煤矿电气设备自动化技术探讨

杨志光

（阳煤（集团）中小企业集团阳泉新瑞昌机械有限公司， 山西 阳泉 045001）

引言

高效率是煤炭生产的宗旨，节能和环保是新形势下的要求。随着电气自动化技术的兴起，煤炭机械设备与电气自动化技术的结合更加紧密，在电气自动化技术背景下，煤炭的生产流程和方式发生了根本性改变。

1 电气自动化技术的特点与优势

相比于传统的煤炭机械技术，电气自动化技术有诸多优势，例如，可以保证煤炭的生产效能。现阶段，煤炭的开采大多使用电牵引的方式，一般使用MG300/730-WD等多种型号的电牵引机器，有些煤炭开采的过程使用了多电机驱动的方式，依据交流异步电机的转速原理，对采煤机进行变频调速，电机的转速往往与电源的频率成反比，在电机极对数和滑差率相同的情况下，改变电源的频率可以较好地调节发电机的转速。采煤机在无极调速交流变频技术的支持下，可以直接无链驱动，大大地提高采煤效率。控制系统的管理同样需要电气自动化的参与，采煤现场需要配备监控控制系统，能够在实时监控的基础上进行信息的反馈，进一步地提高采煤流程的控制效率[1]。

2 电气自动化技术的具体应用

2.1 在采掘设备中的应用

横向安置的多电机驱动系统已经广泛应用在采掘设备中，随着生产能力的加强，装机的容量正在逐渐扩大，总装机功率已经从1 000 kW逐渐扩大为1 500 kW，电机的牵引功率扩大为120 kW。交流电牵引电机广泛应用在煤炭采掘中，提高了设备的应用效率，使煤炭设备的运转更加稳定高效。另外，机械的抗污能力较高，为后期的机械维护节约了成本。计算机作为自动化控制技术的核心，准确高效。煤炭的采掘过程同时运用了传感技术和故障检测技术。在输送机的发展方面，一些先进的国家已经渐渐实现重荷载化与多样化，并应用和推广了双速电机等先进设备。

为了更好保障采煤的安全，液体支架的操作中渗透了计算机控制内容，使得电液控制更加准确，并能够提供大流量的工业运输，电液支架的移动速度明显加快，提升了采煤效率[2]。

我国的煤炭采掘技术相对较为落后，一些运用交流电牵引的企业需要从海外购进各类电控元件，我国的众多采煤生产厂商已经着力研制大功率的采煤机械，上海煤科院生产出的MGTY400/900-3.3D变频调速电牵引采煤机已经逐步投入到采煤生产工作中。

2.2 在运输设备中的应用

很多煤炭企业已经引进了集中监控与直流调速的全数字系统，具有实效性和稳定性的特点。应用PLC方式可以保证全程操控煤炭运输调控系统，煤炭运输系统设置有监控中心，通过计算机的自动化监控，在保障煤炭生产高效能基础上，降低了煤炭生产事故的发生率。

3 自动化变电站技术

通过计算机的综合操控，煤炭电力系统发生突发故障时，变压器的成套保护可以起到应急作用，有效降低了短路造成的危害，在过流故障、短路故障等发生时，也可以进行保护。自动化变电站技术设置有后台监控系统，该系统分为通讯管理系统、后台监控微机与保护单元，监控保护装置中设置间隔层，具体负责传达指令与监控后台设备的运行。

3.1 110 kV变电所工程概况

出线路3回，主变压器3台，采用线路变压器组分段接线。母线短路电流水平25 kA，采用直线接地方式。

基于煤矿电力供应与设备运转的因素，主变压器设计采用集中组屏方式，设置主监控室，并控制后台监测系统，开关柜装有6 kW保护装置，通过RS485通讯接口向后台监控系统传输信息，节约空间、方便操作。

3.2 变压器成套保护设备

主要装置为变压器差动保护装置MTPR-110SD、综合控制装置MMCU-10H、变压器后备保护装置MTPR-035HB。在匝间短路与相间短路等多种变压器故障发生时，可以通过变压器成套保护设备实现安全应急操作。该设备对变压器过负荷、过流等危险状况和温度压力释放等故障也有保护作用。在110 kV线路保护中，使用MLPR-10H2型微机线保护设备，具体组成部分有三段式过电流保护、单相接地保护与后加速保护。系统中设置有低电压保护设备MOTS-10H和微机型PT切换装置。加双母线或单母线分段主接线方式下的PT转化得以实现。设备具有两段母线的测量保护，可以自由切换，没有关联的母线也可以实现监控控制与低压保护。

3.3 后台计算机监控系统

珠海万力达生产的WLD2100变电站是当前国内较为稳定的变电站系统，监控保护单元使用隔层设计，通讯的中心是通讯计算机，可以与网络通行层的设备进行通讯规约转换，有效监控后台计算机的运行，传达上级指令。后台监控计算机（站控管理层）能够对现场采集和保护设备发出的相关信息进行全面统计、分析、显示、打印。能够根据安全情况发出警报。计算机技术有远程控制功能和数据处理功能，有效的提高了整个变电站的自动化水平。

4 煤炭企业自动化技术平台的构建

使用最先进的自动化产品，构建三层网络控制结构，保证采煤、运输、煤炭加工、安全、水电安全系统等能够实现自动化控制[3]。

自动化控制系统分为控制层、设备层物理结构和控制层物理结构三个层次，其中，控制基础信息层是基于以太网开放的网络协议TP技术。管理层利用计算机等对煤炭企业中各类信息进行实时了解，实现企业的统一调度管理。

煤炭企业自动化控制系统控制层包括了现场操作员站、DOS现场控制站、中央控制站和就地控制站等，自动化控制系统设备层通过网络连接地层现场的设备，包括现场仪器仪表的连接，远程I/0站。

煤炭企业自动化控制系统简单结构如下：企业调度中心的指挥人员使用大屏幕进行调度，并实时把握公司的各项基础信息，在上述系统的情况下对企业进行全方位的调度与指挥。企业的生产控制中心是企业各个生产职能部门的控制中心，可以通过专人对其中生产环节进行控制。首先，发布命令给其他各个分控制系统，对煤矿的各个系统设备的运行情况进行监控，其次，对全部的电气设备实现地面控制与监视，在无人值守的情况下，促进煤炭整体管控一体化的目标。

5 结语

随着科学技术的不断发展，电气设备自动化技术已经渗透到了煤炭生产环节的方方面面。首先，煤炭采掘设备的自动化程度加大，采煤技术更加稳定、精确。其次，煤矿运输和变电站等自动化系统的应用极大提高了煤炭的生产加工效率，保障了煤炭工程的稳定运行。遥测仪、红外线设备等诸多传感技术的应用大大提高了煤矿设备的安全性能。

参考文献

[1]符志强.煤炭生产机械设备中电气自动化技术的运用[J].山东煤炭科技，2017（3）：117-118.

[2]贾瑛.煤矿机械设备电气自动化技术的应用研究[J].科技与企业，2013（13）：137.

[3]谢运动.机械设备电气自动化技术的应用研究[J].科技传播，2013（5）：105-106.