采煤機截割電機冷卻水保護裝置的分析與應用

李澤宇

（晉能控股煤業(yè)集團馬脊梁礦， 山西 大同 037000）

1 冷卻水系統存在的問題分析

晉能控股煤業(yè)集團馬脊梁礦MG400/930-WD 型采煤機截割電機在工作過程中易發(fā)熱，為防止截割電機因過高溫度導致電機故障影響正常生產，對截割電機設置采用冷卻水實現降溫冷卻處理，從而實現對截割電機的保護。盡管對采煤機截割電機采取了冷卻水降溫冷卻處理，但是該MG400/930-WD 型采煤機截割電機燒毀故障仍時常發(fā)生，從2020 年1 月—2021年1 月的統計結果來看，故障發(fā)生了12 起，問題較為嚴重。對發(fā)生燒毀故障的截割電機進行拆解分析可知，發(fā)生截割電機燒毀故障的主要原因為：在冷卻水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低的情況下，采煤機司機認為該情況對截割電機的工作沒有影響，從而導致截割電機在繼續(xù)工作的情況下電動機絕緣性能下降，繼而發(fā)生接地甚至燒壞事故的發(fā)生。

從工作實踐來看，采煤機司機對于冷卻水流量偏小或冷卻水水壓偏低的情況很容易忽視，針對這一情況，馬脊梁礦技改科針對性地設計了截割電機冷卻水保護裝置，可以有效保護截割電機冷卻水系統的正常運行，讓冷卻水正常實現降溫冷卻處理，保護截割電機正常工作[1-3]。

2 冷卻水保護裝置的設計分析

2.1 結構分析

為保護電機正常運行，針對性地設計了電機冷卻水保護裝置，其結構如圖1 所示，主要包括噴霧系統、牽引電動機水套、調高電動機水套、截割電機水套、水流壓力傳感器、聲光報警器、搖臂水套、水分配閥等部件組成。冷卻水保護裝置的基本工作原理為：通過采集截割電機的溫度信號，來對冷卻水的水流流量進行有效調節(jié)，實現對截割電機的降溫保護。

圖1 截割電機冷卻水保護裝置結構示意圖

從圖1 可知，設計的冷卻水路保護裝置包括進水入水分配閥，在該位置處水分配閥的水路一共分出5路。第一路不減壓，直接進入到左內噴霧系統；第二路不減壓，直接進入到右內噴霧系統；第三路和第四路基本一致，分別都進入截割電動機、水流壓力傳感器、搖臂、外噴霧，噴向煤壁；第五路通過三通分開兩路，一路連接水流壓力傳感器、調高電動機、左牽引電動機、單噴嘴，噴向煤壁，另一路連接水流壓力傳感器、右牽引電動機、單噴嘴，噴向煤壁。內噴霧進水壓力設置為4 MPa，外噴霧通過水分配閥進行減壓進入外噴霧的出水壓力設置為1.5 MPa。

在冷卻水路保護裝置當中，水流壓力傳感器可以實時采集冷卻水系統中的壓力數據，同時傳遞到PLC控制系統當中，經PLC 控制系統的分析和處理，下達相對應的動作指令，從而可以實現對采煤機截割電機的安全預警和安全保護。

2.2 冷卻水保護裝置的工作過程分析

1）采煤機司機先開冷卻水，并設定相應的水流量和水流壓力之后，才能啟動采煤機。采煤機啟動后，通過水流壓力傳感器對冷卻水的流量及壓力情況進行監(jiān)測，通過開關量反饋到PLC 控制系統當中。

2）采煤機割煤系統（即割煤電機）在工作過程中，基于環(huán)境因素冷卻水系統會發(fā)生冷卻水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低的情況，此時割煤電機冷卻水保護裝置中的水流壓力傳感器即可采集到相應信息，并傳遞到PLC 控制系統中對其進行分析處理，由聲光報警器進行預警。采煤機司機此時應該立即停機，對冷卻水系統的水路進行檢查，對冷卻水閥門是否完全打開、冷卻水管密封性是否良好、水管是否發(fā)生擠破等問題進行詳細的檢查，從而查找出冷卻水流量及水壓偏小的原因，并根據問題及時進行維修處理，保障冷卻水系統的正常運行。聲光報警器會持續(xù)報警3 min，在該時間內，采煤機司機應該停止采煤機的工作，否則3 min 后，PLC 控制系統會發(fā)出指令，自動切斷采煤機電源停止采煤機工作。冷卻水保護裝置PLC控制系統的程序運行情況，如圖2 所示。

圖2 冷卻水保護裝置PLC 控制系統的程序運行示意圖

3 冷卻水保護裝置的應用及效果分析

3.1 實踐應用

冷卻水保護裝置完成設計后，在MG400/930-WD型采煤機（圖3）上進行了安裝改造和調試。

圖3 MG400/930-WD 型采煤機及截割電機示意圖

從2021 年1—12 月，經冷卻水保護裝置改造后的MG400/930-WD 型采煤機在薄煤層工作面進行了實踐應用，采煤機整體工作情況良好，截割電機無一起因冷卻水系統而導致的燒毀故障發(fā)生。

3.2 效果分析

MG400/930-WD 型采煤機經冷卻水保護裝置改造后，能有效保障截割電機的安全，從而保障采煤機的開采安全，應用效果理想，為該煤礦創(chuàng)造了較好的安全經濟效益，主要表現在以下幾個方面[4-6]。

1）安全性較好。在截割電機安裝了冷卻水保護裝置后，可以根據水流壓力傳感器采集到冷卻水的流量和水壓，經PLC 控制系統有效避免截割電機過熱而引起內部短路出現燒壞事故，安全性較好。

2）經濟性較好。冷卻水保護裝置應用后，截割電機維修和保養(yǎng)的費用對比之前降低了80%，改造投入費用在6 個月內即可收回成本。同時有效提高了設備的運行效率，降低了煤礦的開采成本。

3）具有可推廣性。冷卻水保護裝置的安裝和使用沒有特殊條件，可以在不同型號采煤機的截割電機上進行改造安裝，具有可推廣性，具有較好的市場推廣價值。

4 結語

在馬脊梁礦MG400/930-WD 型采煤機機械化采煤過程中，截割電機常因過熱導致燒毀故障，主要原因在于冷卻水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低，但是在該情況下如果采煤機司機仍繼續(xù)讓采煤機進行工作，容易導致事故發(fā)生。為有效解決采煤機冷卻水量和壓力不足而發(fā)生的截割電機燒壞事故，提供了一種冷卻水保護裝置，實踐應用效果表明，經冷卻水保護裝置改造后的MG400/930-WD 型采煤機整體運行穩(wěn)定，無一起因冷卻水原因導致的截割電機燒毀故障事故發(fā)生，安全經濟效益顯著。