掘進機電氣系統保護及故障診斷研究

楊勇

摘要：現代化技術的快速發展，在促進了新興技術產業的快速發展的同時，也對以礦業開采為代表的傳統產業提出了新的發展要求。掘進機是煤炭產業進行礦業開采的重要機電設備之一，本文根據掘進機電氣系統的具體使用情況，對電氣系統保護及故障診斷方式進行簡單的探究，主要包括PLC對電氣系統的保護功能、實時故障診斷、歷史故障查詢三個方面。

關鍵詞：實時故障；歷史故障；保護模塊

掘進機是煤礦開采行業必不可少的機電使用設備，對于提高煤炭開采效率，確保煤礦工程挖掘整個流程的安全性，強化煤炭開采質量等方面都有著不可替代的作用。為此，保證掘進機在煤礦開采整個程序的健康運行狀態是機電使用環節優先考慮的重點。而電氣系統作為機電設備的重要動力來源，為掘進機設備的有效運轉提供了充分的物質基礎。在此基礎之上，保護機電領域的電氣系統正常運轉，對于故障進行及時的維修與隱患排查，是當前階段保證煤礦產業掘進機維持健康運行狀態的重要前提。

一、通過PLC實現對電氣系統的保護功能

1、編程邏輯控制器的使用流程

在掘進機的使用過程中，對于電氣系統的保護功能主要是通過可編程邏輯控制器（PLC）來實現的。當掘進機的電氣系統因為故障無法保持正常的運行狀態時，可編程邏輯控制器會快速檢測到設備的異常狀態，然后對相應的使用程序進行及時的控制，傳達出停止運行的指令，減輕故障帶來的損耗，從而保護整體程序的使用安全，發揮其對電氣系統的保護功能。這一快速反應過程，離不開對可編程邏輯控制器的有效使用，從本質上來講，PLC是一種用于機器設備控制的微型計算機，可以在運行過程中進行編程的存儲，執行邏輯運算，對機電設備的部件進行控制管理并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。如，在發生電機系統故障、電路絕緣體保護層破損漏電或設備部件發生損壞等異常情況時，可編程邏輯控制器對異常部分及時下達暫停運行的程序控制指令，避免故障的部分影響整體程序的運轉。

2、可編程邏輯控制器的技術原理

可編程邏輯控制器的輸入信號按照性質的不同分為數字量、模擬量、頻率量三種模式。具體的技術原理是在電氣系統的各環節安裝電流傳感器，對于部件傳送的電流進行實時的監督檢測，傳感器將部件相關的標準信號傳遞到可編程邏輯控制器的信息處理模塊，由控制器將其與部件的規定標準值進行對比，判斷電氣系統運行是否出現過載、過流等異常情況。如果可編程邏輯控制器對三相電流的對比不符合正常的標準，控制器會釋放對應部件的繼電器從而控制接觸器的線圈達到截斷電流的作用，從而實現對電力系統的保護機能。可編程邏輯控制器的保護功能即包括過載、過流、缺相等通過電流傳感器進行斷電的保護模式，也包括漏電閉鎖和過熱保護等保護模式，通過多種形式的保護機制實現對電力系統故障情況的全方位控制。

3、可編程邏輯控制器保護模塊的檢測

可編程邏輯控制器的保護模塊是在電氣系統故障的情況下對異常發生的部件進行及時控制，以防止危害程度加深的保護機制。因此，維護保護模塊的正常運轉，是保證掘進機正常運轉的重要防護手段。在此基礎之上，對于保護模塊應實現實時的監督管理，確保其使用功能。同時，要對保護系統實行定期的檢驗測試，保證保護模塊沒有發生影響其防護功能的損害。具體的檢測步驟如下：首先在檢測之前要保證整體運行系統處于停機狀態，開啟可編程邏輯控制器試驗模式，對于故障的部件進行控制。其次，試驗模式下的故障信號傳入保護模塊，檢測人員要檢查該模塊是否在規定的時間內對故障信號做出反應，并顯示相應的測試結果。通過這種保護模塊的檢測方式，能有效判斷出可編程邏輯控制器的運行機制是否正常，從而及時對電氣系統的故障進行排查和處理。

二、實時故障診斷

在對掘進機的電氣系統進行故障排查時，需要通過設備的人機界面來對系統的運行狀態進行檢測。在這個過程中，TD200是較為常見的掘進機使用界面，其主要功能是將系統的故障及使用情況能夠簡單詳實的顯現出來。DOP的顯示器能將電氣設備的使用狀況和異常表現全面、系統的呈現出來，對于保障掘進機的使用效率，確保礦產資源的開采質量，降低煤礦開采項目人力、物力的投入有著十分重要的作用。TD200采用LED顯示板，具體功能是對電源供電系統的運行實現實時的監督，確保對于整個電氣系統的有效控制。通過顯示器對掘進機的運行情況實現實時的監管，有利于維修團隊及時發現設備異常并快速對故障部件進行處理。與此同時，有效的監督可以對事故發生的原因進行分析，防止問題的重復發生。如，在油泵機發生故障時，其運行的設備突然停止工作，如果在TD200的顯示屏上出現“油泵電機缺相”的信息反饋，表明系統由于故障而無法使用。根據設備的運行原理，可以推測是由于以下幾種原因導致的系統故障：第一，由于電源的缺相而導致的油泵機停止運行；第二，隔離開關在運行時出現缺相；第三，接觸器故障而導致的缺相情況；第四，油泵機的電流傳感系統出現了異常；第五，電機繞組的部件異常發生了缺相等。在維修小組進行故障原因排查時，應按照顯示器上的信息提示來開展維修工作。

三、歷史故障查詢

歷史故障查詢屬于掘進機電氣設備事故排查中較為常見的檢修方式，對于繼電器系統的日常維護與故障原因的分析起著十分重要的參考作用。具體而言，是在電氣設備處于停機狀態時，使用相應的控制鍵，調出一定期限內的電氣系統發生故障的原因和頻次。對掘進機使用的整體情況進行分析，為電氣設備的維修工作提供有效的參考。對于掘進機進行歷史故障查詢時，可以通過其查詢界面了解故障發生的詳細時間、故障處理的方式、故障原因等等關于此次異常發生的主要信息。與此同時，查詢系統即使在設備運行時放生斷電現象，關于故障問題的存儲信息數據也能保持完整，減少數據丟失的風險。如，對控制鍵進行組合，進行設備的查詢時，由PLC調出相關顯示界面。該界面的顯示內容是由靜態的時間信息、序號和動態的故障內容構成的。然后，由相關的技術工作人員對故障的內容與時間進行分析，得出相應的數據，將同類故障發生的可能性降到最低。

結語：掘進機電氣系統保護措施與對故障的診斷排查是維持掘進機正常運轉的重要技術保障，為此，相關部門應加強對電氣設備的保護控制，通過PLC對異常情況的危害程度進行有效的控制。與此同時，煤炭相關產業應加強對故障發生原因的檢測與分析，使用實時故障診斷、歷史故障查詢等方法解決設備運行時發生的疑難問題，為設備維修提供招搖的參考，從而保證掘進機的使用效率，促進煤炭行業的快速發展。

參考文獻：

[1]郭小龍.煤礦掘進機電設備故障診斷與維護管理分析[J].能源與節能，2016（12）；