智能型多路大電流監(jiān)測報警裝置

畢鐘杰

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團高陽煤礦，山西　孝義　032300）

引言

綜采工作面大功率設(shè)備一般使用軟啟動器作為控制裝置，使用中由于無法與工作面工作人員時時通訊，經(jīng)常導(dǎo)致過電流現(xiàn)象出現(xiàn)，重則拉斷鏈子、燒電機，機電創(chuàng)新工作室針對此情況，研究智能型多路大電流監(jiān)測報警裝置，有效解決了這類機電事故的發(fā)生，填補了大功率設(shè)備頻繁過流的現(xiàn)象

1　創(chuàng)新背景及意義

在煤礦生產(chǎn)中，綜采機械化采煤不僅安全、高效，而且能夠減輕勞動者的勞動強度，同時綜采工作面使用的設(shè)備功率、體積和重量都越來越大，如果使用不當(dāng)或長期超負(fù)荷工作，不但會縮短設(shè)備的使用壽命，還會嚴(yán)重影響生產(chǎn)進度。

高陽煤礦綜采工作面采用放頂煤開采技術(shù)，工作面刮板輸送機使用軟啟動器進行啟動控制。當(dāng)放頂煤放煤量過大時，造成后溜子負(fù)荷過大，使后溜子電機電流過大，長時間超負(fù)荷運行會使后溜子電機壽命縮短或燒毀，且經(jīng)常使后溜子斷鏈，影響生產(chǎn)任務(wù)。而放煤量過少又會影響生產(chǎn)效率，使設(shè)備功率不能充分利用，在規(guī)定時間內(nèi)不能完成生產(chǎn)任務(wù)。為提高生產(chǎn)效率、防止事故發(fā)生，我礦隊組在生產(chǎn)時派專人對后溜子開關(guān)電流進行實時監(jiān)測，當(dāng)后溜子電機電流超過一定值時，需要去設(shè)備列車集控室通過工作面擴音系統(tǒng)通知工作面工作人員，為此不僅需要增加一名工人實時監(jiān)視電流，而且往返于設(shè)備開關(guān)和集控室增加了工人勞動強度。

根據(jù)以上情況，機電區(qū)創(chuàng)新工作室自主制作了智能型多路大電流監(jiān)測報警裝置，該裝置安裝于設(shè)備列車的集控室中，可實時顯示各運行設(shè)備的電流值，當(dāng)電流值超過該設(shè)備設(shè)定的電流值時，可自動發(fā)出警告聲并通過工作面擴音系統(tǒng)傳送至工作面[1]。

2　功能及原理

本裝置由主機和電流傳感器組成，主機安裝在設(shè)備列車的集控室中，電流傳感器安裝在監(jiān)測設(shè)備開關(guān)的接線腔內(nèi)，電流傳感器通過電流值傳送信號，電流信號遠距離傳輸時不會受線路阻抗影響。

該裝置主機由電源板和控制板組成。本主機電源使用AC127 V電壓，AC127 V電源通過電源板變壓器、整流橋、穩(wěn)壓塊后分別得到DC24 V、DC15 V、DC5 V，供給控制板上的各模塊使用。控制板是由單片機和各功能模塊電路組成，各功能模塊電路如圖1所示。電流傳感器傳送的電流信號首先通過隔離放大電路變成電壓信號后，在由單片機控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采集電壓信號到單片機中，單片機把采集到的電壓信號計算后得出實際電流值，顯示于面板的液晶顯示器上。

圖1　控制板功能圖

該裝置具有報警值設(shè)定功能，工作人員通過操作面板按鍵，可分別設(shè)定各設(shè)備的報警電流值，且具有存儲功能，每次開機后不必重復(fù)設(shè)定報警值。當(dāng)監(jiān)測設(shè)備的電流值大于該設(shè)備設(shè)定的報警值時，裝置自動發(fā)出報警聲，同時屏幕上進行閃爍報警，當(dāng)輸出繼電器與井下擴音系統(tǒng)連接后，聲音可通過井下擴音系統(tǒng)傳送至工作面[2]，如圖2所示。

圖2　面板安裝圖

3　實施效果

智能型多路大電流監(jiān)測預(yù)報警裝置通過理論設(shè)計、實際制作，反復(fù)論證于2015年1月25日在我礦S11113工作面安裝并投入使用，經(jīng)多次試驗、調(diào)試，可安全、準(zhǔn)確、可靠的運行。在實際使用中，該裝置安裝在設(shè)備列車的集控室中，電流傳感器安裝在各監(jiān)測設(shè)備開關(guān)的接線腔內(nèi)，可同時監(jiān)測工作面后溜子電機電流、前溜子電機電流、轉(zhuǎn)載機電機電流，并通過遠距離傳輸電流值實時顯示在本裝置的顯示屏上。當(dāng)運行設(shè)備的電流值超過設(shè)定值后，能夠自動發(fā)出警告聲并通過工作面擴音系統(tǒng)傳送至工作面，避免設(shè)備超負(fù)荷運行[3]。當(dāng)運行設(shè)備電流值過小時，工作人員可及時通過工作面擴音系統(tǒng)通知工作面工作人員加大放煤量，提高工作效率。

綜采工作面經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備過負(fù)荷的現(xiàn)象，造成電機被燒，至少影響生產(chǎn)24 h，在24 h內(nèi)重新安裝后溜子電機最少需要機電工8人，一個回采工一個班以200元計算，人工費為200×8×3=48 000元，材料費60萬元，總計64.8萬元。

該裝置設(shè)計成本費用：電流傳感器每個350元，實際使用3個，控制板加工板費1 000元，各類元器件500元，外殼及液晶屏費用1 000元，總計花費3 550元。

該裝置不需要安排專人監(jiān)視設(shè)備開關(guān)電流值，每月可節(jié)約人工費用5 000元，每年經(jīng)濟效益：5 000×12=60 000元，同時設(shè)備損壞率的降低，減少維修費用和生產(chǎn)進度。

4　結(jié)論

智能型多路大電流監(jiān)測報警裝置在我礦各綜采工作面的推廣使用，有效解決了設(shè)備壓溜子、頻繁燒電機等機電事故的發(fā)生，提高了設(shè)備的使用率與生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強度。

[1]袁秀修.電流互感器和電壓互感器[M].北京：中國電力出版社，2011：48-49.

[2]范志慶.電子產(chǎn)品印制電路板設(shè)計與制作[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013（1）：82-83.

[3]王加祥.電路板焊接組裝與調(diào)試[J].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2016：112-113.