浅谈煤矿机械的电气控制系统

2015-04-27枣庄矿业集团田陈煤矿恒邦公司综合厂山东滕州277523

山东工业技术 2015年4期

孙　凯（枣庄矿业集团田陈煤矿恒邦公司综合厂,山东　滕州　277523）

浅谈煤矿机械的电气控制系统

孙凯
（枣庄矿业集团田陈煤矿恒邦公司综合厂,山东滕州277523）

就目前形势来看，在未来的很长一段时间内，煤炭将仍然是我国经济发展的主要能源，对于我国经济发展的重要性不言而喻。煤矿机械设备系统庞大，结构复杂，机械能否安全运行直接影响着煤炭的生产。在当今信息化时代，对煤炭机械实现电气控制对于提高设备技术含量具有极大的促进作用。本文通过介绍电气控制系统设计的基本原则，指出了在系统设计过程中所需要考虑的因素，进而对煤矿机械的不同结构的电气控制系统设计进行了阐述。

煤矿机械；电气控制；系统设计

1　引言

煤炭给我国国民经济的发展提供了源源不断的动力，随着我国经济的发展，对于煤炭的需求量越来越大，在未来很长一段时间内，煤炭作为我国最主要能源之一的局面不会改变，这就对煤炭的安全高效生产提出了更高的要求。在实际生产过程中，要实现煤炭机械的电气控制系统的设计，才能够带动煤矿机械设备的创新发展，为我国国民经济的快速发展提供充分的保证。笔者结合自身工作经验，对相关问题进行分析阐述，为电气控制系统的设计提供一定的参考。

2　电气控制系统设计的内容要点

电气控制系统设计的质量与生产成本和产品质量都有着十分密切的联系，涉及到技术设计到产品设计的每一个步骤环节，涉及到煤矿机械系统的每个结构。在进行电气控制系统设计的过程中，需要注意以下几个要点：首先是控制系统的选择，要以机械设备对电气控制提出的技术指标作为依据，综合考虑其性能；其次是电气传动调速方式的选择，对系统的经济指标和技术都有十分重要的影响，需要考虑调速性质、调速范围、费用、效率等因素；此外是工艺问题，这是实现设备的生产使用价值的基础，主要考虑接线图、装配图、导线图等图纸的设计及材料选用。

3　电气控制系统设计的基本原则

在进行煤矿机械电气控制系统设计过程中，需要遵循以下几个方面的原则：

（1）尽可能的满足机械设备对电气控制提出的要求。在煤矿机械中安装电气控制系统是为了保证煤矿机械系统的各个部件能够协调运行，按照预设指令完成相应的动作，这是最基本的要求。

（2）在保证满足要求的前提下尽可能简化设计方案。在满足使用要求的前提下，需要尽量地简化设计方案，评价一个方案是否优秀的重要标准是其性价比和安全性，而不是单纯的高效能和高科技含量。

（3）协调机电之间的关系，实现二者的有机结合。电气控制系统属于电，煤矿机械属于机，二者是相对独立的两个系统，但是关系十分密切，需要实现二者的有机结合，才能实现机械的电气控制。

（4）合理使用新的技术工艺，正确选择电气元件。新的技术工艺在带来巨大效益的同时，也具备着巨大的潜在风险，会对机械设备的性能产生极大影响，因此需要适当采用比较成熟的新技术工艺，减少盲目性，同时要选择正确的电气元件，以降低生产成本。

4　设计环节所需考虑的环境因素

由于电气控制系统的灵敏度和精细化程度都很高，容易受到外界环境因素的干扰，再加上机械设备运行工作的环境比较复杂，容易影响电气系统的正常工作，所以在进行设计的过程中，需要考虑环境因素，并采取针对性的保护措施：

（1）自然环境。自然环境包括温度、湿度、气压、灰尘等。针对温度过高的情况需要采取必要的降温手段，如水冷却、风冷却等，而针对低温环境则需要采取必要的预热措施。在湿度过高的环境下，会降低设备的绝缘性能，产生严重的电化学腐蚀后果，破坏电气元件，湿度过低会使电子器件的静电荷积累过多，所以需要针对不同情况采取必要的除湿或加湿措施。针对灰尘问题则需要考虑必要的除尘设施的设计，或者提高易受影响部件的密封性，来保证系统性能。

（2）磁场环境。对电路线路要进行合理的布置设计，减少彼此之间的相互干扰，选择抗电磁干扰能力较强的器件，也可以封闭干扰源和被干扰部件，或者提供基准电位和安全地电位来减少磁场干扰。

（3）机械环境。机械环境主要是指机械振动，在设计中要注意提高器件的抗振能力，确定合适的共振频率，或者增设隔离措施来改善安装环境的振动状况。

5　煤矿机械不同结构的电气控制系统设计概述

煤矿机械系统分为采煤机、矿井提升机、胶带输送机等多个部分，下面将分别进行阐述：

（1）采煤机电气控制系统。当前应用最普遍的采煤机电气控制系统主要由电源单元、遥控接收器、PLC单元、主回路、调速系统、主控系统等部分组成，主控系统是PLC系统。工作原理是通过编程来正确处理操作显示站发出的指令信号，然后将处理结果通过驱动电路发送到执行机构，进而使采煤机运行。PLC系统能够将井下采煤机械、皮带机械、地面生产机械三者联系起来，有单机、手动、检修、集控等多种工作方式。

（2）矿井提升机电气控制系统。矿井提升系统中采用计算机技术和PLC技术，促使提升机的自动化，提高了整体性和安全性。数控技术作为电气控制系统的核心，能够对运行状况进行全方位的动态监控，将故障以数字的形式展现出来，实现了数字化控制。还可以通过设置两个彼此独立的监控处理系统来实现对提升机的变频控制，进一步提高整体性和安全性。

（3）胶带输送机电气控制系统。胶带输送机电气控制系统主要由电控装置、电软启动装置、变频器、调速型液力耦合器、CST、液体粘性传动装置等部分组成，控制输送机的启动、停止、加速、减速等动作，且能够控制在标准速度范围内，保证电动机功率的平衡。同时还可以对上位机和井下监控系统进行监控和联网，构建完整的监控体系，实现对整个生产过程的监控。