掘进机电气系统保护及故障诊断研究

杨勇

摘要：现代化技术的快速发展，在促进了新兴技术产业的快速发展的同时，也对以矿业开采为代表的传统产业提出了新的发展要求。掘进机是煤炭产业进行矿业开采的重要机电设备之一，本文根据掘进机电气系统的具体使用情况，对电气系统保护及故障诊断方式进行简单的探究，主要包括PLC对电气系统的保护功能、实时故障诊断、历史故障查询三个方面。

关键词：实时故障；历史故障；保护模块

掘进机是煤矿开采行业必不可少的机电使用设备，对于提高煤炭开采效率，确保煤矿工程挖掘整个流程的安全性，强化煤炭开采质量等方面都有着不可替代的作用。为此，保证掘进机在煤矿开采整个程序的健康运行状态是机电使用环节优先考虑的重点。而电气系统作为机电设备的重要动力来源，为掘进机设备的有效运转提供了充分的物质基础。在此基础之上，保护机电领域的电气系统正常运转，对于故障进行及时的维修与隐患排查，是当前阶段保证煤矿产业掘进机维持健康运行状态的重要前提。

一、通过PLC实现对电气系统的保护功能

1、编程逻辑控制器的使用流程

在掘进机的使用过程中，对于电气系统的保护功能主要是通过可编程逻辑控制器（PLC）来实现的。当掘进机的电气系统因为故障无法保持正常的运行状态时，可编程逻辑控制器会快速检测到设备的异常状态，然后对相应的使用程序进行及时的控制，传达出停止运行的指令，减轻故障带来的损耗，从而保护整体程序的使用安全，发挥其对电气系统的保护功能。这一快速反应过程，离不开对可编程逻辑控制器的有效使用，从本质上来讲，PLC是一种用于机器设备控制的微型计算机，可以在运行过程中进行编程的存储，执行逻辑运算，对机电设备的部件进行控制管理并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。如，在发生电机系统故障、电路绝缘体保护层破损漏电或设备部件发生损坏等异常情况时，可编程逻辑控制器对异常部分及时下达暂停运行的程序控制指令，避免故障的部分影响整体程序的运转。

2、可编程逻辑控制器的技术原理

可编程逻辑控制器的输入信号按照性质的不同分为数字量、模拟量、频率量三种模式。具体的技术原理是在电气系统的各环节安装电流传感器，对于部件传送的电流进行实时的监督检测，传感器将部件相关的标准信号传递到可编程逻辑控制器的信息处理模块，由控制器将其与部件的规定标准值进行对比，判断电气系统运行是否出现过载、过流等异常情况。如果可编程逻辑控制器对三相电流的对比不符合正常的标准，控制器会释放对应部件的继电器从而控制接触器的线圈达到截断电流的作用，从而实现对电力系统的保护机能。可编程逻辑控制器的保护功能即包括过载、过流、缺相等通过电流传感器进行断电的保护模式，也包括漏电闭锁和过热保护等保护模式，通过多种形式的保护机制实现对电力系统故障情况的全方位控制。

3、可编程逻辑控制器保护模块的检测

可编程逻辑控制器的保护模块是在电气系统故障的情况下对异常发生的部件进行及时控制，以防止危害程度加深的保护机制。因此，维护保护模块的正常运转，是保证掘进机正常运转的重要防护手段。在此基础之上，对于保护模块应实现实时的监督管理，确保其使用功能。同时，要对保护系统实行定期的检验测试，保证保护模块没有发生影响其防护功能的损害。具体的检测步骤如下：首先在检测之前要保证整体运行系统处于停机状态，开启可编程逻辑控制器试验模式，对于故障的部件进行控制。其次，试验模式下的故障信号传入保护模块，检测人员要检查该模块是否在规定的时间内对故障信号做出反应，并显示相应的测试结果。通过这种保护模块的检测方式，能有效判断出可编程逻辑控制器的运行机制是否正常，从而及时对电气系统的故障进行排查和处理。

二、实时故障诊断

在对掘进机的电气系统进行故障排查时，需要通过设备的人机界面来对系统的运行状态进行检测。在这个过程中，TD200是较为常见的掘进机使用界面，其主要功能是将系统的故障及使用情况能够简单详实的显现出来。DOP的显示器能将电气设备的使用状况和异常表现全面、系统的呈现出来，对于保障掘进机的使用效率，确保矿产资源的开采质量，降低煤矿开采项目人力、物力的投入有着十分重要的作用。TD200采用LED显示板，具体功能是对电源供电系统的运行实现实时的监督，确保对于整个电气系统的有效控制。通过显示器对掘进机的运行情况实现实时的监管，有利于维修团队及时发现设备异常并快速对故障部件进行处理。与此同时，有效的监督可以对事故发生的原因进行分析，防止問题的重复发生。如，在油泵机发生故障时，其运行的设备突然停止工作，如果在TD200的显示屏上出现“油泵电机缺相”的信息反馈，表明系统由于故障而无法使用。根据设备的运行原理，可以推测是由于以下几种原因导致的系统故障：第一，由于电源的缺相而导致的油泵机停止运行；第二，隔离开关在运行时出现缺相；第三，接触器故障而导致的缺相情况；第四，油泵机的电流传感系统出现了异常；第五，电机绕组的部件异常发生了缺相等。在维修小组进行故障原因排查时，应按照显示器上的信息提示来开展维修工作。

三、历史故障查询

历史故障查询属于掘进机电气设备事故排查中较为常见的检修方式，对于继电器系统的日常维护与故障原因的分析起着十分重要的参考作用。具体而言，是在电气设备处于停机状态时，使用相应的控制键，调出一定期限内的电气系统发生故障的原因和频次。对掘进机使用的整体情况进行分析，为电气设备的维修工作提供有效的参考。对于掘进机进行历史故障查询时，可以通过其查询界面了解故障发生的详细时间、故障处理的方式、故障原因等等关于此次异常发生的主要信息。与此同时，查询系统即使在设备运行时放生断电现象，关于故障问题的存储信息数据也能保持完整，减少数据丢失的风险。如，对控制键进行组合，进行设备的查询时，由PLC调出相关显示界面。该界面的显示内容是由静态的时间信息、序号和动态的故障内容构成的。然后，由相关的技术工作人员对故障的内容与时间进行分析，得出相应的数据，将同类故障发生的可能性降到最低。

结语：掘进机电气系统保护措施与对故障的诊断排查是维持掘进机正常运转的重要技术保障，为此，相关部门应加强对电气设备的保护控制，通过PLC对异常情况的危害程度进行有效的控制。与此同时，煤炭相关产业应加强对故障发生原因的检测与分析，使用实时故障诊断、历史故障查询等方法解决设备运行时发生的疑难问题，为设备维修提供招摇的参考，从而保证掘进机的使用效率，促进煤炭行业的快速发展。

参考文献：

[1]郭小龙.煤矿掘进机电设备故障诊断与维护管理分析[J].能源与节能，2016（12）；