煤礦高壓防爆開關(guān)壽命周期管理評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王鴻偉

[摘 ? ?要]文章討論了高壓防爆控制開關(guān)存在的問題及全面保護(hù)高壓防爆控制開關(guān)技術(shù);在采礦機(jī)電設(shè)備管理中，可以應(yīng)用全壽命周期管理來提高設(shè)備的性能;簡(jiǎn)要分析了生命周期管理的應(yīng)用程序。

[關(guān)鍵詞]煤礦;高壓防爆開關(guān);保護(hù)裝置

[中圖分類號(hào)]TD611.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]The problems of high-voltage explosion-proof control switch are discussed and the technology of high-voltage explosion-proof control switch is fully protected. In the management of mining electromechanical equipment， life management can be applied to improve the performance of the equipment. In this article， we briefly analyzed the application of life cycle management.

[Keywords]coal mine; high-voltage explosion-proof switch; protection device

1 高壓防爆開關(guān)概述

通常情況下，高壓電路防爆箱的啟動(dòng)器和控制電路開關(guān)最重要的一個(gè)組成組分部件就是高壓防爆箱，保護(hù)防爆設(shè)備和高壓斷路器[1]。包裝盒本身可以劃分成為3個(gè)防爆間。中間為一個(gè)分區(qū)，上層為一個(gè)布線好的分區(qū)。左右兩個(gè)都分別使用配備了有機(jī)高壓有源電纜放在輸出輸入端，真空高壓斷路器，電壓與輸出電流間的互感器都分別放置在比較低的房間中，盒子的右側(cè)分別設(shè)置了有機(jī)高壓電鎖和真空斷路器的組合機(jī)構(gòu)。房間帶有一個(gè)大的封閉式運(yùn)動(dòng)手柄及一個(gè)帶有隔離運(yùn)動(dòng)開關(guān)的閉合式運(yùn)動(dòng)手柄。

當(dāng)一個(gè)高壓防爆啟動(dòng)器在關(guān)閉的狀態(tài)下仍然維持15 s時(shí)，此時(shí)，當(dāng)按下關(guān)閉啟動(dòng)按鈕時(shí)，磁芯面朝下，永磁體仍然吸附在底蓋表面上，在長(zhǎng)期被吸附的情況下[2]。電路的結(jié)構(gòu)主要分為四個(gè)組成部分：永磁體，圍繞著永磁體的各種可變磁芯，底蓋和殼體。當(dāng)一個(gè)圍繞永磁體的微電磁芯被薄層覆蓋在物體表面時(shí)，此時(shí)對(duì)臨界外力的電磁作用使其功耗幾乎為零。在振動(dòng)斷路器的振動(dòng)防爆彈簧開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉過程中，一定要同時(shí)完成對(duì)振動(dòng)斷路器防爆彈簧振動(dòng)能量的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。兩者必須是同時(shí)進(jìn)行工作才能完成的，即使是防爆門的開關(guān)工作完成了振動(dòng)閉合，斷路器上的彈簧也同時(shí)工作完成振動(dòng)能量的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

打開固定位置彈簧，釋放了大量存儲(chǔ)于推動(dòng)斷路器磁芯彈簧內(nèi)部的彈性能量，使磁芯更加接近彈簧頂蓋磁芯表面，同時(shí)推動(dòng)斷路器彈簧依靠推動(dòng)彈簧的內(nèi)部彈性運(yùn)動(dòng)勢(shì)能在此時(shí)可以旋轉(zhuǎn)一下打開磁芯，并且推動(dòng)打開的固定位置彈簧用來作為推動(dòng)斷路器磁芯打開的固定位置[3]。同時(shí)，由于頂蓋的磁性是非電導(dǎo)體磁性的，因此它不能被永磁體所磁化并且也不能形成磁路，因此在這種條件下，由永磁體所形成的電導(dǎo)體磁路應(yīng)該是相對(duì)安全和穩(wěn)定的。為了起到減少兩個(gè)閉合體受力的作用同時(shí)，減小磁芯底蓋上的接觸面與兩個(gè)可以移動(dòng)磁芯之間的磁通電流密度，必須盡量保證兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)永磁體承受電流的運(yùn)動(dòng)方向和兩個(gè)閉合體受力的運(yùn)動(dòng)方向完全相反。以此公式為研究目的可以產(chǎn)生一個(gè)方向可逆的線性電磁場(chǎng)。用于控制斷路器的運(yùn)動(dòng)操作系統(tǒng)斷路器上的彈簧運(yùn)動(dòng)能量值的儲(chǔ)存大小取決于斷路器運(yùn)動(dòng)彈簧自身的運(yùn)動(dòng)彈性能和勢(shì)能。

2 煤礦高壓防爆開關(guān)綜合保護(hù)新技術(shù)

2.1 短路保護(hù)

結(jié)合目前我國(guó)開關(guān)現(xiàn)有的技術(shù)理論與相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基本解決了大型煤礦開關(guān)高壓短路防爆保護(hù)開關(guān)的高壓短路電流保護(hù)和過載電流短路保護(hù)，但在一定的電壓情況下，也許可能會(huì)大幅降低開關(guān)設(shè)定電壓上限短路保護(hù)的作用值。在低電壓液位傳輸線和許多大型煤礦壓源開關(guān)的線路末端，傳輸線之間的最大距離僅比一個(gè)短路壓源電流的最大測(cè)量值高幾十或幾百米，這種特殊情況很有可能直接造成線路跳躍性斷電事件并影響線路供電[4]?？梢酝ㄟ^調(diào)整設(shè)置值的方式來解決跳閘電流的跳閘問題，但是由于保護(hù)靈敏度的降低和違反了相關(guān)安全規(guī)定，因此一般不會(huì)改變通信中斷設(shè)置的電流來保護(hù)。

2.2 漏電保護(hù)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)是我國(guó)各類煤礦企業(yè)采用的綜合排水保護(hù)體系中進(jìn)行漏水防洪保護(hù)工藝設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn)。目前采用的滲水防洪保護(hù)技術(shù)主要有零序功率方向型和零序電流模式。電網(wǎng)的中性點(diǎn)未接地，它們是該短路防護(hù)方案的主要服務(wù)對(duì)象。在20世紀(jì)80年代，中性點(diǎn)非接觸脂肪型供電系統(tǒng)被認(rèn)為是我國(guó)各類煤礦在高壓直流供電系統(tǒng)中最常見的一種供電模式，但隨著我國(guó)各類煤礦發(fā)展及需求，供電距離越來越遠(yuǎn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域都從某種角度來推動(dòng)了電網(wǎng)相應(yīng)的地面電容性輸出的增多。因此，大多數(shù)煤礦正在根據(jù)實(shí)際工作情況來選擇供電運(yùn)行模式，通過消弧線圈或者接地模式的供電中性點(diǎn)，已成為目前企業(yè)最常見的轉(zhuǎn)換目標(biāo)。在這種情況下，繼續(xù)采取原始漏電保護(hù)技術(shù)方法將難以適應(yīng)當(dāng)前漏電保護(hù)精度的要求，而且當(dāng)前發(fā)生漏電事件時(shí)，其接地電阻將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

3 保護(hù)裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

礦山高壓防爆開關(guān)中需要使用的保護(hù)設(shè)備主要有4個(gè)部分：ARM嵌入式微控制器、LCD屏幕、定時(shí)識(shí)別器和操縱電路。由ARM嵌入式微控制器采集的數(shù)據(jù)在特定的電路中進(jìn)行處理后，將直接顯示在LCD的屏幕上，并借助于機(jī)械鍵盤控制的一個(gè)電子計(jì)時(shí)器電路，使用指定命令輸入和獲取的計(jì)時(shí)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定時(shí)間段內(nèi)特定節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和通信。電流信號(hào)的采集主要是與ARM嵌入式控制器和準(zhǔn)確而徹底的整流電路一起完成的。

4 保護(hù)裝置的工作過程

對(duì)于在礦井中經(jīng)常使用的高壓防爆開關(guān)，定時(shí)標(biāo)識(shí)符能夠保護(hù)文件，從而使用戶可以迅速識(shí)別和發(fā)現(xiàn)泄漏的問題，并且保護(hù)器整個(gè)控制的核心就是一種可以自動(dòng)收集數(shù)據(jù)的ARM嵌入式微控制器。它針對(duì)所有需要修改或者操縱的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，傳輸，存儲(chǔ)和發(fā)布指令。除了能夠自動(dòng)判斷電流泄漏的潛在問題和異常情況外，時(shí)序識(shí)別器還可以從驅(qū)動(dòng)變壓器和驅(qū)動(dòng)電流速度互感器中自動(dòng)采集并分析獲得的電壓零序號(hào)和電流互感信號(hào)分別進(jìn)行自動(dòng)濾波或者自動(dòng)過渡，并自動(dòng)完成電流尺寸的自動(dòng)確定。

5 設(shè)備壽命管理系統(tǒng)

5.1 設(shè)備的初期管理

在防爆開關(guān)設(shè)備選型的過程中，有必要結(jié)合企業(yè)具體情況，以貫徹科學(xué)技術(shù)應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)安全相結(jié)合的原則，科學(xué)地制定產(chǎn)品的安裝和調(diào)試方案，并按照國(guó)家有關(guān)的圖紙和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行產(chǎn)品的安裝和調(diào)試，以確保產(chǎn)品的安裝質(zhì)量。主動(dòng)地監(jiān)視運(yùn)營(yíng)管理操作的全過程，診斷缺陷，及時(shí)地搜集和整合處理有關(guān)維護(hù)基礎(chǔ)技術(shù)資料和信息，配置機(jī)械設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理，維護(hù)和檢查工作規(guī)則與法律，并為企業(yè)提供一些必須要求和保留的重要基本技術(shù)資源。

5.2 設(shè)備使用管理

防爆開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性是使用過程中關(guān)注的焦點(diǎn)，也是設(shè)備生命周期管理中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在正常情況下，使用設(shè)備時(shí)容易出現(xiàn)各種錯(cuò)誤。因此，為了更好地管理設(shè)備的使用，有必要提高設(shè)備的運(yùn)行率，降低維護(hù)成本，減少突發(fā)性故障的發(fā)生，并積極解決異常停機(jī)的問題。

（1）主要是應(yīng)用程序管理模型，規(guī)范檢查管理和操作程序，積極管理檢查工作流程以及設(shè)備檢查管理，以改進(jìn)檢查示意圖和檢查記錄，并且必須進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)防性檢查。根據(jù)檢查周期和檢查標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行狀況，建立目標(biāo)維護(hù)策略并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的隱患，以有效控制設(shè)備?？梢灶A(yù)測(cè)設(shè)備零件的壽命周期，確定維護(hù)計(jì)劃和材料，并根據(jù)特定條件應(yīng)用一系列解決方案及時(shí)消除隱患，使設(shè)備保持穩(wěn)定狀態(tài)。要組織一系列考核制度，規(guī)范日常維護(hù)工作，運(yùn)用檢查，監(jiān)督，補(bǔ)償和處罰措施，才能順利開展日常維護(hù)工作。

（2）設(shè)備維護(hù)。清潔，潤(rùn)滑，擰緊和調(diào)整的原理應(yīng)用于設(shè)備維護(hù)過程。應(yīng)使用條件維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)來代替以前的常規(guī)維護(hù)，并應(yīng)進(jìn)行日常檢查和常規(guī)檢查。在無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)變化和零件磨損之前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)?？梢钥茖W(xué)地制定維護(hù)計(jì)劃，使操作員可以掌握維護(hù)管理的要點(diǎn)，并根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況設(shè)置維護(hù)間隔，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高有效利用率。

（3）設(shè)備管理，該部分主要是關(guān)于技術(shù)改造，更新和廢料處理設(shè)備。一些設(shè)備具有相對(duì)相反的性能，不能滿足生產(chǎn)要求。各種類型的錯(cuò)誤經(jīng)常發(fā)生，需要較高的維護(hù)成本和及時(shí)的維護(hù)。在技術(shù)改造方面，主要應(yīng)用一系列新技術(shù)和新工藝來促進(jìn)設(shè)備產(chǎn)能的擴(kuò)大，并通過設(shè)備更新解決后方設(shè)備技術(shù)和能源浪費(fèi)的問題。在環(huán)境污染，設(shè)備更新的過程中，有必要充分考慮公司的發(fā)展戰(zhàn)略和礦山的具體情況。在報(bào)廢管理中，繼續(xù)使用設(shè)備后，老化問題變得越來越嚴(yán)重，性能也沒有得到改善，因此有必要采用科學(xué)的方法來分析和評(píng)估設(shè)備的使用狀況。確定更新或處置設(shè)備的計(jì)劃。在此過程中，嚴(yán)格遵守適當(dāng)?shù)奶幹贸绦騺硖幚恚刂坪凸芾硖幹眠^程，并且可以科學(xué)地處置和處理設(shè)備，以減少閑置資產(chǎn)的損失并獲得經(jīng)濟(jì)利益。

6 結(jié)語

結(jié)合現(xiàn)有研究的結(jié)果，提出并驗(yàn)證了新的高壓開關(guān)防爆預(yù)防技術(shù)。驗(yàn)證結(jié)果表明，新技術(shù)的應(yīng)用可以防止由于短路而引起的爆炸與漏電。諸如礦山電網(wǎng)運(yùn)行不準(zhǔn)確，跳閘等問題均可以得到改進(jìn)。與以前采取傳統(tǒng)漏電保護(hù)方法相比，煤礦高壓防爆漏電開關(guān)采取新型綜合漏電保護(hù)技術(shù)，不但具有極大的靈活性，而且應(yīng)用非常廣泛。因此，為了確保更穩(wěn)定的生產(chǎn)和發(fā)展，在提高煤礦企業(yè)安全性的基礎(chǔ)上，可以在煤礦企業(yè)中對(duì)高壓防爆開關(guān)進(jìn)行全面保護(hù)的新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

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