采煤机运闭线路的技术改造

曹玉兵秦显方赵玉兵梁瑞(.晋能集团有限公司安全生产监督管理局，山西太原000；.山东兖矿集团济宁三号井煤矿，山东济宁7500；.山东兖矿技师学院，山东邹城7500；)



采煤机运闭线路的技术改造

曹玉兵1秦显方2赵玉兵3梁瑞2
(1.晋能集团有限公司安全生产监督管理局，山西太原030031；
2.山东兖矿集团济宁三号井煤矿，山东济宁273500；
3.山东兖矿技师学院，山东邹城273500；)

摘要本文介绍了采煤机运闭线路的工作原理，通过在现场对采煤机运闭线路干扰信号的实际测量和深入研究，提出了对此系统的技术改造方案。新增加了1个继电器和1个电源模块元件。通过改造，大大增加了运闭线路的稳定性，有效保障了矿井安全生产的正常进行，同时也取得了显著的经济和社会效益。

关键词采煤机运闭装置；刮板输送机闭锁回路；技术改造

0引言

根据《煤矿安全规程》第六十九条规定：“采煤机上必须装有能停止工作面刮板输送机运行的闭锁装置[1]。”在矿井的正常生产过程中，当发生紧急情况需要停止刮板输送机时，若采煤机运闭装置工作不稳定，极易导致人身安全事故。据统计，某矿在1个综采工作面生产期间，采煤机共出电气事故20多起，其中因人为操作不当引起事故2起，电磁阀故障3起，变频器故障1起，其它均为运闭线路原因引起的误动故障。因此有必要对采煤机运闭线路进行技术改造。

1刮板输送机闭锁系统工作原理

传统的采煤机运闭线路在设计时是将采煤机面板上的运闭按钮接点通过煤机电缆内的信号线将煤机运闭接点接到TK200[2]控制刮板输送机的起动就绪点上，通过控制刮板输送机的起动就绪点，达到控制刮板输送机的目的，其电气原理图如图1所示。

图1电气原理

刮板输送机闭锁回路的工作原理是，首先在TK200控制台上设置好控制刮板输送机工作的起动就绪点，例如设置参数为IO1.1输入点，正常情况下，采煤机身上的运闭开关置于接通位置。此时TK200通讯控制器中光电隔离模块内部的发光二极管导通，电流通路是B12V+→R1→发光二极管→TK200控制台接线端子排2#线→采煤机刮板输送机闭锁线→采煤机接线端子排a→刮板输送机闭锁开关SA→采煤机接线端子排b→采煤机刮板输送机闭锁线→TK200控制台接线端子排3#线→B12V地。光电隔离模块内的光电接收管通过接收发光二极管发出的光电信号后而导通，电流通路是A12V+→R2→光电接收管→A12V地。IO或IN模块将此允许起动刮板输送机的起动信号传输给计算机控制模块进行处理，在液晶显示屏上显示出允许起动刮板输送机的信号。刮板输送机正常运行过程中，如果需要停止刮板输送机的运行，可将采煤机机身上的刮板输送机闭锁开关置于停止位置，光电隔离模块中的发光二极管因回路不通而截止，光电接收管因接收不到光电信号而截止，IO或IN模块将此停止刮板输送机运行的信号传输给TK200计算机控制模块进行处理，发出停机指令，刮板输送机停止运行。刮板输送机起动运行之前如果将闭锁开关置于关断位置，TK200控制器得不到IO或IN模块发出的允许开机信号，此时将发出闭锁刮板输送机的指令，刮板输送机无法起动，同时刮板输送机运行状态栏显示“没准备好”。

2运闭回路存在的缺陷

传统的采煤机运闭线路与采煤机动力线共用1条电缆，由于线路较长，其外部干扰信号通过运闭线路进入TK200控制系统，造成控制台不能稳定工作。

运闭信号在沿煤机电缆传输的过程中，极易受到由煤机电缆产生的交变磁场的干扰，另一方面，光电隔离模块抗干扰的峰值电压很低，所以经常导致光电隔离模块的损坏。故障点为TK200控制台的光电隔离模块损坏，由于其工作状态的不稳定性，频繁导致刮板输送机错误停机，导致区队检修人员对故障判断困难、处理慢，影响生产次数多、时间长，严重影响了工作面的正常生产。因采煤机运闭线路故障，导致更换煤机电缆，更换电缆影响时间长，劳动强度大，严重影响了矿井安全生产的生产秩序。

经过综合分析认为是由于TK200控制系统中，用于消除运闭线路干扰信号的光电耦合模块性能不稳定造成的，经过多次更换光电耦合模块，未能达到保障刮板输送机稳定运行的生产要求。光电耦合模块只适用于短距离弱电干扰的通讯环境中[3]，而一般煤矿使用的采煤机电缆（运闭线在采煤机电缆内部）在400 m~700 m之间，电缆受到的干扰信号较强，如此就极易损坏光电耦合模块，同样也是刮板输送机闭锁回路设计中的技术缺陷。针对这一问题，采煤机制造厂的专家及技术人员到现场进行了测试论证，将示波器放置于设备内部进行了8 h的在线测试，测试结果是运闭线感应到的干扰电压最高为32 V，过高的干扰电压是运闭线路频繁出现故障的主要因素。

3解决措施

为了保证技术改造工作的顺利进行，通过与专家及技术人员进行现场分析论证，制订了解决问题的方案和方法，即在原运闭线路中增加一级隔离继电器对干扰信号进行隔离，同时对隔离继电器使用单独的、稳定可靠的电源供电，以有效的减小、削弱外部信号对隔离继电器接点的干扰。理论上此办法可以抵抗1 000 V的电缆干扰信号。

具体实施方法是在TK200腔室内增加1个输入电压为AC127V、输出电压为DC12V的开关电源和1 个DC12V的直流继电器，确保不改变原有设备的技术性能，不破坏原设备的一体化性能。改进后的运闭线路电气原理图如图2所示。

图2改进后的运闭线路电气原理

由图2可以看出，运闭线不再直接进入光电耦合器电路，而是去控制1个DC12V的直流继电器K，用继电器的接点K1-1控制光电耦合器的发光二极管电路。工作方式是，AC127V单独使用的开关电源→+12V的直流继电器K→采煤机刮板输送机闭锁线→采煤机接线端子排a→刮板输送机闭锁开关SA→采煤机接线端子排b→采煤机刮板输送机闭锁线→12 V地。当闭锁开关SA在闭合时，继电器k1-1接点闭合，B12V+→R1→发光二极管→TK200控制台接线端子排2#线→继电器k1-1接点→TK200控制台接线端子排3#线→B12V地。光电隔离模块内的光电接收管通过接收发光二极管发出的光电信号后而导通，电流通路是A12V+→R2→光电接收管→A12V地。IO或IN模块将此允许起动刮板输送机的起动信号传输给计算机控制模块进行处理，在液晶显示屏上显示出允许起动刮板输送机的信号。当闭锁开关SA在断开时，继电器k1-1点也随之断开，光电隔离模块中的发光二极管因回路不通而截止，光电接收管因接收不到光电信号而截止，IO或IN模块将此停止刮板输送机运行的信号传输给TK200计算机控制模块进行处理，发出停机指令，刮板输送机停止运行。很明显，运闭线路上的干扰信号得到了有效的隔离。

4技术改造后的使用效果

通过对运闭线路的技术改造，解决了目前因运闭线路故障而影响生产的技术难题。本装置具有在采煤机上实现停止和闭锁刮板输送机的功能，符合《煤矿安全规程》第六十九条规定要求。经过再次邀请专家及技术人员对改造后的运闭线路进行测试，连续8 h测试继电器K1-1的2#和3#接线端子处的干扰电压为0 V。经过测试论证，试验验收合格。到目前为止，是最有效的抗干扰措施，而且它比传统方法更节省资金，且便于维护。

该矿经过多个综采工作面的推广使用，改造后的采煤机运闭线路从未发生过故障，控制系统能够长期稳定的运行，提高了设备开机率，具有良好的经济效益和社会效益。同时还解决了影响人身安全和设备安全的重大隐患，对实现煤矿安全生产具有重要意义。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M] .北京：煤炭工业出版社, 2011.

[2]桑宗其. TK200通讯控制一体化系统在综放面的应用[J] .煤矿机电，2006（03）：57-61.

[3]张松春.电子控制设备抗干扰技术及应用[M] .北京：机械工业出版社，1995.

曹玉兵，男，1969年12月15日生，1991年毕业于中国矿业大学自动化系电气技术专业，晋能集团有限公司安全生产监督管理局，工程师。

秦显方，男，1960年5月出生，1980年毕业于兖矿技校综采电气专业，在山东兖矿集团济宁三号井煤矿工作，综采维修电工高级技师。

赵玉兵，男，1970年6月出生，1991年毕业于中国矿业大学自动化系电气技术专业，在山东兖矿技师学院机电教研部工作，高级讲师。

梁瑞，男，1980年5月出生，2000年毕业于兖矿技校综采专业，在山东兖矿集团济宁三号井煤矿工作，综采维修电工技师。

Technical Renovation of Operation and Closure Line of Coal Cutter

Cao Yubing1Qin Xianfang2Zhao Yubing3Liang Rui2
(1. Administration of Work Safety of Jinneng Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030031；
2. Jining No.3 coal mine of Shandong Yancon Group，Jining，Shandong 273500；
3. Shandong Yancon Technician Institute，Zoucheng，Shandong 273500)

Abstract：The paper introduces the working principle of operation and closure line of coal cutter, through the actual measurement and in-depth study on the jamming signals of operation and closure line of coal cutter in the field, technical transformation scheme of this system is put forward. A relay and a power module component are newly added. Through transforming, the stability of operation and closure line is greatly increased, the normal mine safety production is effectively protected, at the same time the remarkable economic and social profits are achieved.

Key words：operation and closure device of coal cutter; block circuit of scraper conveyor; technical renovation

收稿日期：2015-11-20

作者简介

中图分类号TD65

文献标识码B

文章编号1000-4866（2016）01-0012-03