掘进机用电控系统的研究设计

掘进机用电控系统的研究设计

王志凯

陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电公司陕西延安727307

摘要：对于掘进机而言，电控系统发挥着关键性的作用，也是重要的组成部分。因此，电控系统运行的状况对掘进机的应用效果具有直接的影响。文章以某矿业公司机械制修配厂为重点进行研究，其中，该厂通过PLC方式针对掘进机的各台电动机展开了集中性的控制和保护，这种电气设备是矿用隔爆兼本质安全型的组合电器。该系统在RS232的作用下实现数据通讯，而且具有过载、过欠压与短路等保护性功能。而通过现场应用实践可以发现，对上述掘进机用电控系统进行应用能够合理控制掘进机，对于煤矿生产的安全性与连续性提供有力保障。

掘进机用电控系统的组成阐述

掘进机的主要组成部分就是操作箱与电控箱。其中，操作箱属于隔爆型的电气设备，而防爆壳则是使用钢板进行焊接[1]。在隔爆腔内部，安装了显示器和控制按钮，操作箱的重要作用就是监视，并合理地设定参数，进而对掘进机工作参数、故障参数与电动机参数进行深入地了解，还能够设定相关的参数。其中，电控箱的整体呈长方形，而具体的位置就是机器本体左后方，大部分电气元件都安装于该装置的内部。而电控箱是兼顾了隔爆型与本质安全型的电气设备，它的隔爆壳体也是使用钢板来焊制。其中，壳体主要包括上腔与下腔，都属于隔爆型的结构。而下腔则属于控制腔，上腔则属于接线腔，在接线嘴的作用下，使得电缆和电源、还有负载和其他元器件之间实现连接。而实际的供电电压是AC1140V，也可以是AC660V[2]。另外，电控箱控制系统采用的则是模块化的设计方式，通过使用不锈钢盒将主要的控制部件进行封装，并形成独立单元，只留出散热口与接线端子接口。在这种情况之下，不仅能够使PLC的抗干扰性得以有效增强，而且对防振与防潮十分有利，确保整体的美观。在此基础上，能够有效地简化设备的安装，进而保证设备在使用与维护方面更加便捷。

掘进机用电控系统的电路设计

第一，系统的主回路设计。控制箱的组成部分主要有真空交流接触器、阻容吸收器、电流互感器和真空隔离换向开关等等。其中，只需要使用一台控制箱就能够对四台电动机进行控制，以实现启动与停止，不仅能够和掘进机进行配套使用，同时还能够以组合开关的形式进行使用[3]。

第二，控制系统设计。控制箱只能够使用松下系列的PLC当作控制核心，同时还包括了外加数字量扩展模块/模拟量扩展模块。其中，PLC的主要作用就是处理输入信号，并在输出信号的作用之下，对不同电气设备启停操作进行有效控制，同时，给予相应的保护。除此之外，PLC在RS232以及操作箱通讯的基础上设置相应参数，并将状态或者是故障等信息直观地展现出来。而在对预留扩展接口进行设计的过程中，也能够不断满足掘进机的发展需求，不断提升其功率，实现功能的多样化。

系统保护功能的设计

第一，油泵管路压力的保护设计。在对控制箱进行设计的过程中，应当充分考虑油泵管路的压力。而在PLC接受压力传感器的压力信号以后，会通过隔离栅的处理来实现高压力与低保护的目标。在此基础上，还能够通过显示屏对油泵管路实时的压力进行及时地显示[4]。

第二，电动机过热的保护设计。对隔离栅进行使用，能够把电动机PT100温度信号有效地转化成电压信号，此时，PLC就会对比这一信号和设定值，进行相应的判断。如果电动机的温度过高，需要将电动机回路接触器切断，有效地达到电动机过热保护的目的。

第三，漏电保护设计。在各个支路合闸之前，需要通过附加直流电压的方法来检测供电线路的对地绝缘情况。在绝缘电阻不超过漏电闭锁阻值的情况下，采取闭锁合闸的方式。而在主电路的绝缘组织达到闭锁数值的1.5倍时，会自动解除漏电闭锁[5]。其中，漏电闭锁保护只能够在开关分闸处于待机状态的时候才能够投入到检测运行当中，如果开关合闸开始运行，那么则应当及时退出。

第四，油温过高的保护设计。采用安全隔离栅能够有效地把温度传感器温度信号转变成电压信号。而在PLC接收到这一电压信号以后，就会将其与安全数值进行对比。一旦液压油的温度高于规定数值，那么则应当将油泵电源切断。

第五，瓦斯保护的设计，如果矿井瓦斯的含量超出了额定的数值，那么瓦斯含量检测断电仪就会提供相应的信号，确保系统能够实现自动停电，进而达到保护的目的。

第六，缺相保护的设计，应当计算得出三相电流的最大数值以及平均数值，将其当作段相与不平衡的重要依据。如果电动机的主回路存在缺相的情况，那么控制箱的PLC就会将缺相接触器断开，而且通过显示屏来显示出电动机的缺相问题。

四、连锁控制功能解构

在油泵电动机启动之前，需要进行语言报警，而在延时以后，油泵电动机就会随之启动。在启动油泵电动机以后，就能够形成截割电动机启动的报警。而在截割电动机启动以前，需要由报警信号作为基础，当报警鸣响延时至事先设定的时间，才能够启动截割电动机。当截割电动机启动以后，报警装置就会自动停止。其中，系统能够充分发挥支护闭锁的功能。在转换开关处于“正常”的情况下，油泵与截割，还有第二运输机电动就就能够根据正常的顺序启动。而在转换开关处于“支护”的情况下，就可以启动油泵，但是，截割与第二运输机电动机是不能够启动的。对于油水分离控制的功能，主要是在控制箱的内部安装掘进机油水分离器的主回路和控制回路，进而对油水分离器电动机运行进行有效地控制，充分发挥净化液压系统功能。按照用户的实际需求而形成的组合开关，则具有按顺序启动等多种控制功能[6]。

五、遥控功能研究

掘进机电控系统的内部安装了接收装置，在遥控器的作用之下，可以对掘进机的电气设备以及液压系统中的设备动作进行有效地遥控。而在遥控器的作用之下，能够对油泵电动机、截割电动机以及第二运输机电动机启动与停止等多种动作功能进行遥控。而掘进机电控系统在采用了抗干扰措施以后，能够全面提升其自身工作的可靠性。而系统本身将PLC当作中央处理单元，所以，保护更加灵活与快速。基于此，可以构建人机互动界面，使对于故障判断与排除的效率不断提升。对于控制容量而言，需要预留出充足余量，进而为后期掘进机控制功能的多样化发展奠定坚实的基础，使得系统更加灵活。而掘进机用电控系统的遥控功能也能够避免操作人员进入到危险区域以内对掘进机进行控制，所以，一定程度上增强了掘进机工作的整体性能。

结束语：

综上所述，中国属于能源大国，特别是在采煤方面，掘进机是十分关键的工作设备，而且在市场中也是不可或缺的机械设备。掘进机用电控系统对于掘进机具有极大的影响，所以，设计可靠性与先进性也必然会对掘进机实际使用的性能产生影响，因此，应重视掘进机用电控系统的设计。

参考文献：

[1]朱文忠.基于PLC的煤矿掘进机电控系统的可靠性设计与实现[J].煤矿机械,2013,34(8):269-270.

[2]滕丽丽,滕俊章.基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的设计与实现[J].煤矿机械,2014,35(4):133-134.

[3]郭继毅.本安隔离技术在掘进机电控系统中的应用[J].煤矿机械,2016,37(1):178-179.

[4]高俊岭,欧阳名三,朱成杰等.新型掘进机电气控制系统设计[J].煤炭科学技术,2011,39(10):96-99,4.

[5]闫伟.试论煤矿掘进机电控系统的可靠性设计[J].技术与市场,2014(8):126-127.

[6]张凯.刍议煤矿掘进机电控系统的可靠性设计[J].科技创业家,2013(15):84-84.