礦井電磁環(huán)境機(jī)電系統(tǒng)抗干擾研究

張魯 劉勇 孫來(lái)運(yùn)

摘 ? 要：礦井機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行一旦出現(xiàn)問(wèn)題將會(huì)直接影響到工作效果，為了保證礦井設(shè)備可以穩(wěn)定、安全的運(yùn)行，了解影響機(jī)電系統(tǒng)的因素，本文主要圍繞電磁環(huán)境對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行形成的干擾加以說(shuō)明，分析解決電磁對(duì)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行造成影響的方法，研究PLC在礦井設(shè)備作業(yè)中的應(yīng)用，以及信號(hào)線等對(duì)機(jī)電設(shè)備的抗干擾機(jī)理，根據(jù)工作情況，從機(jī)電設(shè)備元件角度思考，設(shè)備軟件、硬件的優(yōu)化工作，保障井下工作環(huán)境可以照常開展。

關(guān)鍵詞：礦井 ?電磁環(huán)境 ?機(jī)電系統(tǒng) ?抗干擾 ?研究

中圖分類號(hào)：TD60 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）04（c）-0006-02

礦井井下作業(yè)工作內(nèi)容繁多，同時(shí)工作環(huán)境異常復(fù)雜，如果不能妥善處理將會(huì)影響到工作的發(fā)展情況，工作人員針對(duì)礦井下復(fù)雜的工作環(huán)境，應(yīng)該做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，不僅需要注意工作規(guī)范，還應(yīng)該重視設(shè)備在井下環(huán)境下的使用情況，因?yàn)榫麓嬖陔姶鸥蓴_，提升工作人員工作難度，這些問(wèn)題都是作業(yè)人員需要在工作中思考的問(wèn)題。在井下作業(yè)期間，需要使用提升機(jī)、變頻器等設(shè)備，但是因?yàn)殡姶诺母蓴_會(huì)設(shè)備運(yùn)行情況，設(shè)備運(yùn)行期間，電壓以及電流都會(huì)出現(xiàn)大浮動(dòng)變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備因故障問(wèn)題無(wú)法使用，影響井下作業(yè)進(jìn)度。為此，必須要及時(shí)思考應(yīng)對(duì)措施，在科學(xué)技術(shù)得到極大優(yōu)化的今天，可以使用分站PLC、信號(hào)，遵循電磁干擾抑制機(jī)理，設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)抗電磁干擾的方案，保證設(shè)備可以在井下環(huán)境正常運(yùn)行。

1 ?分析礦井環(huán)境對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的電磁干擾形式

礦井環(huán)境存在的電磁會(huì)影響到機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，研究礦井環(huán)境對(duì)機(jī)電系統(tǒng)電磁抗干擾方案也變得異常重要，工作人員應(yīng)該重視這項(xiàng)工作，為了可以了解井下電磁環(huán)境對(duì)機(jī)電系統(tǒng)形成的干擾，所以會(huì)以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這個(gè)典型的煤礦機(jī)電系統(tǒng)，分析電磁干擾形式，井下環(huán)境非常復(fù)雜，為了確保工作能夠順利開展，需要注意很多內(nèi)容環(huán)節(jié)， 監(jiān)控主站就是為了保證日常工作順利開展增設(shè)的設(shè)備，可以提升井下作業(yè)的安全性，同時(shí)礦井環(huán)境還設(shè)有提升機(jī)變頻調(diào)速分站，這兩部分內(nèi)容大大提升了礦井作業(yè)的安全系數(shù)，礦井作業(yè)期間，很難保證不會(huì)再掘進(jìn)過(guò)程中，出現(xiàn)瓦斯泄露的情況，所以設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)的檢測(cè)工作區(qū)域內(nèi)的危險(xiǎn)氣體，通過(guò)檢測(cè)、采集井下氣體，了解氣體中CO、CH4的濃度含量，同時(shí)設(shè)備還會(huì)統(tǒng)計(jì)井下環(huán)境的溫度以及空氣中粉塵含量，這些都是工作中應(yīng)該重點(diǎn)掌握的數(shù)據(jù)情況。除此之外，為了保證工作可以順利進(jìn)行，還應(yīng)該保證工作在安全的環(huán)境下進(jìn)行，通風(fēng)機(jī)在這個(gè)方面有非常大的作用，通過(guò)變頻調(diào)速可以調(diào)節(jié)屋內(nèi)氣體，合理的調(diào)控井下空氣，防止出現(xiàn)瓦斯事故。

在工作中通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備還能保證每個(gè)分站施工作業(yè)可以按照工作流程，照常進(jìn)行，運(yùn)送人員做好物資管控工作，保證煤炭數(shù)量可以滿足工作需要。礦井使用的機(jī)電設(shè)備與其它設(shè)備不同，為了防止井下電磁對(duì)機(jī)電系統(tǒng)形成的干擾，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，已經(jīng)做好抗干擾設(shè)計(jì)，噪聲即便達(dá)到幾十MHz依舊可以運(yùn)行，通過(guò)設(shè)備了解其在礦井下的作業(yè)形式，已經(jīng)環(huán)境對(duì)機(jī)電系統(tǒng)影響之后，可以發(fā)現(xiàn)干擾形式大致為提升機(jī)、供配電變壓器，di/dt引起的傳導(dǎo)干擾也在工作中頻繁出現(xiàn)。除此之外還有通風(fēng)機(jī)變頻器瞬變信號(hào)、信號(hào)線間分布參數(shù)耦合也會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響，從而出現(xiàn)噪聲，這樣會(huì)影響到設(shè)備運(yùn)行表現(xiàn)，需要闡明一點(diǎn)，井下作業(yè)環(huán)境本身就非常復(fù)雜，工作存在較大的安全隱患，為了保證工作人員的人身安全，以及工作質(zhì)量以及施工進(jìn)度可以按照規(guī)定計(jì)劃正常開展，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠，就變得異常重要。

2 ?機(jī)電系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

2.1 分站PLC

了解煤礦機(jī)電系統(tǒng)的電磁干擾內(nèi)容之后，應(yīng)該在這個(gè)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)電磁干擾方案，對(duì)分站PLC系統(tǒng)而言，電磁形成的干擾主要為I/O模塊失壓?jiǎn)栴}，PLC內(nèi)部供電回路在尖峰部位存在較強(qiáng)的脈沖等?；芈烦霈F(xiàn)尖峰脈沖以及I/O導(dǎo)致的過(guò)壓、失壓?jiǎn)栴}，都會(huì)嚴(yán)重的影響到PLC工作狀態(tài)，PLC工作狀態(tài)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)直接影響到其接受信息、輸出指令等工作的執(zhí)行情況。除此之外，工作人員研究分站PLC受干擾時(shí)，還應(yīng)該考慮到內(nèi)部供電回路尖峰其諧波在電磁作用下可能出現(xiàn)的變化。

針對(duì)分站PLC抗電磁干擾，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)電磁干擾形式選擇靈活的選擇相對(duì)獨(dú)立的方式，設(shè)計(jì)干擾抑制方案，選擇雙絞線，并采用相對(duì)獨(dú)立電源，進(jìn)行供電，這樣便能有效的降低尖峰脈沖等高次諧波對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性形成的影響，這種方式也考慮到設(shè)備工作的環(huán)境，既切合礦井在防火、防爆等方面的要求，同時(shí)又能保證電壓可以平穩(wěn)的波動(dòng)，保證工作環(huán)境的安全性。

2.2 功率變流器

功率變流器在工作期間也存在非常多的問(wèn)題，功率變流器在電磁環(huán)境中，會(huì)受到外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致di/dt、du/dt暴增，影響到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為了保證系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，可以采用傳導(dǎo)耦合降低電磁對(duì)功率變流器運(yùn)行造成的影響。針對(duì)功率變流器中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)型式，更改調(diào)控策略是必須要進(jìn)行的一項(xiàng)工作，礦井作業(yè)環(huán)境非常復(fù)雜，工作人員必須考慮周詳，但是現(xiàn)有的功率變流器電磁干擾抑制方案，需要花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)，同時(shí)操作能力較差。

設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行是順利作業(yè)的前提，采用PWM改進(jìn)原有的功率變流器抗電磁干擾方案，經(jīng)過(guò)完善的方案具有較強(qiáng)的實(shí)用性，因?yàn)樵诠β首兞髌髦邪惭b了濾波器，使得整體機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的使用性能，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需成本低，而且易于操作，所以受到礦井作業(yè)人員的喜愛。

2.3 信號(hào)線

濾波器安裝在功率變流器上可以有效的提升抗磁能力，同時(shí)還對(duì)線路傳輸有不錯(cuò)的輔助效果，采用感性耦合的方式，工作原理就是在屏蔽層上產(chǎn)生與之相反的感應(yīng)電流，增大屏蔽層回路電流，這樣可能降低電磁環(huán)境對(duì)信號(hào)線的影響。在工作中不僅需要關(guān)注硬件設(shè)備，還應(yīng)該重視軟件構(gòu)建，機(jī)電系統(tǒng)抗電磁的表現(xiàn)，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證井下作業(yè)可以安全進(jìn)行。

3 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，井下環(huán)境復(fù)雜，干擾作業(yè)效果的因素較多，需要考慮到井下環(huán)境中電磁對(duì)機(jī)電系統(tǒng)形成的沖擊，展示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)受到電磁干擾后出現(xiàn)的變化，并分析電磁干擾及耦合途徑，設(shè)備運(yùn)行期間，為了不受井下環(huán)境影響，需要從分站PLC、功率變流器、信號(hào)線等方面思考，完善機(jī)電系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)工作，電磁影響設(shè)備運(yùn)行效果，不僅僅需要優(yōu)化硬件設(shè)備，還需要了解軟件在其中起到的作用，機(jī)電設(shè)備是礦井作業(yè)中非常重要的組成成分，加大對(duì)其的研究力度，提升礦井機(jī)電系統(tǒng)的抗電磁干擾能力意義重大，可以降低變流器等設(shè)備工作產(chǎn)生的噪聲分貝，抑制系統(tǒng)間電磁干擾，使設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行。

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