浅析煤矿掘进机电气系统保护及故障诊断

韩伟

摘 要：从煤矿开发的角度来说，掘进机在采矿的整个系统内占有十分重要的位置，这是因为掘进机可否具有良好的性质，在本质上决定了煤矿开挖的整体效益。针对煤矿掘进机展开故障诊断，要可以精准判定煤矿掘进机产生故障的部位，再对此加以检修。当前，电气系统维护和煤矿掘进机的故障判断得到有效结合，通过采用信息化技术和方法来完善电气系统的每个环节运转。为此，对于煤矿掘进机需要进行多角度故障诊断，科学选取恰当的故障诊断方法及措施。

关键词：煤矿开采;掘进机;电气系统;维护;故障诊断

中图分类号：TD421.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0167-02

0 引言

伴随机械化水平的提高，煤矿开采所要的各种机械设施也得到了全方位的改善，其中最常见的是煤矿掘进机。但相较于其他故障来说，掘进机极可能表现出比较潜在的故障状态，所以也在客观上加大了故障诊断的困难性。技术人员若要找出煤矿掘进机某一位置的隐藏故障，就要采取比较繁琐的诊断流程。所以，煤矿掘进机安装了复杂性很高的电气系统维护，对于不同种类的掘进机故障均要采取针对性的诊断方式，保证从根源上解决故障隐患和安全风险。

1 电气系统的组成部分

煤矿掘进机自身包括了复杂度很高的自动化结构。在整个电气系统内，典型装置是显示箱、操控箱、电机、外围设施、电控箱和报警器。简单的说，对于煤矿掘进机要配备以下电气系统构成部分：

掘进机的操控部分通常情况下设计成PLC的拓展模块和主模块模式，以上部分组成了关键性的电气控制板块。简单的说，主模块能够设计成S7-300的核心结构型号，而与其相应的信息量模块与拓展模块要衔接在模拟量模块。基于PLC模块，电气系统能够采用特殊的流程完成逻辑判定，采集并处置实时性的外界信息。在实现整个过程的信号处置后，对于各种类的信号都可以实现完全输出。另外，中间继电设备也能够用来操控系统内的部分电气构件。

掘进机中主回路包含电流传感仪、阻容吸收设备、接触器和熔断器等。为此，主回路最重要的性能就是操控供电，保证接通电源或是阻断电源。在整体主回路内，阻容吸收设备可以吸取尖峰的瞬时电压;而且，电流传感仪对于整个线路上的电流幅值实现精准检查，PLC系统接收实时性的测量信号。

另外，电气系统还包含故障诊断和整体保护。在整体保护中，整体保护涉及故障实验和温度保护两个方面，所以能够实现整个过程的过热维护、漏电维护与漏电锁闭等诸多功能。系统依靠显示屏来呈现故障现状，对于其中包含的多种故障信号都可以全面输出。针对工作人员来说，要可以由此判定掘进机遭到故障影響的基本情况，采用特殊方法来解决危险。

2 保护功能的发挥

在具体生产工作中，许多因素均会干扰掘进机电气设备的正常运行，如掘进机电机超载、照明回路出现漏电问题或一些电气部件受损等，此时，PLC就会智能检查故障信号，且根据检测信号，对掘进机相关运行构件进行操控，使之运行暂停，以更好保护电气平台。

数字量、模拟量和频率量属于三种重要的PLC输入信息，电流传感仪将对电机的三相电流实现及时测量，且将统一规范信号输出，再送往PLC模拟量系统。PLC将拿这一信号值和标准数值相对比，从而能够判定电机是否过载和过流，经过相互对比三相电流值，能够判定电机运行是否缺相。如果出现以上情况，要及时延时，令PLC操控的继电器排出，最后排出接触线圈，阻断触点，阻断电动机电源，能达到保护电机的效果。

保护电机不仅要保护其过载、过流以及缺相，还应保护其漏电及过热。开启电机之前，能加上直流电源质检测回路，以对其进行漏电闭锁检查，如果这时电机主回路绝缘相较于保护运动时过低，就会阻断整体保护模块中电路的每个保护节点，PLC模块扫描其数字量输入接口后，将找到这一故障，从而操控电机线路不让其开启。电机在工作环节，保护模块将通过持续检查电机定子绕组内的热敏电阻，以维护电机。如果热敏电阻阻值大于设定值，保护电路将实现保护，阻断相关节点，令电机暂停。

掘进机电气结构，除了以上对电机能进行多种保护外，而且还可以提供一些其他保护措施，如展开瓦斯闭锁维护和漏电维护等。另外，还可以监控保护其接触设备、电流传感仪等关键构件。而瓦斯闭锁维护重点是依靠瓦斯传感设备来对掘进作业面进行瓦斯含量检查，如果发现瓦斯含量超标，将展开保护动作，严禁机械一直运行。针对漏电维护，重点采取电子电路来检查36V控制电源和线路，看其是否出现漏电问题，如果存在漏电，将在PLC的作用下阻断36V电源，提供保护。针对接触器和电流传感仪的维护，重点是依靠检测传感器传送的信号，来判定部件是否正常运行。

当掘进机电气设备出现故障时，其PLC模块不仅能够提供相关保护，而且还可以体现出故障信号，工作人员就能够依靠人机界面来检查系统故障，最后定位且排除故障，使设备得到正常运转。

3 完善故障诊断的程序及模式

3.1 实时性的判定

从故障诊断方面来说，掘进机设置精准的人机界面，由此能够呈现精准度很高的故障数据及运行情况。比如，TD200的人机界面，对于实时性的故障情况和系统运转情况均可以实现精准显示，而XSB型号的显示板块能够判定特殊时段的工作参数，从而体现精准的故障数据。电气系统若突然陷进特殊的故障状态，则依靠人机界面就可以查找实时性的故障情况，由此进行整体的故障判断。

一般情况下，处在运转状态下的掘进机设备极可能体现出缺相运转、传感设备异常、绕组缺相或是其它故障现象，对于以上状态均要进行逐一检查。比如，若照明灯一直不能亮起，则极可能表现出照明回路的受损或者漏电问题。由此，在进行诊断时，要先阻断整个回路电源。照明设备若不能被点亮，则极可能遭到电缆漏电、蜂鸣设备漏电或是模块故障造成的异常影响。在特殊情况下，导线也许产生了松动。反之，若故障状态处在接触器、传感器或是系统按钮等部位，则显示屏就可以直观呈现特殊的故障状态，方便工作人员判断故障的根源，从而找到精准的故障部位。

3.2 查询历史数据

对于掘进机产生故障的问题，工作人员一般需要查询与其相关的历史故障资料，从而为其带来可供参考的故障诊断信息。所以，为提高故障诊断的科学性，针对掘进机的整个电气设备，还要增加查询历史故障的有关功能。若需要停机检修，则应先按下组合控制开关，显示屏就能够为工作人员体现特殊时段的历史故障数据。若面对难度很高的掘进机故障问题，则需要检查与之相关的各种故障数据，基于此选取最适合应用在这次故障诊断的方法及措施，显示页面能够呈现精准的年月日内容，而且还可以呈现故障编号。

具体能够采取以下设计实现以上功能：当工作人员按下特殊组合控制开关时，PLC模块开启并操控条用显示屏，以静态文字形式呈现序号和年月日，通过动态文字呈现故障类型与发声时间。如果系统产生故障，PLC将在第一时间采集实时时间，将至存储到VW存储器中，采集故障信号后再保存故障编号。针对新故障的处置也是这样，PLC将时间和故障编号保存在新的VW存储器中。故障信号最多存储20条，如果产生新的故障，那么系统智能清理最早一条信号并记載新的内容。

4 故障处理措施

4.1 漏电继电器问题处理方法

漏电继电器能够对电气系统内的漏电发挥出检漏和复位功能。但在掘进过程，因为继电器中绝缘阻值未降至标准或者复位继电器本身带故障，进而造成继电器无法顺利复位，因此要定时检测漏电继电器，找到保护动作灵活度下降和继电器受损时要立即调换。

4.2 过载保护系统问题处理方法

电机保护系统电源是经过交流互感设备获取信号来判定电机有没有过载，但在具体运行阶段，掘进机电机保护系统常常产生故障，产生过载保护现象且反复启停动作，严重破损了电气系统中的部件。对此，需要观察计算机信息查找过载值，比较原来正常状态下的过载系数是否存在问题。此外，在掘进机空载状态下试验设备，若在空载影响下系统依旧显示过载且停机就表示系统模块存在故障，要及时调换，且与原来异常过载系数相比较。

4.3 传感器故障解决方法

掘进机传感器问题主要包含油温传感器问题、油位传感器问题、电流传感器问题和倾角传感器问题。具体通过如下工作流程处理掘进机传感器问题：

（1）检测传感器接线是不是准确。能够通过采用万用表来检测各种参数，特别是检测关联线路有没有断路。

（2）检测传感器是否受损。若检测过程找出传感器本身破损，能够对其进行调换，且对调换后的传感器展开试验。

（3）检查液压油位是否满足标准。油位传感设备在对电气油位检查时，若邮箱内无液压油，也将导致传感器呈现故障状态，要立即加入液压油。

（4）检测隔离栅是不是正常。隔离栅对传感设备信号有隔离作用，要检测隔离栅，检测是否供电等有关信息。

5 结语

近几年，智能化和数字化系统正在融进全过程的故障诊断方面，在该基础上，提高了故障诊断的科学性。煤矿掘进机自身具备十分繁琐的内部结构，掘进机应用在煤矿井底开发中，能够提高每个生产环节的综合效益，特别是对于重要的系统构件能够完善检测。当前，煤矿公司已认识到故障诊断和电气系统维护的意义，所以开始尝试采用适合本身的技术方法。掘进机设备如果出现故障问题，则需要及时解决故障风险，从而保证整个掘进机设备的安全性及可靠性。

参考文献

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