矿井电磁环境机电系统抗干扰研究

张鲁 刘勇 孙来运

摘   要：矿井机电系统运行一旦出现问题将会直接影响到工作效果，为了保证矿井设备可以稳定、安全的运行，了解影响机电系统的因素，本文主要围绕电磁环境对机电设备运行形成的干扰加以说明，分析解决电磁对机电系统运行造成影响的方法，研究PLC在矿井设备作业中的应用，以及信号线等对机电设备的抗干扰机理，根据工作情况，从机电设备元件角度思考，设备软件、硬件的优化工作，保障井下工作环境可以照常开展。

关键词：矿井  电磁环境  机电系统  抗干扰  研究

中图分类号：TD60                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）04（c）-0006-02

矿井井下作业工作内容繁多，同时工作环境异常复杂，如果不能妥善处理将会影响到工作的发展情况，工作人员针对矿井下复杂的工作环境，应该做好相应的准备，不仅需要注意工作规范，还应该重视设备在井下环境下的使用情况，因为井下存在电磁干扰，提升工作人员工作难度，这些问题都是作业人员需要在工作中思考的问题。在井下作业期间，需要使用提升机、变频器等设备，但是因为电磁的干扰会设备运行情况，设备运行期间，电压以及电流都会出现大浮动变化，严重时会导致设备因故障问题无法使用，影响井下作业进度。为此，必须要及时思考应对措施，在科学技术得到极大优化的今天，可以使用分站PLC、信号，遵循电磁干扰抑制机理，设计机电系统抗电磁干扰的方案，保证设备可以在井下环境正常运行。

1  分析矿井环境对机电系统的电磁干扰形式

矿井环境存在的电磁会影响到机电系统运行的稳定性，研究矿井环境对机电系统电磁抗干扰方案也变得异常重要，工作人员应该重视这项工作，为了可以了解井下电磁环境对机电系统形成的干扰，所以会以拓扑结构这个典型的煤矿机电系统，分析电磁干扰形式，井下环境非常复杂，为了确保工作能够顺利开展，需要注意很多内容环节， 监控主站就是为了保证日常工作顺利开展增设的设备，可以提升井下作业的安全性，同时矿井环境还设有提升机变频调速分站，这两部分内容大大提升了矿井作业的安全系数，矿井作业期间，很难保证不会再掘进过程中，出现瓦斯泄露的情况，所以设备会实时的检测工作区域内的危险气体，通过检测、采集井下气体，了解气体中CO、CH4的浓度含量，同时设备还会统计井下环境的温度以及空气中粉尘含量，这些都是工作中应该重点掌握的数据情况。除此之外，为了保证工作可以顺利进行，还应该保证工作在安全的环境下进行，通风机在这个方面有非常大的作用，通过变频调速可以调节屋内气体，合理的调控井下空气，防止出现瓦斯事故。

在工作中通过监测设备还能保证每个分站施工作业可以按照工作流程，照常进行，运送人员做好物资管控工作，保证煤炭数量可以满足工作需要。矿井使用的机电设备与其它设备不同，为了防止井下电磁对机电系统形成的干扰，所以在设计过程中，已经做好抗干扰设计，噪声即便达到几十MHz依旧可以运行，通过设备了解其在矿井下的作业形式，已经环境对机电系统影响之后，可以发现干扰形式大致为提升机、供配电变压器，di/dt引起的传导干扰也在工作中频繁出现。除此之外还有通风机变频器瞬变信号、信号线间分布参数耦合也会对设备运行产生极大的影响，从而出现噪声，这样会影响到设备运行表现，需要阐明一点，井下作业环境本身就非常复杂，工作存在较大的安全隐患，为了保证工作人员的人身安全，以及工作质量以及施工进度可以按照规定计划正常开展，保证设备运行的稳定、可靠，就变得异常重要。

2  机电系统抗干扰设计

2.1 分站PLC

了解煤矿机电系统的电磁干扰内容之后，应该在这个基础上，设计电磁干扰方案，对分站PLC系统而言，电磁形成的干扰主要为I/O模块失压问题，PLC内部供电回路在尖峰部位存在较强的脉冲等。回路出现尖峰脉冲以及I/O导致的过压、失压问题，都会严重的影响到PLC工作状态，PLC工作状态一旦出现问题，将会直接影响到其接受信息、输出指令等工作的执行情况。除此之外，工作人员研究分站PLC受干扰时，还应该考虑到内部供电回路尖峰其谐波在电磁作用下可能出现的变化。

针对分站PLC抗电磁干扰，应该从实际出发，根据电磁干扰形式选择灵活的选择相对独立的方式，设计干扰抑制方案，选择双绞线，并采用相对独立电源，进行供电，这样便能有效的降低尖峰脉冲等高次谐波对系统运行的稳定性形成的影响，这种方式也考虑到设备工作的环境，既切合矿井在防火、防爆等方面的要求，同时又能保证电压可以平稳的波动，保证工作环境的安全性。

2.2 功率变流器

功率变流器在工作期间也存在非常多的问题，功率变流器在电磁环境中，会受到外界环境的影响，导致di/dt、du/dt暴增，影响到系统运行的稳定性，为了保证系统可以正常运行，可以采用传导耦合降低电磁对功率变流器运行造成的影响。针对功率变流器中的拓扑结构型式，更改调控策略是必须要进行的一项工作，矿井作业环境非常复杂，工作人员必须考虑周详，但是现有的功率变流器电磁干扰抑制方案，需要花费大量的经费，同时操作能力较差。

设备稳定运行是顺利作業的前提，采用PWM改进原有的功率变流器抗电磁干扰方案，经过完善的方案具有较强的实用性，因为在功率变流器中安装了滤波器，使得整体机构具有较强的使用性能，因为其结构简单，所需成本低，而且易于操作，所以受到矿井作业人员的喜爱。

2.3 信号线

滤波器安装在功率变流器上可以有效的提升抗磁能力，同时还对线路传输有不错的辅助效果，采用感性耦合的方式，工作原理就是在屏蔽层上产生与之相反的感应电流，增大屏蔽层回路电流，这样可能降低电磁环境对信号线的影响。在工作中不仅需要关注硬件设备，还应该重视软件构建，机电系统抗电磁的表现，提升系统运行的稳定性，保证井下作业可以安全进行。

3  结语

综上所述，井下环境复杂，干扰作业效果的因素较多，需要考虑到井下环境中电磁对机电系统形成的冲击，展示拓扑结构，分析拓扑结构受到电磁干扰后出现的变化，并分析电磁干扰及耦合途径，设备运行期间，为了不受井下环境影响，需要从分站PLC、功率变流器、信号线等方面思考，完善机电系统抗干扰设计工作，电磁影响设备运行效果，不仅仅需要优化硬件设备，还需要了解软件在其中起到的作用，机电设备是矿井作业中非常重要的组成成分，加大对其的研究力度，提升矿井机电系统的抗电磁干扰能力意义重大，可以降低变流器等设备工作产生的噪声分贝，抑制系统间电磁干扰，使设备可以稳定运行。

参考文献

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