淺論煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置

【摘要】目前，隨著我國大力發(fā)展科學(xué)新技術(shù)，促使了我國的工藝機(jī)械化技術(shù)水平得到大幅度的提升，我國煤礦中的機(jī)械化水平得到了極為顯著的提高。煤炭的開采強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)了，且有效的推進(jìn)了開采速度。但是由于煤礦開采過程中的工作環(huán)境十分惡劣，煤巖強(qiáng)度大，質(zhì)地堅硬，且在開采過程中時刻都會有爆炸、電機(jī)過流、短路、斷相、絕緣老化等事故發(fā)生，故需要對掘進(jìn)機(jī)設(shè)計專用的高標(biāo)準(zhǔn)全方位的綜合保護(hù)裝置。

【關(guān)鍵詞】煤礦；掘進(jìn)機(jī)；綜合保護(hù)裝置

我國是煤炭大國，煤炭產(chǎn)量居全球之首。在數(shù)十年的大力發(fā)展科學(xué)新技術(shù)的號召之下，我國的煤炭機(jī)械行業(yè)獲得了長遠(yuǎn)的又快又好發(fā)展，科學(xué)完整的煤炭開采的機(jī)械裝備的制造體系也初步完成，整個開采施工專業(yè)化程度得到了明顯的提升。但是由于煤礦所在的環(huán)境限制，使得掘進(jìn)機(jī)在開采過程中存在很多的安全隱患。在煤礦掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時對各個安全隱患進(jìn)行檢測、預(yù)防是極為重要的，煤礦掘進(jìn)機(jī)的專用綜合保護(hù)裝置主要工作就是對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，對安全隱患進(jìn)行排查，一旦出現(xiàn)危險事故能夠及時做出預(yù)警和做出相應(yīng)的應(yīng)急措施。

1、煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的主要保護(hù)形式

掘進(jìn)機(jī)的電動機(jī)是煤礦掘進(jìn)機(jī)中的專用綜合保護(hù)裝置的主要保護(hù)對象。大多數(shù)的煤礦掘進(jìn)機(jī)的電動機(jī)都是選擇礦井專用的隔爆型三相異步電動機(jī)，該三相異步電動機(jī)和液壓傳動系統(tǒng)相互配合操作，能夠非常流暢地完成掘進(jìn)機(jī)在煤礦中采煤時所需要的各種生產(chǎn)作業(yè)。其作用等同于人類的心臟的三相異步電動機(jī)在掘進(jìn)過程中的實際運轉(zhuǎn)情況和掘進(jìn)機(jī)的工作性能有著極為密切的聯(lián)系，所以，綜合保護(hù)裝置會針對電動機(jī)而給予非常特別的保護(hù)。在確保電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)的同時，綜合保護(hù)裝置還有很多根據(jù)掘進(jìn)機(jī)實際工作情況而制定的重要保護(hù)形式。

1.1粘連保護(hù)裝置：煤礦掘進(jìn)機(jī)專用的綜合保護(hù)裝置可以在掘進(jìn)機(jī)開機(jī)啟動之前和關(guān)機(jī)之后對真空接觸器主觸點進(jìn)行檢測，以此來保證在停機(jī)時機(jī)內(nèi)一定無電流。

1.2漏電閉鎖裝置：在煤礦掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)中，如果保護(hù)裝置中的漏電閉鎖裝置檢測到主電路單相發(fā)生對地絕緣現(xiàn)象，保護(hù)措施就會立刻啟動，使得整個電氣系統(tǒng)中的電阻值都低于規(guī)定值，確保電機(jī)無法啟動，而不會造成生命財產(chǎn)安全損失，同時也確保了掘進(jìn)機(jī)的安全。

1.3漏電保護(hù)裝置：當(dāng)AC220V、AC24V、AC120V這三條低壓線路被檢測到其相對于地面的絕緣能力均低于正常運行所規(guī)定的最小值的時候，漏電保護(hù)裝置就會執(zhí)行保護(hù)措施，顯示漏電信號。

1.4電動機(jī)溫度保護(hù)裝置：一旦出現(xiàn)油泵或者截割電動機(jī)的繞組所安裝的溫度冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是由于周圍的環(huán)境溫度過高使得電動機(jī)繞組周圍的溫度持續(xù)上升直到155℃從而觸發(fā)了電動機(jī)繞組中的溫度繼電器發(fā)出報警信號從而調(diào)動終端的計算機(jī)中存儲的程序來使油泵或者截割電機(jī)停止運行。直到電動機(jī)冷卻，系統(tǒng)自動啟動程序。

1.5門閉鎖保護(hù)裝置：確保只有在門被關(guān)嚴(yán)實的情況下才可以進(jìn)行電能輸送，使得電動機(jī)開機(jī)從而正常運行，進(jìn)而有效避免了有些工人由于過于粗心或者其他原因在井下違規(guī)作業(yè)。

1.6聯(lián)鎖保護(hù)裝置：由于有了連鎖保護(hù)裝置，整個煤礦掘進(jìn)機(jī)的各個系統(tǒng)的電動機(jī)啟動均有嚴(yán)格的流程。為了確保整個保護(hù)裝置的保護(hù)系統(tǒng)正常運行，只有在油泵的電動機(jī)啟動之后，才能夠?qū)⑵渌姍C(jī)啟動。

1.7瓦斯閉鎖保護(hù)裝置：當(dāng)使用檢測儀檢測到礦井中的瓦斯含量達(dá)到1%時，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)動從而發(fā)出報警信號；如果在報警之后，仍然沒有采取任何措施，從而使得瓦斯含量超過1.5%時，系統(tǒng)程序就會自動切換至將前級電源切斷的命令。

1.8對稱故障保護(hù)裝置：對稱故障主要有對稱過載、對稱穩(wěn)態(tài)短路、堵轉(zhuǎn)等，一旦發(fā)生對稱故障，電動機(jī)中的電流就會急劇增加，從而使得電機(jī)的負(fù)荷加大直到電動機(jī)的繞組發(fā)熱甚至燒毀。故而在發(fā)生對稱故障時，必須要及時采取相應(yīng)措施確保電動機(jī)的繞組不被燒壞。

1.9不對稱故障保護(hù)裝置：斷相、不平衡運行、匝間短路、相短路、接地短路等被稱為電動機(jī)的不對稱故障。不對稱故障導(dǎo)致的電流急劇增大增使得電機(jī)發(fā)熱，以及產(chǎn)生的負(fù)序效應(yīng)也會對電動機(jī)的使用帶來極為嚴(yán)重的安全隱患。故采用不對稱故障保護(hù)裝置對于電機(jī)的安全使用時極大的保障。

2、掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的硬件設(shè)計

煤礦掘進(jìn)機(jī)專業(yè)綜合保護(hù)裝置的硬件設(shè)計要求在確保運行可靠的情況下盡量簡單。在實際設(shè)計中使用模塊化的設(shè)計思想，將整個設(shè)計的程序分為不同的模塊來進(jìn)行編寫，將極為重要的控制程序讀寫到C8051F020單片機(jī)中，使用獨立模塊將外圍電路和控制核心連接起來，使其實現(xiàn)各自所對應(yīng)的功能。并選用8051來分擔(dān)CPU的負(fù)擔(dān)，該單片機(jī)進(jìn)行負(fù)責(zé)執(zhí)行整個鍵盤的掃描程序、人和電腦進(jìn)行對話的對話框的程序、LCD顯示及和負(fù)責(zé)核心控制的C8051F020單片機(jī)進(jìn)行通信等對執(zhí)行程序沒有較高的實時性的部分程序。例如，電動機(jī)的三相線電流、電壓分別使用電流互感器和電壓互感器來進(jìn)行實時監(jiān)控；對于內(nèi)部的真空接觸器，必須要嚴(yán)防其漏電，一旦漏電，后果不堪設(shè)想，在實際的施工作業(yè)中，通常采用粘著漏電檢測電路來進(jìn)行實時監(jiān)控。在整個漏電檢測電路中，不止有粘著漏電檢測電路，還有低壓漏電檢測電路，它通常是用于檢測電鈴和照明燈等用電器的漏電情況。使用燃?xì)獗砗凸β蕚鞲衅鲗γ旱V內(nèi)的甲烷氣體濃度進(jìn)行檢測等等，在實際生產(chǎn)作業(yè)中，一旦發(fā)生故障，C8051F020單片機(jī)就會立即發(fā)出相應(yīng)的報警信號，并跳轉(zhuǎn)至計算機(jī)中所設(shè)置的相應(yīng)中斷程序，來保障生產(chǎn)安全；如果沒有發(fā)生任何故障，就說明挖掘機(jī)處于安全作業(yè)狀態(tài)之下，則將此時的信號進(jìn)行采集、顯示和存儲，以便于研究分析。

3、煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的軟件設(shè)計

煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的軟件設(shè)計包括保護(hù)軟件設(shè)計和人機(jī)接口軟件設(shè)計兩大組成部分。保護(hù)軟件使用C51語言寫在C8051F020的芯片上，人機(jī)接口軟件則使用A51語言選用8051單片機(jī)。將各個程序分模塊的輸入到響應(yīng)的芯片中，使其執(zhí)行其相對應(yīng)的功能。例如：中斷程序會自動完成對電壓、電流信號的采集，并通過電流和電壓的采樣值計算溫升與電阻值，獲得電動機(jī)的溫度檢測和絕緣檢測情況。最后，再計算通過各種保護(hù)程序采集的各通道的數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障判斷；如果發(fā)生故障，則響應(yīng)中斷，執(zhí)行單片機(jī)中所設(shè)置的保護(hù)程序，如果沒有發(fā)生故障，則就不會產(chǎn)生中斷響應(yīng)，程序正常運行。

4、小結(jié)

由于在煤礦的掘進(jìn)機(jī)中，其電氣系統(tǒng)復(fù)雜，且受到極為復(fù)雜的電磁環(huán)境干擾，是整個掘進(jìn)機(jī)中最易產(chǎn)生故障的系統(tǒng)。故而，煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置最終主要是保護(hù)煤礦掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)。為了保證裝置能在在煤礦中作業(yè)時能夠運行可靠，在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，首要考慮的就是掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)的具體情況，并將其和工程實際相結(jié)合，使其功能更加完善。故在進(jìn)行保護(hù)裝置的硬件和軟件設(shè)計中，必須對各項因素進(jìn)行綜合考慮，讓掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置受到周圍環(huán)境的干擾影響達(dá)到最小狀態(tài)。

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