽引能力大，防滑能力強等特點。

采機的電器控制箱集多種控制裝置于一起，均布置在此箱內(nèi)。當采煤機需要行走時，手動外部模擬信號，先傳遞給中心控制裝置PLC，經(jīng)過它的運算處理，責(zé)令執(zhí)行繼電器工作，使牽引機構(gòu)解鎖，從而使得制動電磁閥打開，待以正常牽引。當采煤機出現(xiàn)異?；蛞蚬释C時，制動電磁閥因失電復(fù)位，從而使運行中的采煤機自行制動，停止牽引防止下滑。采煤機的動力源來自，控制箱內(nèi)的磁力啟動器，通過遠程控制，在采煤機上完成采煤機的啟動和停止，同時利用磁力啟動器的遠程控制，在采煤機上完成刮板運輸機的停止。外部控制信號的輸入分為三部分，一、電控箱門上設(shè)置了手動按鈕，手動信號輸入，二、左右端頭按鈕站，三、是遙控器控制——60米范圍內(nèi)均有效。以上三部分手動信號皆可直接輸入，均可完成牽引方向的給定，牽引速度的調(diào)節(jié)，以及左右搖臂的升降。兩臺截煤電機的溫度保護，及兩臺行走電機的電流保護，將適時的把檢測到的信號送到PLC檢測運算，并與所設(shè)定的安全數(shù)據(jù)比對，若有差距，將出現(xiàn)報警或斷電。電控箱控制系統(tǒng)的組成由：控制變壓器，高、低壓熔斷器、控制電源盒、本安電源信號轉(zhuǎn)換控制器等部件組成。

2、變頻器的原理與先進性

變頻調(diào)速系統(tǒng)均采用整體安裝形式，作為采煤機控制牽引部電機的調(diào)速驅(qū)動裝置，變頻器的工作原理是：先將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后在把直流電變?yōu)榭烧{(diào)速的交流電。在采煤機的控制箱內(nèi)，動力源由動力變壓器經(jīng)交流接觸器共給。變頻器的輸入端經(jīng)大功率二極管組成的橋式整流電路，經(jīng)過阻容保護、平波電抗器、以及直流接觸器并聯(lián)的限流電阻向濾波電容充電，充電開始時，由于電流較大，所以，限流電阻首先向電容充電，當電流小到一定程度時，直流接觸器吸合，將限流電阻端接，此時電路建立起穩(wěn)定的直流電壓，再經(jīng)過逆變電路，將直流電變?yōu)樽冾l、變壓的交流電。

當采煤機沿傾角大的工作面下行而滑動時，或者，減速時間太短時，牽引電動機瞬間工作于發(fā)電狀態(tài)，電機能量通過回饋二極管回饋給變頻器中間直流回路，當變頻器中間直流回路的電壓值高于內(nèi)部整定值時，逆變系統(tǒng)開始工作，將變頻器直流環(huán)節(jié)積蓄的能量通過逆變返回到電網(wǎng)，使電動機處于制動狀態(tài)，有效地抵制了機器的下滑。同時，電機回饋的能量返回至電網(wǎng)再利用，并且有效的保護了變頻器的正常工作。變頻器的使用，在機電行列中，對異步電動機的啟動又升華了一個檔次，而且還節(jié)省了一部分電能。在過去的時間里，由于科學(xué)技術(shù)不發(fā)達，所生產(chǎn)的晶閘管及一些半導(dǎo)體元件由于質(zhì)量不過關(guān)而用不住。對異步電動機的調(diào)速，部分采用電阻限流啟動，而電阻在電路中又是耗能元件，雖然達到了調(diào)速的目的，但是，卻浪費了一部分電能，再者，電阻調(diào)速的電動機，啟動轉(zhuǎn)矩小，適用于小功率，輕載啟動。而變頻調(diào)速啟動，采用的是雙閉環(huán)，由大功率的晶體閘流管控制。電流、電壓與頻率將隨著閘門的緩緩開啟，使異步電動機穩(wěn)步啟動。其主要優(yōu)點是：啟動轉(zhuǎn)矩大，加速力矩快，起步平穩(wěn)，實現(xiàn)了恒功率調(diào)速，而且，還能積蓄能量返回到電網(wǎng)重新利用。

2.1變頻器的穩(wěn)態(tài)工作

變頻器的驅(qū)動，首先把手動模擬信號送至PLC，然后PLC的執(zhí)行繼電器動作，其中模擬信號分左右兩種，來控制行走電機的左右方向，它的左右方向由PLC的執(zhí)行元件把信號傳遞給變頻器內(nèi)的中央處理器“CPU”，“CPU”經(jīng)過運算處理，然后發(fā)出指令，變頻器開始工作。電動機轉(zhuǎn)速的快慢，是由速度控制模塊4D/A控制，其主要任務(wù)是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后送至“CPU”，適時地對行走電機的速度進行輸出控制。

采煤機用變頻器，是以半導(dǎo)體元件為核心而構(gòu)成的靜止機器，為了防止由于溫度、潮濕、灰塵、污垢等環(huán)境的惡劣情況，引起的元件老化、壽命短等原因，必須進行日常的檢查與維護。變頻器工作的特點是必須在清潔的狀態(tài)下工作，其中還有部分大功耗的管子，在工作時本身發(fā)出熱量，必須經(jīng)過冷卻風(fēng)扇的強制風(fēng)冷或水冷方能正常工作。否則，溫度傳感器把超溫信號送至PLC，致使保護動作，從而使運行中的變頻器停止輸出。當變頻器輸出電流達到或超過額定電流的150%時，保護回路動作，停止變頻器的輸出，如果來自電機的再生能量使變頻器內(nèi)部直流回路電壓上升，達到或超過規(guī)定值，保護回路動作，停止變頻器的輸出。其中變頻器的電子保護功能能檢測定速運行時，若因冷卻功能降低時引起電機過熱，當達到預(yù)值85%，即可顯示報警，當達到額定值時，保護回路動作，切斷輸出回路。若變頻器電流、電壓降低，控制回路將不能正常工作，致使電機轉(zhuǎn)矩降低或溫度上升，因此，當電源電壓降至20%左右時，低壓保護功能將自動切斷負載，停止變頻器輸出。若變頻器輸出側(cè)發(fā)生接地或漏電時，或接地電阻發(fā)生故障時保護功能將馬上停止輸出，特別是在恒速運行割煤的時候，變頻器內(nèi)部能自動調(diào)整電流的大小，若電流超過變頻器額定輸出電流時，此時保護功能將自動降低輸出頻率，進而使負載電流減小，以防止變頻器出現(xiàn)過電流跳閘，影響生產(chǎn)。變頻器的保護功能，靈敏度非常高，當保護功能動作時，必須采取正確的措施診斷處理，然后復(fù)位變頻器，否則變頻器不能重新啟動，致使采煤機停止運行。

3、結(jié)論

現(xiàn)代化的綜采礦山，離不開現(xiàn)代化的綜采裝備。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展，現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，在綜采機的結(jié)構(gòu)與設(shè)計中，電器控制系統(tǒng)已成為重要的、先進型的組成部分，而且，它將隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展也逐漸在改革創(chuàng)新?，F(xiàn)代化的綜采機-380采煤機就是綠色設(shè)計、綠色生產(chǎn)，是當今行業(yè)之標準，是現(xiàn)代化礦山發(fā)展與應(yīng)用的必然結(jié)果。

參考文獻

[1]張永豐.電力拖動與自動控制.北京機械工業(yè)出版社，1979年

[2]姚林中.電力拖動.北京勞動人事出版社，1990年