浅析采煤机械电气控制系统的设计

罗剑

【摘 要】随着我国经济的发展，人民的衣、食、住、行有了很大的提升和改变，相应的对各类能源的需求也出现了不同比例的改变。据相关资料显示，当今的煤炭消耗量占一次性能源消耗总量的一半以上，且短期内对煤炭这项能源的需求没有下降的趋势，所以，如何能够有利的确保煤炭工业稳定、高效的发展是我国目前应该重点探讨的问题之一。机械设备能否有良好的、高效的工作状态，会直接影响到煤矿生产的最终效率和最终的产量，本文对煤矿机械的电气控制系统的设计进行了详细的研究，以期能够帮助业内人员更好的完成矿内作业。

【关键词】矿下机械；电气控制系统；设计

随着科学技术的日益精进，许多的采煤机械都实现了电气化操作，煤炭开采的过程也越来越人性化、自动化、电气化，矿下作业的安全性也越来越高，煤炭的开采效率也越来令人欣喜。本文将对采煤机、胶带运输机、掘进机等几种常用的矿下开采机械进行详细的探究，从而使相关行业的读者对其有更深的理解和认识，使煤矿开采能够实现更高效、安全的生产。

1.采煤机的电气控制系统

采煤机是指破煤然后将煤装入运输工具的采煤机械，其在整体的采煤环节中起着至关重要的作用。目前，我们国家的煤炭开采中所使用的机械一般为电牵引采煤机，其电源电压为3300V，电机一般呈横向，由电脑控制其工作，如果在工作中出现了问题，电脑会给予提示，以方便操作人员或是维修人员进行维修或检测。采煤机由多电机组成，外在框架为整体框架焊接结构，破碎装置、摇臂和主机架采用销轴连接，这样的结构使得采煤机能够更加简便的组装或是拆卸，使得采煤机在出现问题或是损坏之后能够更加方便的检测故障源并进行维修，从而有效的提高机械的工作时长和工作效率，从而保障煤炭的正常供应。当今的新型采煤机由主回路、先导回路、调速系统和主控制系统组成，主控器通常采用PLC系统，它的主要功能是将操作人员下达的各种工作命令，有效快速的传达到处理中心，然后处理中心将分析后的指令送达到相应的执行处，控制采煤机。操作显示站是一个计算机系统，具有现实和传输的功能：一是将采煤机的操作转换为指令代码并通过电缆传递给主控器，二是处理主控器输出的信息，并以汉字与数字字符的形式显示到屏幕上。调速系统主要包括交流变频调速系统，开关磁阻电机调速系统和电磁调速系统。交流变频调速系统由变频器控制交流牵引电机并供给电源，交流变频器为其所负载的电机及其自身提供保护功能。开关磁阻电机调速系统由控制器和开关磁阻电机组成。电磁调速系统则有计算机调速控制器和电磁调速电动机组成。产生故障时，主控计算机可现实相应警示信息与故障保护信息，并具备故障记忆功能，断电时能够保存故障信息，方便上电查询。

2.胶带输送机的电气控制系统

PLC作为控制核心，可以监视、监测和控制软件作为界面实现以下功能：井下给煤机，主斜井皮带机和地面生产系统间有连锁功能，遵守“逆煤流启车”、“顺煤流发车”的原则，在发生事故时不堆煤；具有单机、集控、检修、手动等工作方式；电控装置和调速型液力耦合器、变频器、液体粘性传动装置、CST、电软启动装置配合，控制胶带输送机的加减速，实现胶带输送机的启动与停车，且启动、停车和加减速应控制在0.3m/s2内，满足较低加速度启动与重载启动的要求，并保证多个电机功率的平衡；上位机监控：显示胶带传送的速度、煤流量、电流、堆煤、跑偏、打滑、温度、烟雾等信号，实现故障自动提示和报警；在上位机上显示分站信息，并以汉字进行提示和报警；组网：与整个矿井的监控系统进行联网，实现数据远距离传送和远程监视。

3.矿井提升机的电气控制系统

矿井提升机是矿山重要的设施，是井下设备与人员和外界相沟通的唯一通道，随着计算机技术和PLC技术的不断发展，通过先进的控制技术对传统的矿井提升系统进行改善，能够有效提高矿井提升机的自动化水平、可靠性与安全性。其原理为通过减速器将动力传递给卷筒，做到提升或下放容器，盘形制动器则有液压或电气控制制动，通过传感器和测速发电机等元件构成安全保护系统。采用计算机技术后，矿井提升机的安全保护系统变得更加完善，矿井提升机的电控装置以数字控制为核心，基于PLC控制系统实现对全过程和全方位的动态监控，通过数字位置指示和故障显示、打印、记录，与上位计算机进行在线即时通讯，对新型产品进行监控，并通过数字直流调速模块实现与大功率变流器的技术连接，实现全数字化控制，还可采用两台计算机，每台均设有独立的传感、测量装置及数据处理系统，互为备用，对提升进程进行直接、间接测量，并进行比较和矫正，实现对进程的自动控制，使安全性与可靠性大为提高。交变频提升机的特点主要包括：圆形磁场具有良好的调速性能，电压利用率高，转矩脉动小，输出转矩大，低频运转性能良好；多种故障保护和优先排序的故障诊断功能极大地提高了整机的灵活性；薄膜面板设计使操作更加灵活，功能更加齐全，使变频调速器的应用场合大大增加，且调速性能良好。

4.掘进机的电气控制系统

新型掘进机的电气控制系统基于PLC控制单元，实现对电气系统各单元启、停的集成控制及其他与生产过程有关的各种逻辑功能的控制。掘进机的电气控制系统如图1所示。掘进机的电气控制系统（由控制室、工控室、调制解调器组成）由电子保护器对电动机进行保护，由电流互感器实现对回路的监控，判断回路运行状态并将结果反馈至 PLC主控单元。图一显示系统能够将运行时产生的故障反馈至中文界面，使工作人员及时了解相关情况，并快速做出反应排除系统故障。

5.结语

随着当前社会各行业对能源需求的增大和科学技术的进步，煤矿机械的电气控制系统将更加完善，在技术进步的同时，我们也应认识到，我国的电气自动化控制技术与国外先进水平还存在一定的差距，只有积极学习国外更加先进的技术并投入应用，才能促进煤矿生产的不断进步，保证国民经济的发展。 [科]

【参考文献】

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