采煤掘进机综合保护装置的工作原理与应用分析

廉春旭

(山西阳泉市大阳泉煤炭有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

煤炭作为人类生活中的重要能源，由于其不可再生的性质，使得人们对煤炭的开采工作越来越重视。与此同时，对于开采煤炭所使用的机械的工作性能、质量以及其所具备的功能的要求也变得越来越高。随着科学技术的不断提升，大大地促进了煤炭开采的机械化程度，从而对于机械设备保护装置的工作原理了解和掌握则显得更加的重要。

1 保护装置存在的意义及保护形式

1.1 保护装置存在的意义

在我国煤炭事业的不断发展推动下，对机械化设备的工作能力的要求也越来越高。尤其是我国的煤炭开采的机械化的水平不断的提升，其相应的保护装置显得更加重要[1]。目前在煤矿行业所使用的电气设备中，其中最为重要的一个装置就是对采煤掘进机的电动机的保护。它的存在能够确保采煤掘进机安全稳定的工作，以保障采煤工作的顺利开展。

1.2 主要保护形式

对采煤掘进机的综合保护装置是针对掘进机中的电动机的一种保护装置。电动机是采煤掘进机的主要驱动组件，是掘进机最重要的核心部分。所以，我们要对掘进机的电动机设备进行相应的保护措施[2]。

触头粘连保护装置：它的主要作用在于在掘进机启动之前以及停机之后自动地对设备内部的真空接触器的接触点进行检测，以确定其是否断开，无电流产生。

漏电闭锁装置：它的作用在于当该装置检测到相应的电阻值超出规定要求以下时，对电机进行自动保护，使电机无法启动。

低压线路漏电保护装置：当设备的低压线路对地电的绝缘能力降到规定值范围之外时，则会自动引发保护动作。

温度保护装置：由于掘进机为大型采挖设备，因此对电机的需求和运转也有一定的要求。然而经过长时间的工作后，必然会导致电动机过热，影响设备性能，甚至会烧毁电机。因此，为了防止这一问题发生，在电动机周边会有相应的检测装置。无论是冷却系统的问题还是电动机自身的问题出现的温度过热的情况，都会引起电动机温度保护装置的启动。通过程序控制使电动机停止运行，直到温度降到规定范围时会再次启动。

门闭锁保护装置：为了确保掘进机在井下施工时的施工作业符合规定要求。所以在电气系统的开关门上均有对应的门闭锁开关。以确定门确实闭合后方可进行操作[3]。

联锁保护装置：掘进机在设置的过程中加装了油泵电动机设备，其它电机的启用必须在油泵电动机启动之后方可运作。

瓦斯闭锁保护装置：掘进机的工作环境中可能出现一定量的瓦斯，为了避免由于机械运转导致火花造成瓦斯爆炸事故，因此在掘进机设备中设置了瓦斯监测设备，当监测到周围空气中的瓦斯含量达到1%时会自动启动报警模式；而当瓦斯含量达到1.5%时，则瓦斯闭锁保护装置运行，通过设定程序对设备进行断电操作。

对称和不对称故障保护装置：两者所涉及的故障问题均可能导致电动机过热，使电动机无法正常运转。更甚者引起电动机烧毁。因此，为了避免此类情况的发生，需要对掘进机在运行过程中的电机进行问题的及时诊断和控制，以确保掘进机的电动机正常运转。

2 工作原理简述

2.1 控制思路

采煤掘进机的综合保护装置的硬件设备是对电动机发挥保护作用的主要载体。因此更多的追求其功能方面的实际作用，而非设计的复杂性。综合保护装置使用的是电气化的管理模式，采用模块化的控制思路。通过综合处理器(双CPU)来对装置进行控制。而装置内部的其它设备则采用独立的模块与核心控制器进行连接，从而实现功能运转。在操作过程中，对设备的电气化的实时操作的性能要求较高，同时也添加了较多的功能设置，其最终的目的就是为了降低主CPU的负担[4]。加入另外一块CPU作为从属控制核心，专门用于控制、操作、人机对话等一些对实时性要求不高的操作任务。如此一来，对于电气化的控制运转不仅能够确保电气控制要求的速动性能、选择性能以及可靠性能，同时还能够满足其高精度的测量要求。

2.2 工作原理

掘进机综合保护装置的工作原理在于通过电流、电压以及检测系统联动对电动机的运转进行检测；同时通过漏电保护检测系统来对设备的绝缘功能进行检测。通过检测辅助设备，检测如电铃或者照明设备是否漏电；通过瓦斯断电仪和甲烷传感器的共同配合来检测工作环境中的瓦斯含量。同时还有一些其它的检测数据都是通过电气设备进行信号传递的，从而输出对应的数值以便于操作人员能够依据数据进行观察和对比，从而确定目前设备运行状况是否符合设备规定操作范围。电气自动化的操作还能够在接收到超出范围值的信号时及时进行相应的操作处理，以实现对整个电动机以及控制系统的保护。在未出现任何障碍性的功能提示时，整个设备的电气控制系统会正常运行，通过设备的显示屏来显示目前设备运行的相关数据。对于操作的需求不同，一些数据信息则会显现在操作箱上方的显示屏中。

2.3 保护软件

掘进机的综合保护装置所使用的软件主要是由电气保护软件和人机接口软件共同组成的[5]。电气保护软件的运行内容主要是对掘进机的各项设备的数据进行采集、分析，同时进行输出和保护的操作。而人机接口软件则主要表现在通过外接键盘、显示器以及通讯设备的操作而实现对设备的通讯、控制、调整和检查的功能。

2.4 主程序模块

掘进机保护装置的程序模块分为初始化、自检循环、数据处理、保护以及故障处理模块等5个部分组成。这5个部分各具功能且相互协调并相互作用，形成一个对程序控制检测的循环。

3 结语

掘进机的综合保护装置就是对其电动机进行保护的电气系统，其内部具有较为复杂的循环系统和电磁环境。并且受到内、外的干扰也很多。为了确保掘进机能够在采煤环境中正常的运行，因此必须对掘进机的工作原理以及其保护装置的工作原理进行深入的了解，使其能够发挥其自身的作用。