煤矿高压防爆开关寿命周期管理评估系统设计

王鸿伟

[摘    要]文章讨论了高压防爆控制开关存在的问题及全面保护高压防爆控制开关技术;在采矿机电设备管理中，可以应用全寿命周期管理来提高设备的性能;简要分析了生命周期管理的应用程序。

[关键词]煤矿;高压防爆开关;保护装置

[中图分类号]TD611.5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]The problems of high-voltage explosion-proof control switch are discussed and the technology of high-voltage explosion-proof control switch is fully protected. In the management of mining electromechanical equipment， life management can be applied to improve the performance of the equipment. In this article， we briefly analyzed the application of life cycle management.

[Keywords]coal mine; high-voltage explosion-proof switch; protection device

1 高压防爆开关概述

通常情况下，高压电路防爆箱的启动器和控制电路开关最重要的一个组成组分部件就是高压防爆箱，保护防爆设备和高压断路器[1]。包装盒本身可以划分成为3个防爆间。中间为一个分区，上层为一个布线好的分区。左右两个都分别使用配备了有机高压有源电缆放在输出输入端，真空高压断路器，电压与输出电流间的互感器都分别放置在比较低的房间中，盒子的右侧分别设置了有机高压电锁和真空断路器的组合机构。房间带有一个大的封闭式运动手柄及一个带有隔离运动开关的闭合式运动手柄。

当一个高压防爆启动器在关闭的状态下仍然维持15 s时，此时，当按下关闭启动按钮时，磁芯面朝下，永磁体仍然吸附在底盖表面上，在长期被吸附的情况下[2]。电路的结构主要分为四个组成部分：永磁体，围绕着永磁体的各种可变磁芯，底盖和壳体。当一个围绕永磁体的微电磁芯被薄层覆盖在物体表面时，此时对临界外力的电磁作用使其功耗几乎为零。在振动断路器的振动防爆弹簧开关自动关闭过程中，一定要同时完成对振动断路器防爆弹簧振动能量的实时存储。两者必须是同时进行工作才能完成的，即使是防爆门的开关工作完成了振动闭合，断路器上的弹簧也同时工作完成振动能量的实时存储。

打开固定位置弹簧，释放了大量存储于推动断路器磁芯弹簧内部的弹性能量，使磁芯更加接近弹簧顶盖磁芯表面，同时推动断路器弹簧依靠推动弹簧的内部弹性运动势能在此时可以旋转一下打开磁芯，并且推动打开的固定位置弹簧用来作为推动断路器磁芯打开的固定位置[3]。同时，由于顶盖的磁性是非电导体磁性的，因此它不能被永磁体所磁化并且也不能形成磁路，因此在这种条件下，由永磁体所形成的电导体磁路应该是相对安全和稳定的。为了起到减少两个闭合体受力的作用同时，减小磁芯底盖上的接触面与两个可以移动磁芯之间的磁通电流密度，必须尽量保证两个单稳态永磁体承受电流的运动方向和两个闭合体受力的运动方向完全相反。以此公式为研究目的可以产生一个方向可逆的线性电磁场。用于控制断路器的运动操作系统断路器上的弹簧运动能量值的储存大小取决于断路器运动弹簧自身的运动弹性能和势能。

2 煤矿高压防爆开关综合保护新技术

2.1 短路保护

结合目前我国开关现有的技术理论与相关实践经验，基本解决了大型煤矿开关高压短路防爆保护开关的高压短路电流保护和过载电流短路保护，但在一定的电压情况下，也许可能会大幅降低开关设定电压上限短路保护的作用值。在低电压液位传输线和许多大型煤矿压源开关的线路末端，传输线之间的最大距离仅比一个短路压源电流的最大测量值高几十或几百米，这种特殊情况很有可能直接造成线路跳跃性断电事件并影响线路供电[4]。可以通过调整设置值的方式来解决跳闸电流的跳闸问题，但是由于保护灵敏度的降低和违反了相关安全规定，因此一般不会改变通信中断设置的电流来保护。

2.2 漏电保护

国家标准法规是我国各类煤矿企业采用的综合排水保护体系中进行漏水防洪保护工艺设计的一项基本标准。目前采用的渗水防洪保护技术主要有零序功率方向型和零序电流模式。电网的中性点未接地，它们是该短路防护方案的主要服务对象。在20世纪80年代，中性点非接触脂肪型供电系统被认为是我国各类煤矿在高压直流供电系统中最常见的一种供电模式，但随着我国各类煤矿发展及需求，供电距离越来越远。经济发展各个领域都从某种角度来推动了电网相应的地面电容性输出的增多。因此，大多数煤矿正在根据实际工作情况来选择供电运行模式，通过消弧线圈或者接地模式的供电中性点，已成为目前企業最常见的转换目标。在这种情况下，继续采取原始漏电保护技术方法将难以适应当前漏电保护精度的要求，而且当前发生漏电事件时，其接地电阻将会受到严重的影响。

3 保护装置的整体结构设计

矿山高压防爆开关中需要使用的保护设备主要有4个部分：ARM嵌入式微控制器、LCD屏幕、定时识别器和操纵电路。由ARM嵌入式微控制器采集的数据在特定的电路中进行处理后，将直接显示在LCD的屏幕上，并借助于机械键盘控制的一个电子计时器电路，使用指定命令输入和获取的计时器来实现对特定时间段内特定节点的数据采集和通信。电流信号的采集主要是与ARM嵌入式控制器和准确而彻底的整流电路一起完成的。

4 保护装置的工作过程

对于在矿井中经常使用的高压防爆开关，定时标识符能够保护文件，从而使用户可以迅速识别和发现泄漏的问题，并且保护器整个控制的核心就是一种可以自动收集数据的ARM嵌入式微控制器。它针对所有需要修改或者操纵的各类数据进行了分析，传输，存储和发布指令。除了能够自动判断电流泄漏的潜在问题和异常情况外，时序识别器还可以从驱动变压器和驱动电流速度互感器中自动采集并分析获得的电压零序号和电流互感信号分别进行自动滤波或者自动过渡，并自动完成电流尺寸的自动确定。

5 设备寿命管理系统

5.1 设备的初期管理

在防爆开关设备选型的过程中，有必要结合企业具体情况，以贯彻科学技术应用与经济安全相结合的原则，科学地制定产品的安装和调试方案，并按照国家有关的图纸和标准要求进行产品的安装和调试，以确保产品的安装质量。主动地监视运营管理操作的全过程，诊断缺陷，及时地搜集和整合处理有关维护基础技术资料和信息，配置机械设备运营管理，维护和检查工作规则与法律，并为企业提供一些必须要求和保留的重要基本技术资源。

5.2 设备使用管理

防爆开关设备运行的安全性和可靠性是使用过程中关注的焦点，也是设备生命周期管理中非常重要的一个环节。在正常情况下，使用设备时容易出现各种错误。因此，为了更好地管理设备的使用，有必要提高设备的运行率，降低维护成本，减少突发性故障的发生，并积极解决异常停机的问题。

（1）主要是应用程序管理模型，规范检查管理和操作程序，积极管理检查工作流程以及设备检查管理，以改进检查示意图和检查记录，并且必须进行严格的预防性检查。根据检查周期和检查标准结合设备的运行状况，建立目标维护策略并及时发现设备故障的隐患，以有效控制设备。可以预测设备零件的寿命周期，确定维护计划和材料，并根据特定条件应用一系列解决方案及时消除隐患，使设备保持稳定状态。要组织一系列考核制度，规范日常维护工作，运用检查，监督，补偿和处罚措施，才能顺利开展日常维护工作。

（2）设备维护。清洁，润滑，拧紧和调整的原理应用于设备维护过程。应使用条件维护和预防性维护来代替以前的常规维护，并应进行日常检查和常规检查。在无法及时发现变化和零件磨損之前，对设备进行维护。可以科学地制定维护计划，使操作员可以掌握维护管理的要点，并根据设备的实际情况设置维护间隔，延长设备的使用寿命，提高有效利用率。

（3）设备管理，该部分主要是关于技术改造，更新和废料处理设备。一些设备具有相对相反的性能，不能满足生产要求。各种类型的错误经常发生，需要较高的维护成本和及时的维护。在技术改造方面，主要应用一系列新技术和新工艺来促进设备产能的扩大，并通过设备更新解决后方设备技术和能源浪费的问题。在环境污染，设备更新的过程中，有必要充分考虑公司的发展战略和矿山的具体情况。在报废管理中，继续使用设备后，老化问题变得越来越严重，性能也没有得到改善，因此有必要采用科学的方法来分析和评估设备的使用状况。确定更新或处置设备的计划。在此过程中，严格遵守适当的处置程序来处理，控制和管理处置过程，并且可以科学地处置和处理设备，以减少闲置资产的损失并获得经济利益。

6 结语

结合现有研究的结果，提出并验证了新的高压开关防爆预防技术。验证结果表明，新技术的应用可以防止由于短路而引起的爆炸与漏电。诸如矿山电网运行不准确，跳闸等问题均可以得到改进。与以前采取传统漏电保护方法相比，煤矿高压防爆漏电开关采取新型综合漏电保护技术，不但具有极大的灵活性，而且应用非常广泛。因此，为了确保更稳定的生产和发展，在提高煤矿企业安全性的基础上，可以在煤矿企业中对高压防爆开关进行全面保护的新技术进行试验。

参考文献

[1] 李庆章.煤矿高压防爆开关保护装置设计与实现[J].机电工程技术，2019，48（8）：231-233.

[2] 蔚德申，王景芹，王丽.低压成套开关设备的全寿命周期成本评估[J].燕山大学学报，2017（6）：73-78，83.

[3] 许治慧.煤矿井下高压防爆开关保护装置的改进[J].机械管理开发，2019，34（1）：155-156，158.

[4] 蓝伟.煤矿高压防爆开关保护装置设计与研究[J].机械管理开发，2018，33（10）：30-31.