李曉芬

【摘要】在煤礦系統(tǒng)中，應(yīng)用著越來(lái)越多的煤機(jī)設(shè)備，掘進(jìn)機(jī)是近年煤機(jī)市場(chǎng)的新亮點(diǎn)。煤礦是一個(gè)防爆環(huán)境，因設(shè)備漏電帶來(lái)的安全問(wèn)題顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】煤機(jī) 掘進(jìn)機(jī) 漏電 漏電保護(hù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)的綜合國(guó)力在不斷增長(zhǎng)。煤礦系統(tǒng)中，各種煤礦機(jī)械得到廣泛應(yīng)用，掘進(jìn)機(jī)是這類(lèi)機(jī)械中的亮點(diǎn)。煤礦屬易燃易爆高危環(huán)境，國(guó)家安監(jiān)部門(mén)對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備，有著明確的要求。煤礦機(jī)械首先是必須滿(mǎn)足防爆要求，同時(shí)應(yīng)能保障人身安全。

1掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)介

掘進(jìn)機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)的機(jī)械。由截割部、鏟板部、第一運(yùn)輸部、本體部、行走部、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電控部組成。它的工作特點(diǎn)是，掘進(jìn)機(jī)首先可以自由行進(jìn)，在行進(jìn)過(guò)程中，安裝有截齒的截割頭轉(zhuǎn)動(dòng)，再由截割部帶動(dòng)截割頭上、下、左、右擺動(dòng)完成切割動(dòng)作，鏟板部將截割下來(lái)的材料收集、裝載，再由運(yùn)輸部完成向后方運(yùn)送。掘進(jìn)機(jī)在液壓、電控系統(tǒng)控制下，精確配合，協(xié)調(diào)一致，輕松靈活地完成掘進(jìn)作業(yè)。適用于煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進(jìn)，也可在鐵路、公路、水力工程等隧道施工中使用。

2漏電檢測(cè)時(shí)機(jī)及流程

掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，需要強(qiáng)勁的動(dòng)力。其中截割電機(jī)、油泵電機(jī)功率一般為幾十、幾百千瓦。工作電壓為1140V。掘進(jìn)機(jī)整機(jī)是按防爆要求設(shè)計(jì)的。它的各種保護(hù)設(shè)計(jì)比較完善，既有電源過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，也有漏電保護(hù)，同時(shí)在工作時(shí)還能進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)。這里僅探討掘進(jìn)機(jī)漏電安全保護(hù)問(wèn)題，以期保證作業(yè)人員的人身安全。

煤礦中提供的電源通常采用1140V電源。L1、L2、L3、PE。煤礦的電源系統(tǒng)一般為IT電源系統(tǒng)，也即中性點(diǎn)不接地。設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自PE線(xiàn)分別接地。這種電源系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)是：

當(dāng)發(fā)生一相接地故障時(shí)，其三相電壓無(wú)論其相位和量值均維持不變。當(dāng)發(fā)生一相接地故障時(shí)，另兩個(gè)完好相的對(duì)地電壓要升高為線(xiàn)電壓。對(duì)1140V電源，是指其任意兩相之間的線(xiàn)電壓為1140V。當(dāng)其中一相接地故障時(shí)，另外兩個(gè)完好相的對(duì)地電壓要升為線(xiàn)電壓，也即1140V。

采用這種電源系統(tǒng)供電非常有利于煤機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行，但同時(shí)也對(duì)煤機(jī)設(shè)備提出了更高絕緣性能的要求。人體所能承受的電流為30mA。由此可以推算出單相電源相對(duì)于殼體的絕緣電阻應(yīng)不小于1140V/30mA=38kΩ，正因?yàn)槿绱?，MT/T682-1997-5.6關(guān)于漏電閉鎖的規(guī)定，掘進(jìn)機(jī)絕緣電阻為40kΩ。在判定時(shí)，允許其有上、下10%的波動(dòng)。

為了煤礦、人身安全起見(jiàn)，掘進(jìn)機(jī)每次上電工作時(shí)，首先進(jìn)行自身設(shè)備的漏電檢測(cè)。如果檢測(cè)到某一回路絕緣性下降到40kΩ以下時(shí)，則該設(shè)備不允許起動(dòng)運(yùn)行，也就是所說(shuō)的漏電閉鎖功能，同時(shí)在控制屏上給出相應(yīng)的報(bào)警提示。

下面我們以掘進(jìn)機(jī)的截割電機(jī)回路為例，來(lái)說(shuō)明電控系統(tǒng)是如果何進(jìn)行漏電絕緣檢測(cè)的。

從圖示中可以看出，D24通過(guò)一個(gè)測(cè)試截割電機(jī)漏電情況的繼電器觸點(diǎn)、一個(gè)真空接觸器的常閉觸點(diǎn)與主電路真空接觸器的下口的2號(hào)觸點(diǎn)相連。當(dāng)截割電機(jī)正常工作時(shí)，真空接觸器的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，D24與主電路是斷開(kāi)的。0為24V直流電源負(fù)極。

電控箱中的控制器為西門(mén)子S7-200型，模擬量擴(kuò)展模塊EM231，此處的接線(xiàn)圖如圖2所示。

其中，B+、B-為模擬量輸入口。圖3為截割電機(jī)漏電檢測(cè)的等效電路。圖3中的所示意的40kΩ電阻是虛擬的，在設(shè)計(jì)時(shí)絕緣電阻以40kΩ計(jì)算。實(shí)際測(cè)量中它是該回路中的實(shí)際絕緣電阻。

掘進(jìn)機(jī)在上電后即立即進(jìn)入自檢狀態(tài)，首先對(duì)油泵電機(jī)、截割電機(jī)高速、截割電機(jī)低速等回路逐一進(jìn)行漏電檢測(cè)。當(dāng)某一回路絕緣電阻不滿(mǎn)足要求時(shí)（小于40kΩ），在其顯示屏上會(huì)有相應(yīng)的報(bào)警提示信號(hào)，并鎖定掘進(jìn)機(jī)使其不能進(jìn)入工作狀態(tài)，以保證人身安全。

掘進(jìn)機(jī)在截割電機(jī)回路漏電檢測(cè)時(shí)，首先由控制器經(jīng)0.5S延遲后發(fā)出控制指令使截割電機(jī)漏電檢測(cè)繼電器KA動(dòng)作，繼電器KA觸點(diǎn)閉合。此時(shí)截割電機(jī)的真空接觸器為不工作狀態(tài)（即截割電機(jī)不通電），其常閉觸點(diǎn)為接通狀態(tài)，D24直流電壓加到截割電機(jī)主回路上。圖3為截割電機(jī)漏電檢測(cè)的等效電路，由此可知，如果截割電機(jī)處絕緣電阻是40kΩ時(shí)，EM231模塊的B+端子處的電壓應(yīng)為24*1/（40+1）=0.59V。也就是說(shuō)當(dāng)B+端子處所測(cè)得的電壓為0.59V時(shí)，截割電機(jī)處的絕緣電阻為40kΩ。

由此可知所求絕緣電阻值算法為：24*1/B+端子處的電壓-1（kΩ）。

如果所求得回路的絕緣電阻即大于40kΩ，說(shuō)明符合絕緣要求，控制器轉(zhuǎn)而進(jìn)入工作狀態(tài)掃描程序。否則該回路絕緣電阻為不合格，控制器將鎖定掘進(jìn)機(jī)使其不能進(jìn)入工作狀態(tài)。

3結(jié)語(yǔ)

安全檢查在煤礦系統(tǒng)中是非常必要的。漏電檢測(cè)是其中不可或缺的一項(xiàng)，隨著時(shí)代的發(fā)展，掘進(jìn)機(jī)的漏電檢測(cè)技術(shù)必然會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]MT682-1997.懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控設(shè)備系列與參數(shù)，煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[2]西門(mén)子S7-200技術(shù)手冊(cè).