設備開停傳感器在綜采工作面用電設備遠距離監測中的應用

開灤股份呂家坨礦業分公司 高維康 張 赟

開灤股份呂家坨礦業分公司綜采工作面主要用電設備電源的負荷側均安裝有設備開停傳感器，用來監測采煤機、掘進機、工作面輸送機的運轉狀態（指開/停狀態）。由于綜采工作面采煤機等主要用電設備負荷較大，移變列車均位于距工作面上（下）出口150 m左右的位置，為便于集中供電及干線的標準化管理，通常將監測分站布置在采區配電室的內部。因此，每次安裝均需從采區配電室監測分站敷設電纜至中繼電源處，再由中繼電源處敷設電纜至移變處，為監測采煤機開停狀態，一個綜采工作面需要投入MHYV l×4×7/0.52 礦用阻燃信號電纜1 500 m ～ 2 000 m，增加了監測信號電纜的投入。而且增加的信號電纜由于布置在順槽內，按照質量標準化的要求，需按標準吊掛，而且過程距離的供電對監測分站及中繼電源都是一個不小的考驗。此外，每周的拉移變工作中，由于移變列車上的設備不能帶電移動，因此會導致監測信號的中斷。

一、工作原理

呂家坨礦業分公司安全生產監控系統的型號為KJ340，其配套的GKT3L型設備開停傳感器為數字型信號傳感器，其狀態和測值可以同時傳到地面主機。該傳感器利用法拉第的電磁感應原理，通過測定交變磁場的方式，間接的測定設備的工作狀態。與交通信號燈極其相似，紅燈停，綠燈開。其信號檢測部分電路如圖1所示。

由于煤礦井下的供電電纜采用高、低壓交流三相供電，各相之間有120°的相位角，因此在電纜的外側，任意一點的磁場均以最近的一條芯線為基準，加上其余兩相磁場的復合。因此利用傳感器中的檢測線圈L1，貼近電纜中一相芯線，即可測得相應的磁場信號。該信號轉換成電壓信號后，經過運算放大器IC3A放大后，通過電壓比較器IC3B與一個約0.45 V的基準電壓進行比較，輸出高低電平信號至單片機，單片機通過檢測高低電平的變化獲得設備的開停狀態，將設備開停信息傳送給監測系統分站，再由監測分站傳至地面。供電電流越大，感應的信號也就越強，通過運算放大器放大后輸出的電壓信號也就越強。調整多圈電位器W1，可對運算放大器輸出信號進行調整。

二、實施過程

根據開停傳感器的工作原理，通過改變傳感器的信號放大器的放大倍數來改變傳感器的靈敏度，以實現對綜采工作面采煤機和面溜開停的遠距離監測。以綜采工作面采煤機為例，呂家坨礦業分公司綜采工作面采煤機6 kV高壓電源線路上，采煤機通常占總負荷的60%以上。當采煤機正常割煤時，6 kV高壓電纜內部的電流較大，而采煤機停止運行后，即使其他用電設備正常運轉，6 kV高壓電纜內部的電流也較小。具體實施過程如下。

在采區配電所，找到工作面供采煤機的6 kV高壓饋出電纜，當采煤機工作時，將傳感器檢測元件（即外殼底部中間的凹槽）緊靠通電的橡套電纜外皮平滑移動，此時發光二極管綠燈應亮。沿電纜外皮平移時，若出現綠燈熄滅、紅燈燃亮時，則找出兩側紅燈亮的位置，取其中間位置卡固好傳感器。然后調整多圈電位器，使檢測的信號經運放放大后輸出的電壓比基準電壓稍高，將傳感器卡固牢固即可。需要注意的是，卡固位置要與其他供電電纜保持間距，以防防止產生干擾，并要避開強磁場區域。若平移中綠燈始終呈亮態，則適當調整電位器至紅燈亮，再重復平移，尋找最佳位置卡固。其他需檢測的設備也可通過此方法安裝調試。

三、存在的不足

供電線路上的主要用電設備負荷必須占該線路上全部用電設備負荷的50%以上時，才能將設備開停傳感器安裝在被監測設備的電源電纜上，從而實現對采煤機、面溜開停狀態的遠距離監測，主要用電設備所占負荷越大，檢測越準確。這可通過合理分配負荷來解決。

四、結論

通過合理分配負荷，對饋出線路上的主要負荷安裝開停傳感器時，無需安裝在用電設備的負荷側，只需在分站附近找到被監測設備的電源電纜安裝傳感器即可。對于高低壓電纜，可通過調整內部的電位器，使信號準確穩定，為日后的維護帶來了很大便利，同時也節約了大量的材料投入，效益顯著。