淺析煤礦掘進機電氣系統(tǒng)保護及故障診斷

韓偉

摘 要：從煤礦開發(fā)的角度來說，掘進機在采礦的整個系統(tǒng)內(nèi)占有十分重要的位置，這是因為掘進機可否具有良好的性質(zhì)，在本質(zhì)上決定了煤礦開挖的整體效益。針對煤礦掘進機展開故障診斷，要可以精準判定煤礦掘進機產(chǎn)生故障的部位，再對此加以檢修。當(dāng)前，電氣系統(tǒng)維護和煤礦掘進機的故障判斷得到有效結(jié)合，通過采用信息化技術(shù)和方法來完善電氣系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)。為此，對于煤礦掘進機需要進行多角度故障診斷，科學(xué)選取恰當(dāng)?shù)墓收显\斷方法及措施。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;掘進機;電氣系統(tǒng);維護;故障診斷

中圖分類號：TD421.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0167-02

0 引言

伴隨機械化水平的提高，煤礦開采所要的各種機械設(shè)施也得到了全方位的改善，其中最常見的是煤礦掘進機。但相較于其他故障來說，掘進機極可能表現(xiàn)出比較潛在的故障狀態(tài)，所以也在客觀上加大了故障診斷的困難性。技術(shù)人員若要找出煤礦掘進機某一位置的隱藏故障，就要采取比較繁瑣的診斷流程。所以，煤礦掘進機安裝了復(fù)雜性很高的電氣系統(tǒng)維護，對于不同種類的掘進機故障均要采取針對性的診斷方式，保證從根源上解決故障隱患和安全風(fēng)險。

1 電氣系統(tǒng)的組成部分

煤礦掘進機自身包括了復(fù)雜度很高的自動化結(jié)構(gòu)。在整個電氣系統(tǒng)內(nèi)，典型裝置是顯示箱、操控箱、電機、外圍設(shè)施、電控箱和報警器。簡單的說，對于煤礦掘進機要配備以下電氣系統(tǒng)構(gòu)成部分：

掘進機的操控部分通常情況下設(shè)計成PLC的拓展模塊和主模塊模式，以上部分組成了關(guān)鍵性的電氣控制板塊。簡單的說，主模塊能夠設(shè)計成S7-300的核心結(jié)構(gòu)型號，而與其相應(yīng)的信息量模塊與拓展模塊要銜接在模擬量模塊?；赑LC模塊，電氣系統(tǒng)能夠采用特殊的流程完成邏輯判定，采集并處置實時性的外界信息。在實現(xiàn)整個過程的信號處置后，對于各種類的信號都可以實現(xiàn)完全輸出。另外，中間繼電設(shè)備也能夠用來操控系統(tǒng)內(nèi)的部分電氣構(gòu)件。

掘進機中主回路包含電流傳感儀、阻容吸收設(shè)備、接觸器和熔斷器等。為此，主回路最重要的性能就是操控供電，保證接通電源或是阻斷電源。在整體主回路內(nèi)，阻容吸收設(shè)備可以吸取尖峰的瞬時電壓;而且，電流傳感儀對于整個線路上的電流幅值實現(xiàn)精準檢查，PLC系統(tǒng)接收實時性的測量信號。

另外，電氣系統(tǒng)還包含故障診斷和整體保護。在整體保護中，整體保護涉及故障實驗和溫度保護兩個方面，所以能夠?qū)崿F(xiàn)整個過程的過熱維護、漏電維護與漏電鎖閉等諸多功能。系統(tǒng)依靠顯示屏來呈現(xiàn)故障現(xiàn)狀，對于其中包含的多種故障信號都可以全面輸出。針對工作人員來說，要可以由此判定掘進機遭到故障影響的基本情況，采用特殊方法來解決危險。

2 保護功能的發(fā)揮

在具體生產(chǎn)工作中，許多因素均會干擾掘進機電氣設(shè)備的正常運行，如掘進機電機超載、照明回路出現(xiàn)漏電問題或一些電氣部件受損等，此時，PLC就會智能檢查故障信號，且根據(jù)檢測信號，對掘進機相關(guān)運行構(gòu)件進行操控，使之運行暫停，以更好保護電氣平臺。

數(shù)字量、模擬量和頻率量屬于三種重要的PLC輸入信息，電流傳感儀將對電機的三相電流實現(xiàn)及時測量，且將統(tǒng)一規(guī)范信號輸出，再送往PLC模擬量系統(tǒng)。PLC將拿這一信號值和標準數(shù)值相對比，從而能夠判定電機是否過載和過流，經(jīng)過相互對比三相電流值，能夠判定電機運行是否缺相。如果出現(xiàn)以上情況，要及時延時，令PLC操控的繼電器排出，最后排出接觸線圈，阻斷觸點，阻斷電動機電源，能達到保護電機的效果。

保護電機不僅要保護其過載、過流以及缺相，還應(yīng)保護其漏電及過熱。開啟電機之前，能加上直流電源質(zhì)檢測回路，以對其進行漏電閉鎖檢查，如果這時電機主回路絕緣相較于保護運動時過低，就會阻斷整體保護模塊中電路的每個保護節(jié)點，PLC模塊掃描其數(shù)字量輸入接口后，將找到這一故障，從而操控電機線路不讓其開啟。電機在工作環(huán)節(jié)，保護模塊將通過持續(xù)檢查電機定子繞組內(nèi)的熱敏電阻，以維護電機。如果熱敏電阻阻值大于設(shè)定值，保護電路將實現(xiàn)保護，阻斷相關(guān)節(jié)點，令電機暫停。

掘進機電氣結(jié)構(gòu)，除了以上對電機能進行多種保護外，而且還可以提供一些其他保護措施，如展開瓦斯閉鎖維護和漏電維護等。另外，還可以監(jiān)控保護其接觸設(shè)備、電流傳感儀等關(guān)鍵構(gòu)件。而瓦斯閉鎖維護重點是依靠瓦斯傳感設(shè)備來對掘進作業(yè)面進行瓦斯含量檢查，如果發(fā)現(xiàn)瓦斯含量超標，將展開保護動作，嚴禁機械一直運行。針對漏電維護，重點采取電子電路來檢查36V控制電源和線路，看其是否出現(xiàn)漏電問題，如果存在漏電，將在PLC的作用下阻斷36V電源，提供保護。針對接觸器和電流傳感儀的維護，重點是依靠檢測傳感器傳送的信號，來判定部件是否正常運行。

當(dāng)掘進機電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時，其PLC模塊不僅能夠提供相關(guān)保護，而且還可以體現(xiàn)出故障信號，工作人員就能夠依靠人機界面來檢查系統(tǒng)故障，最后定位且排除故障，使設(shè)備得到正常運轉(zhuǎn)。

3 完善故障診斷的程序及模式

3.1 實時性的判定

從故障診斷方面來說，掘進機設(shè)置精準的人機界面，由此能夠呈現(xiàn)精準度很高的故障數(shù)據(jù)及運行情況。比如，TD200的人機界面，對于實時性的故障情況和系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況均可以實現(xiàn)精準顯示，而XSB型號的顯示板塊能夠判定特殊時段的工作參數(shù)，從而體現(xiàn)精準的故障數(shù)據(jù)。電氣系統(tǒng)若突然陷進特殊的故障狀態(tài)，則依靠人機界面就可以查找實時性的故障情況，由此進行整體的故障判斷。

一般情況下，處在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的掘進機設(shè)備極可能體現(xiàn)出缺相運轉(zhuǎn)、傳感設(shè)備異常、繞組缺相或是其它故障現(xiàn)象，對于以上狀態(tài)均要進行逐一檢查。比如，若照明燈一直不能亮起，則極可能表現(xiàn)出照明回路的受損或者漏電問題。由此，在進行診斷時，要先阻斷整個回路電源。照明設(shè)備若不能被點亮，則極可能遭到電纜漏電、蜂鳴設(shè)備漏電或是模塊故障造成的異常影響。在特殊情況下，導(dǎo)線也許產(chǎn)生了松動。反之，若故障狀態(tài)處在接觸器、傳感器或是系統(tǒng)按鈕等部位，則顯示屏就可以直觀呈現(xiàn)特殊的故障狀態(tài)，方便工作人員判斷故障的根源，從而找到精準的故障部位。

3.2 查詢歷史數(shù)據(jù)

對于掘進機產(chǎn)生故障的問題，工作人員一般需要查詢與其相關(guān)的歷史故障資料，從而為其帶來可供參考的故障診斷信息。所以，為提高故障診斷的科學(xué)性，針對掘進機的整個電氣設(shè)備，還要增加查詢歷史故障的有關(guān)功能。若需要停機檢修，則應(yīng)先按下組合控制開關(guān)，顯示屏就能夠為工作人員體現(xiàn)特殊時段的歷史故障數(shù)據(jù)。若面對難度很高的掘進機故障問題，則需要檢查與之相關(guān)的各種故障數(shù)據(jù)，基于此選取最適合應(yīng)用在這次故障診斷的方法及措施，顯示頁面能夠呈現(xiàn)精準的年月日內(nèi)容，而且還可以呈現(xiàn)故障編號。

具體能夠采取以下設(shè)計實現(xiàn)以上功能：當(dāng)工作人員按下特殊組合控制開關(guān)時，PLC模塊開啟并操控條用顯示屏，以靜態(tài)文字形式呈現(xiàn)序號和年月日，通過動態(tài)文字呈現(xiàn)故障類型與發(fā)聲時間。如果系統(tǒng)產(chǎn)生故障，PLC將在第一時間采集實時時間，將至存儲到VW存儲器中，采集故障信號后再保存故障編號。針對新故障的處置也是這樣，PLC將時間和故障編號保存在新的VW存儲器中。故障信號最多存儲20條，如果產(chǎn)生新的故障，那么系統(tǒng)智能清理最早一條信號并記載新的內(nèi)容。

4 故障處理措施

4.1 漏電繼電器問題處理方法

漏電繼電器能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)內(nèi)的漏電發(fā)揮出檢漏和復(fù)位功能。但在掘進過程，因為繼電器中絕緣阻值未降至標準或者復(fù)位繼電器本身帶故障，進而造成繼電器無法順利復(fù)位，因此要定時檢測漏電繼電器，找到保護動作靈活度下降和繼電器受損時要立即調(diào)換。

4.2 過載保護系統(tǒng)問題處理方法

電機保護系統(tǒng)電源是經(jīng)過交流互感設(shè)備獲取信號來判定電機有沒有過載，但在具體運行階段，掘進機電機保護系統(tǒng)常常產(chǎn)生故障，產(chǎn)生過載保護現(xiàn)象且反復(fù)啟停動作，嚴重破損了電氣系統(tǒng)中的部件。對此，需要觀察計算機信息查找過載值，比較原來正常狀態(tài)下的過載系數(shù)是否存在問題。此外，在掘進機空載狀態(tài)下試驗設(shè)備，若在空載影響下系統(tǒng)依舊顯示過載且停機就表示系統(tǒng)模塊存在故障，要及時調(diào)換，且與原來異常過載系數(shù)相比較。

4.3 傳感器故障解決方法

掘進機傳感器問題主要包含油溫傳感器問題、油位傳感器問題、電流傳感器問題和傾角傳感器問題。具體通過如下工作流程處理掘進機傳感器問題：

（1）檢測傳感器接線是不是準確。能夠通過采用萬用表來檢測各種參數(shù)，特別是檢測關(guān)聯(lián)線路有沒有斷路。

（2）檢測傳感器是否受損。若檢測過程找出傳感器本身破損，能夠?qū)ζ溥M行調(diào)換，且對調(diào)換后的傳感器展開試驗。

（3）檢查液壓油位是否滿足標準。油位傳感設(shè)備在對電氣油位檢查時，若郵箱內(nèi)無液壓油，也將導(dǎo)致傳感器呈現(xiàn)故障狀態(tài)，要立即加入液壓油。

（4）檢測隔離柵是不是正常。隔離柵對傳感設(shè)備信號有隔離作用，要檢測隔離柵，檢測是否供電等有關(guān)信息。

5 結(jié)語

近幾年，智能化和數(shù)字化系統(tǒng)正在融進全過程的故障診斷方面，在該基礎(chǔ)上，提高了故障診斷的科學(xué)性。煤礦掘進機自身具備十分繁瑣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掘進機應(yīng)用在煤礦井底開發(fā)中，能夠提高每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合效益，特別是對于重要的系統(tǒng)構(gòu)件能夠完善檢測。當(dāng)前，煤礦公司已認識到故障診斷和電氣系統(tǒng)維護的意義，所以開始嘗試采用適合本身的技術(shù)方法。掘進機設(shè)備如果出現(xiàn)故障問題，則需要及時解決故障風(fēng)險，從而保證整個掘進機設(shè)備的安全性及可靠性。

參考文獻

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