采煤掘進機綜合保護裝置的工作原理與應用分析

廉春旭

(山西陽泉市大陽泉煤炭有限責任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤炭作為人類生活中的重要能源，由于其不可再生的性質，使得人們對煤炭的開采工作越來越重視。與此同時，對于開采煤炭所使用的機械的工作性能、質量以及其所具備的功能的要求也變得越來越高。隨著科學技術的不斷提升，大大地促進了煤炭開采的機械化程度，從而對于機械設備保護裝置的工作原理了解和掌握則顯得更加的重要。

1 保護裝置存在的意義及保護形式

1.1 保護裝置存在的意義

在我國煤炭事業的不斷發展推動下，對機械化設備的工作能力的要求也越來越高。尤其是我國的煤炭開采的機械化的水平不斷的提升，其相應的保護裝置顯得更加重要[1]。目前在煤礦行業所使用的電氣設備中，其中最為重要的一個裝置就是對采煤掘進機的電動機的保護。它的存在能夠確保采煤掘進機安全穩定的工作，以保障采煤工作的順利開展。

1.2 主要保護形式

對采煤掘進機的綜合保護裝置是針對掘進機中的電動機的一種保護裝置。電動機是采煤掘進機的主要驅動組件，是掘進機最重要的核心部分。所以，我們要對掘進機的電動機設備進行相應的保護措施[2]。

觸頭粘連保護裝置：它的主要作用在于在掘進機啟動之前以及停機之后自動地對設備內部的真空接觸器的接觸點進行檢測，以確定其是否斷開，無電流產生。

漏電閉鎖裝置：它的作用在于當該裝置檢測到相應的電阻值超出規定要求以下時，對電機進行自動保護，使電機無法啟動。

低壓線路漏電保護裝置：當設備的低壓線路對地電的絕緣能力降到規定值范圍之外時，則會自動引發保護動作。

溫度保護裝置：由于掘進機為大型采挖設備，因此對電機的需求和運轉也有一定的要求。然而經過長時間的工作后，必然會導致電動機過熱，影響設備性能，甚至會燒毀電機。因此，為了防止這一問題發生，在電動機周邊會有相應的檢測裝置。無論是冷卻系統的問題還是電動機自身的問題出現的溫度過熱的情況，都會引起電動機溫度保護裝置的啟動。通過程序控制使電動機停止運行，直到溫度降到規定范圍時會再次啟動。

門閉鎖保護裝置：為了確保掘進機在井下施工時的施工作業符合規定要求。所以在電氣系統的開關門上均有對應的門閉鎖開關。以確定門確實閉合后方可進行操作[3]。

聯鎖保護裝置：掘進機在設置的過程中加裝了油泵電動機設備，其它電機的啟用必須在油泵電動機啟動之后方可運作。

瓦斯閉鎖保護裝置：掘進機的工作環境中可能出現一定量的瓦斯，為了避免由于機械運轉導致火花造成瓦斯爆炸事故，因此在掘進機設備中設置了瓦斯監測設備，當監測到周圍空氣中的瓦斯含量達到1%時會自動啟動報警模式；而當瓦斯含量達到1.5%時，則瓦斯閉鎖保護裝置運行，通過設定程序對設備進行斷電操作。

對稱和不對稱故障保護裝置：兩者所涉及的故障問題均可能導致電動機過熱，使電動機無法正常運轉。更甚者引起電動機燒毀。因此，為了避免此類情況的發生，需要對掘進機在運行過程中的電機進行問題的及時診斷和控制，以確保掘進機的電動機正常運轉。

2 工作原理簡述

2.1 控制思路

采煤掘進機的綜合保護裝置的硬件設備是對電動機發揮保護作用的主要載體。因此更多的追求其功能方面的實際作用，而非設計的復雜性。綜合保護裝置使用的是電氣化的管理模式，采用模塊化的控制思路。通過綜合處理器(雙CPU)來對裝置進行控制。而裝置內部的其它設備則采用獨立的模塊與核心控制器進行連接，從而實現功能運轉。在操作過程中，對設備的電氣化的實時操作的性能要求較高，同時也添加了較多的功能設置，其最終的目的就是為了降低主CPU的負擔[4]。加入另外一塊CPU作為從屬控制核心，專門用于控制、操作、人機對話等一些對實時性要求不高的操作任務。如此一來，對于電氣化的控制運轉不僅能夠確保電氣控制要求的速動性能、選擇性能以及可靠性能，同時還能夠滿足其高精度的測量要求。

2.2 工作原理

掘進機綜合保護裝置的工作原理在于通過電流、電壓以及檢測系統聯動對電動機的運轉進行檢測；同時通過漏電保護檢測系統來對設備的絕緣功能進行檢測。通過檢測輔助設備，檢測如電鈴或者照明設備是否漏電；通過瓦斯斷電儀和甲烷傳感器的共同配合來檢測工作環境中的瓦斯含量。同時還有一些其它的檢測數據都是通過電氣設備進行信號傳遞的，從而輸出對應的數值以便于操作人員能夠依據數據進行觀察和對比，從而確定目前設備運行狀況是否符合設備規定操作范圍。電氣自動化的操作還能夠在接收到超出范圍值的信號時及時進行相應的操作處理，以實現對整個電動機以及控制系統的保護。在未出現任何障礙性的功能提示時，整個設備的電氣控制系統會正常運行，通過設備的顯示屏來顯示目前設備運行的相關數據。對于操作的需求不同，一些數據信息則會顯現在操作箱上方的顯示屏中。

2.3 保護軟件

掘進機的綜合保護裝置所使用的軟件主要是由電氣保護軟件和人機接口軟件共同組成的[5]。電氣保護軟件的運行內容主要是對掘進機的各項設備的數據進行采集、分析，同時進行輸出和保護的操作。而人機接口軟件則主要表現在通過外接鍵盤、顯示器以及通訊設備的操作而實現對設備的通訊、控制、調整和檢查的功能。

2.4 主程序模塊

掘進機保護裝置的程序模塊分為初始化、自檢循環、數據處理、保護以及故障處理模塊等5個部分組成。這5個部分各具功能且相互協調并相互作用，形成一個對程序控制檢測的循環。

3 結語

掘進機的綜合保護裝置就是對其電動機進行保護的電氣系統，其內部具有較為復雜的循環系統和電磁環境。并且受到內、外的干擾也很多。為了確保掘進機能夠在采煤環境中正常的運行，因此必須對掘進機的工作原理以及其保護裝置的工作原理進行深入的了解，使其能夠發揮其自身的作用。