廉春旭

(山西陽泉市大陽泉煤炭有限責(zé)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(zhì)，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(jī)械的工作性能、質(zhì)量以及其所具備的功能的要求也變得越來越高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，大大地促進(jìn)了煤炭開采的機(jī)械化程度，從而對于機(jī)械設(shè)備保護(hù)裝置的工作原理了解和掌握則顯得更加的重要。

1 保護(hù)裝置存在的意義及保護(hù)形式

1.1 保護(hù)裝置存在的意義

在我國煤炭事業(yè)的不斷發(fā)展推動下，對機(jī)械化設(shè)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(jī)械化的水平不斷的提升，其相應(yīng)的保護(hù)裝置顯得更加重要[1]。目前在煤礦行業(yè)所使用的電氣設(shè)備中，其中最為重要的一個裝置就是對采煤掘進(jìn)機(jī)的電動機(jī)的保護(hù)。它的存在能夠確保采煤掘進(jìn)機(jī)安全穩(wěn)定的工作，以保障采煤工作的順利開展。

1.2 主要保護(hù)形式

對采煤掘進(jìn)機(jī)的綜合保護(hù)裝置是針對掘進(jìn)機(jī)中的電動機(jī)的一種保護(hù)裝置。電動機(jī)是采煤掘進(jìn)機(jī)的主要驅(qū)動組件，是掘進(jìn)機(jī)最重要的核心部分。所以，我們要對掘進(jìn)機(jī)的電動機(jī)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施[2]。

觸頭粘連保護(hù)裝置：它的主要作用在于在掘進(jìn)機(jī)啟動之前以及停機(jī)之后自動地對設(shè)備內(nèi)部的真空接觸器的接觸點(diǎn)進(jìn)行檢測，以確定其是否斷開，無電流產(chǎn)生。

漏電閉鎖裝置：它的作用在于當(dāng)該裝置檢測到相應(yīng)的電阻值超出規(guī)定要求以下時，對電機(jī)進(jìn)行自動保護(hù)，使電機(jī)無法啟動。

低壓線路漏電保護(hù)裝置：當(dāng)設(shè)備的低壓線路對地電的絕緣能力降到規(guī)定值范圍之外時，則會自動引發(fā)保護(hù)動作。

溫度保護(hù)裝置：由于掘進(jìn)機(jī)為大型采挖設(shè)備，因此對電機(jī)的需求和運(yùn)轉(zhuǎn)也有一定的要求。然而經(jīng)過長時間的工作后，必然會導(dǎo)致電動機(jī)過熱，影響設(shè)備性能，甚至?xí)龤щ姍C(jī)。因此，為了防止這一問題發(fā)生，在電動機(jī)周邊會有相應(yīng)的檢測裝置。無論是冷卻系統(tǒng)的問題還是電動機(jī)自身的問題出現(xiàn)的溫度過熱的情況，都會引起電動機(jī)溫度保護(hù)裝置的啟動。通過程序控制使電動機(jī)停止運(yùn)行，直到溫度降到規(guī)定范圍時會再次啟動。

門閉鎖保護(hù)裝置：為了確保掘進(jìn)機(jī)在井下施工時的施工作業(yè)符合規(guī)定要求。所以在電氣系統(tǒng)的開關(guān)門上均有對應(yīng)的門閉鎖開關(guān)。以確定門確實(shí)閉合后方可進(jìn)行操作[3]。

聯(lián)鎖保護(hù)裝置：掘進(jìn)機(jī)在設(shè)置的過程中加裝了油泵電動機(jī)設(shè)備，其它電機(jī)的啟用必須在油泵電動機(jī)啟動之后方可運(yùn)作。

瓦斯閉鎖保護(hù)裝置：掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境中可能出現(xiàn)一定量的瓦斯，為了避免由于機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致火花造成瓦斯爆炸事故，因此在掘進(jìn)機(jī)設(shè)備中設(shè)置了瓦斯監(jiān)測設(shè)備，當(dāng)監(jiān)測到周圍空氣中的瓦斯含量達(dá)到1%時會自動啟動報(bào)警模式；而當(dāng)瓦斯含量達(dá)到1.5%時，則瓦斯閉鎖保護(hù)裝置運(yùn)行，通過設(shè)定程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行斷電操作。

對稱和不對稱故障保護(hù)裝置：兩者所涉及的故障問題均可能導(dǎo)致電動機(jī)過熱，使電動機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。更甚者引起電動機(jī)燒毀。因此，為了避免此類情況的發(fā)生，需要對掘進(jìn)機(jī)在運(yùn)行過程中的電機(jī)進(jìn)行問題的及時診斷和控制，以確保掘進(jìn)機(jī)的電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 工作原理簡述

2.1 控制思路

采煤掘進(jìn)機(jī)的綜合保護(hù)裝置的硬件設(shè)備是對電動機(jī)發(fā)揮保護(hù)作用的主要載體。因此更多的追求其功能方面的實(shí)際作用，而非設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。綜合保護(hù)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(jìn)行控制。而裝置內(nèi)部的其它設(shè)備則采用獨(dú)立的模塊與核心控制器進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)功能運(yùn)轉(zhuǎn)。在操作過程中，對設(shè)備的電氣化的實(shí)時操作的性能要求較高，同時也添加了較多的功能設(shè)置，其最終的目的就是為了降低主CPU的負(fù)擔(dān)[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(jī)對話等一些對實(shí)時性要求不高的操作任務(wù)。如此一來，對于電氣化的控制運(yùn)轉(zhuǎn)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(jìn)機(jī)綜合保護(hù)裝置的工作原理在于通過電流、電壓以及檢測系統(tǒng)聯(lián)動對電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測；同時通過漏電保護(hù)檢測系統(tǒng)來對設(shè)備的絕緣功能進(jìn)行檢測。通過檢測輔助設(shè)備，檢測如電鈴或者照明設(shè)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(huán)境中的瓦斯含量。同時還有一些其它的檢測數(shù)據(jù)都是通過電氣設(shè)備進(jìn)行信號傳遞的，從而輸出對應(yīng)的數(shù)值以便于操作人員能夠依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和對比，從而確定目前設(shè)備運(yùn)行狀況是否符合設(shè)備規(guī)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(jìn)行相應(yīng)的操作處理，以實(shí)現(xiàn)對整個電動機(jī)以及控制系統(tǒng)的保護(hù)。在未出現(xiàn)任何障礙性的功能提示時，整個設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)會正常運(yùn)行，通過設(shè)備的顯示屏來顯示目前設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)。對于操作的需求不同，一些數(shù)據(jù)信息則會顯現(xiàn)在操作箱上方的顯示屏中。

2.3 保護(hù)軟件

掘進(jìn)機(jī)的綜合保護(hù)裝置所使用的軟件主要是由電氣保護(hù)軟件和人機(jī)接口軟件共同組成的[5]。電氣保護(hù)軟件的運(yùn)行內(nèi)容主要是對掘進(jìn)機(jī)的各項(xiàng)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，同時進(jìn)行輸出和保護(hù)的操作。而人機(jī)接口軟件則主要表現(xiàn)在通過外接鍵盤、顯示器以及通訊設(shè)備的操作而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的通訊、控制、調(diào)整和檢查的功能。

2.4 主程序模塊

掘進(jìn)機(jī)保護(hù)裝置的程序模塊分為初始化、自檢循環(huán)、數(shù)據(jù)處理、保護(hù)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(xié)調(diào)并相互作用，形成一個對程序控制檢測的循環(huán)。

3 結(jié)語

掘進(jìn)機(jī)的綜合保護(hù)裝置就是對其電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)的電氣系統(tǒng)，其內(nèi)部具有較為復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)和電磁環(huán)境。并且受到內(nèi)、外的干擾也很多。為了確保掘進(jìn)機(jī)能夠在采煤環(huán)境中正常的運(yùn)行，因此必須對掘進(jìn)機(jī)的工作原理以及其保護(hù)裝置的工作原理進(jìn)行深入的了解，使其能夠發(fā)揮其自身的作用。