礦用設(shè)備可靠性與抗干擾技術(shù)研究

田 勇

（吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022）

煤礦用電氣設(shè)備在應(yīng)用過程中一定要滿足爆炸性氣體環(huán)境下電氣防爆的需求和安全標(biāo)準(zhǔn)。需要用的煤礦用電氣設(shè)備在應(yīng)用之前一定要完成有關(guān)機(jī)構(gòu)規(guī)定的爆炸實(shí)驗(yàn)以及火花實(shí)驗(yàn)，確保其在日后使用過程中具有足夠的安全性，避免礦內(nèi)事故的發(fā)生。

2 煤礦用電氣防爆技術(shù)

礦井下通常布滿了瓦斯和爆炸性煤塵，對(duì)于人們來說危險(xiǎn)性很大，屬于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境。在這一環(huán)境中火花或者高溫都會(huì)很容易點(diǎn)燃瓦斯以及煤塵，很有可能釀成重大安全事故，帶來人們的生命參禪筍是。所以在爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境中使用的電氣設(shè)備一定是通過了特殊設(shè)計(jì)具有特殊防暴措施的設(shè)備，能夠確保煤礦用電氣設(shè)備在運(yùn)行過程甚至是電路故障的情況下能夠正常工作且不會(huì)引起火花或者高溫導(dǎo)致爆炸。采煤機(jī)在工作過程中需要進(jìn)行采煤工作面設(shè)計(jì)，起設(shè)計(jì)制造的過程必需滿足煤礦的防爆要求，確保在正?；钪收系臓顟B(tài)下都不會(huì)引起爆炸。在具體的煤礦用電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)中主要采用兩種防爆形勢(shì)，隔爆式和本質(zhì)安全型。其中用外殼對(duì)爆炸進(jìn)行限制是嘴傳統(tǒng)的方法，這一過程將設(shè)備導(dǎo)電部位放在外殼當(dāng)中，而外部的可燃性氣體通過部件之間進(jìn)入殼內(nèi)，如果內(nèi)部電氣導(dǎo)電部分發(fā)生故障點(diǎn)燃電火花，內(nèi)殼配合棉就會(huì)將火焰和爆炸生成物立刻冷卻到安全溫度避免爆炸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防爆目的，這種方式成為間隙隔爆，這種設(shè)備成為隔爆型電氣設(shè)備。同時(shí)對(duì)于弱電設(shè)備其電路釋放電量一直處于一定范圍之內(nèi)，即使發(fā)生短路斷路也不會(huì)引起爆炸，這種電路和設(shè)備統(tǒng)稱為安全型電路和電氣設(shè)備。同其他防爆設(shè)備相比這種設(shè)備體積小重量輕而且具有很好的防護(hù)要求。但是因?yàn)槟芰肯拗?，該電路設(shè)計(jì)通常設(shè)計(jì)過程中會(huì)對(duì)電感電容的要求比較高，使用限制十分嚴(yán)格。

3 可靠性和抗干擾技術(shù)

采煤機(jī)一般都長(zhǎng)時(shí)間工作于惡劣的條件當(dāng)中，同時(shí)煤機(jī)和周圍的很多有關(guān)協(xié)同設(shè)備都是電磁干擾源，而且干擾強(qiáng)度很高。這就給控制系統(tǒng)的抗干擾能力以及安全性能提出了很高的要求。

（1）電控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)。可靠性作為一門科學(xué)在應(yīng)用過程中一般同實(shí)際結(jié)合在一起，牽涉到的系統(tǒng)方面就是電子控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)的硬件可靠性通常在于電子電路和元器件的控制過程可靠性。要加強(qiáng)這些元件和電路的可靠性，首先可以建立優(yōu)選元器件列表，選擇量產(chǎn)且技術(shù)成熟的元器件，如果價(jià)格合適可以采用金屬以及陶瓷密封的元器件，避免采用塑料封裝元器件。除此之外可以采用降額設(shè)計(jì)來確?？煽啃浴＝殿~就是指元器件實(shí)際操作應(yīng)力小于允許值的設(shè)計(jì)。首先可以選擇比較高額定值的原件，與此同時(shí)還可以采取一些措施確保應(yīng)力不會(huì)過高。降額的方法可以提高設(shè)備可靠性在于其大多數(shù)元器件具有的失效率都隨著承應(yīng)力的減小而逐漸降低，如果進(jìn)行降額設(shè)計(jì)則對(duì)于半導(dǎo)體等元器件可以起到很好的保護(hù)效果

（2）電控系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。電子系統(tǒng)電磁干擾的來源主要是兩個(gè)方面，一方面是系統(tǒng)外部的電磁干擾，通常是以信號(hào)線或者電源線傳導(dǎo)過來的干擾形勢(shì)，或者是輻射進(jìn)系統(tǒng)的干擾。另一方面是電路在工作時(shí)自身產(chǎn)生的干擾。要解決電磁干擾問題，主要可以通過三個(gè)方面入手：首先要切斷干擾傳播的途徑。針對(duì)傳導(dǎo)性干擾可以減少引線，同時(shí)對(duì)無法減少的引線進(jìn)行合理布置，而如果是輻射或者耦合型傳導(dǎo)則可以采取電磁屏蔽或者適當(dāng)?shù)慕拥靥幚?；其次是?qiáng)化敏感元件的干擾承受能力，具體措施可以是輸入阻抗，使用觸發(fā)器等方法；最后是抑制干擾源。在干擾源環(huán)節(jié)采取措施降低干擾，具體方法可以使采用屏蔽或者接地，增加濾波器并遠(yuǎn)離敏感電路等。軟件設(shè)計(jì)的過程中可以采用輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，然后重復(fù)采樣，進(jìn)行多值表決。這樣的系統(tǒng)錯(cuò)誤偵測(cè)和自動(dòng)恢復(fù)可以有效增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

4 礦用設(shè)備防爆型和可靠性的要求

煤礦才用的電氣設(shè)備首先應(yīng)當(dāng)能夠確保滿足煤礦爆炸性氣體環(huán)境中的電氣防爆要求以及有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下就是要通過國(guó)家防爆檢測(cè)以及有關(guān)機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的爆炸實(shí)驗(yàn)和安全火花試驗(yàn)。目前采用的極薄煤層采煤機(jī)適用于狹小空間內(nèi)的采煤工作，設(shè)計(jì)高度通常只有半米，這就導(dǎo)致機(jī)內(nèi)設(shè)備空間狹小，而同時(shí)設(shè)備人員較多，機(jī)器一旦失控就會(huì)造成不可挽回的巨大損失。由于機(jī)器故障導(dǎo)致停機(jī)的時(shí)候，如果不能進(jìn)行快捷方便的檢修，每天帶來的經(jīng)濟(jì)損失可能高達(dá)數(shù)萬。因而著就懟控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及其可靠性、抗干擾性提出了嚴(yán)格要求。在控制系統(tǒng)的設(shè)置當(dāng)中，必需要采用一定的容錯(cuò)設(shè)施，確保操作出現(xiàn)問題也不會(huì)帶來安全性問題。針對(duì)薄煤層采煤機(jī)當(dāng)前工作時(shí)伴隨距略震動(dòng)的現(xiàn)狀，需要聯(lián)合電控系統(tǒng)減震的措施以及抗震強(qiáng)度要求等進(jìn)行解決，比如可以調(diào)控控制系統(tǒng)電路板大小以及電控盒安裝方式等。

5 結(jié)束語

隨著新能源發(fā)展，人們對(duì)礦用設(shè)備的的可靠性和安全性提出了更嚴(yán)格的限制條件，用于煤礦的特殊電氣防爆技術(shù)應(yīng)當(dāng)采用間隙防爆或者本質(zhì)安全電器電路等確保礦用設(shè)備在煤礦粉塵中的安全性。同時(shí)保證采煤機(jī)在惡劣條件下長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)受到電子干擾。礦用設(shè)備的可靠性和抗干擾技術(shù)的提高迫在眉睫，需要各方面有關(guān)人士共同努力。

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