采煤机电气设备与电气控制技术

雷艳

【摘  要】煤矿资源属于一种短期内不可再生的能源，在当下的社会环境以及社会发展过程中，对煤矿资源的开采以及应用大多为地球现有的煤矿储备。想要保障煤矿生产的质量以及效率，就必须要深入煤矿开采工作中，了解采煤机电气设备以及电气控制技术。论文以此为主题，阐述当下使用的主要电气设备以及相应的电气控制技术，希望能够推进我国煤矿开采行业的健康发展。

【Abstract】Coal resources belong to a kind of short-term non-renewable energy， in the current social environment and social development process， the mining and application of coal resources are mostly the earth's existing coal reserves. In order to guarantee the quality and efficiency of coal mine production， it is necessary to go deep into the coal mining work， understand the coal mining electromechanical gas equipment and electrical control technology. This paper takes this as the theme， describes the main electrical equipment and the corresponding electrical control technology， hoping to promote the healthy development of China's coal mining industry.

【关键词】采煤机;电气设备;电气控制

【Keywords】shearer; electrical equipment; electrical control

【中图分类号】TD63+2                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）08-0183-02

1 引言

随着国家的发展，我国的煤矿开采行业发展愈发迅速，采煤机电气设备的发展也得到了充足的发展空间以及资金支持。考虑到当下煤矿开采行业的发展，想要进一步的应用各种创新电气设备以及相应的电气控制技术，就必须要深入了解各个设备的运行原理以及相应的控制技术。在这一过程中，就需要工作人员不断加强对电气设备的认识以及电气控制技术的了解，为煤矿的开采以及相关设备的正常运作提供技术层面的支持。

2 电气设备

目前，我国的几家主要采煤机生产厂对采煤机电气设备不断更新迭代，優化其中的问题与不足，尽可能的提高采煤机电气设备的正常运作水平[1]。随着时代的发展，各电气设备的操控方式从过去的PLC技术逐渐发展到当下的以工控机、DSP、FPGA等技术为核心的高端电气操控技能。同时，在不断发展的过程中，逐渐加强了各个设备控制的智能化，在智能化技术的支持下，相关设备的运作更加合理，使用寿命也更长，在日常作业中，尽可能的降低了人力资源的耗费。

2.1 电控箱

一般来说，电控箱的位置通常布置于矿井之中，矿井中存在瓦斯或者煤尘爆炸风险[2]。电控箱需要放置在海拔高度2000m以下，并且保障周围的介质温度控制在-10～+55℃之间，并且要控制环境内部的湿度于25℃温度下的95%以内。

考虑到采煤作业展开过程中，采煤机的启动与停止动作、运输机的闭锁动作、左右截割电机超载控制、采煤机牵引方向控制、左右截割滚筒调高控制、电机温升155℃过热保护以及采煤机牵引过零保护等问题。需要将电控箱设计为隔爆兼本安型，保障各设备以及部件的正常运转，并给予相应的设备妥善的保护措施。

在一个完整的电控箱中，其主要由接线腔以及隔爆腔组成，两部分各自发挥着相应的作用。在日常的运作过程中，由接线腔引导电缆进入到相应的接线位置并保障接线效果，隔爆腔则为整个系统提供安全电气原部件提供相关支持。在电控箱的下表面，特别装设了用于控制整个电箱运作的按钮座，该按钮座上的按钮包括采煤机的启动与停止动作，并且能够向运输机发送闭锁命令。在电控箱的正面，也就是面向操作人员的一面，需要安装专门的集中显示窗，其中的内容包括采煤机的左右牵引情况，零位，左右截割电机欠载与超载情况，在日常运作过程中，工作人员可以直接通过该显示窗了解相应设备的运作情况。电控箱的正面盖板上，通常会布设两个隔离开关以及两个采煤机的停机按钮，在需要隔离开关动作时，需要提前按下停机按钮，如若不提前按下停机按钮，则隔离开关把手无法动作。

接线腔主要位于电控箱的上半部分，为了保障设备的正常运作，接线腔以及隔爆腔隔板之上，通常会布置12个2240V/2000A的高压接线柱，并且安置21组芯过线组。其中，有六个高压接线柱，被应用于采煤机的进线电源使用。其余六个，则为左右切割电机以及倩影电机电源使用。在正常的运作过程中，两个线组分别服务于本安和非本安控制线接线。

电控箱的上表面有一个专门的小盖板，这个小盖板与隔爆腔想通，在电控组装架安装过程中，则需要在该腔内完成相关作业。在电控箱的后表面，还存在一个隔爆腔盖板，掀开该盖板后，可以直接对电控箱内的布线情况进行调整以及观测。在电控箱的内部结构中，会专门布置两个隔离开关，有一个控制变压器1140V/28V，两个电流互感器2000/1，一个整流桥，一个控制组装架，两个高压控制保险1140V/1A，一个28V/4A保险以及一组分线盘。

控制组装架，该元件可以为电气控制以及电路保护设备提供支持，一般来说，控制组装架由六块单元插件组成，分别为1E1～1E6。其中1E1主要负责电源以及终端板作用，在电源得到相关命令后，能够为相关的设备以及元件输出直流电12V，提供各元件的正常运作，与此同时，采煤机启动的终端元件，也会在该元件板上展开动作或者发出命令。

2.2 电动机

一般来说，在矿井内部，含有大量甲烷以及爆炸性煤尘，可以使用YBC-200型电动机，该种电机能够良好适用于该环境中，并维系正常的运作。在布置电动机时，需要保障布置区域在海拔高度1000m以下，并且控制电动机所在空间内的温度低于40℃，冷却水温度需要低于30℃。

结构：第一，该种电动机，属于专门应用于矿产开采的隔爆型三相异步电动机。第二，该种电动机的冷却方式主要为水冷，在接线盒的部位，主要通过钢板焊接来完成相关元件的连接以及紧密措施，并且会直接将钢板焊接于机座的上方。考虑到电动机的运行安全，还特别在接线盒内装有专门用于接地的线路以及装置，但是在机座上，并未专门配备相应的外接地装置。第三，该种电动机的定子绕组端部，会埋设三个常闭型JW2160H温度继电器，每相安装一个，并且各继电器之间相互串联连接，通过该种方式，来控制绕组的温度情况，并起到温度保护作用。在接线盒内部，装有控线接线柱两个以及主接线柱三个，其中，有明确标志1、2号的极显著为控制接线柱，另外三条为主接线柱标志为U、V、W。第四，在该种电动机的前后轴承室位置，均设置了专门的注油孔，在需要时，可以通过拧开螺钉以及螺栓后完成相应的注油动作。一般选用3号锂基脂（ZL3），在注入油脂的过程中，需要严谨控制润滑油的所占比例，避免后续运作过程中轴承温度过高。

2.3 电磁阀腔

在日常运作的过程中，该阀会接收到采煤机电控系统所發出的信息与命令产生相应的动作，让电磁铁通电，进而通过电磁铁的磁力，对衔铁产生吸力，推动整个阀芯的移动，进而实现电磁阀换向的功能。一般来说，在失去轴承的时候，阀芯会在弹簧力的作用下，始终维持在中立的位置处。通常情况下，采煤机电磁阀使用的电磁铁主要为支流湿式电磁铁。在日常的运作过程中，其运动的摩擦阻力以及温度上升速度都会得到有效的控制，以保障其正常作业时的安全性以及稳定性。

3 电气控制

3.1 采煤机

首先，采煤机的启动以及停机动作的控制，在实际的运作过程中，工作人员可以直接通过动力电缆一根控制芯线对其发送相关命令。通过该种方式，让采煤机上的控制回路以及磁力启动器先导回路之间形成连接，并组成专门的远程控制回路。在整个采煤机系统中，主要电缆由两条UCPQ3 × 50 + 1 × 16 + 3 × 4组成，在顺槽的位置，使用两台磁力启动器，在运作的过程中能够利用该机械设备，通过延时触点的方式，为两台截割电机发送分别启动命令。在整个采煤机系统中，用于发送并执行启动、停机命令的控制回路中，会主要分布四个停机按钮。其中一个启动回路中，会安插三台电机温度保护的热敏接点，以保障电机温度不会超过荷载数值，一旦某一机械设备温度过高，则立即切断电源，保障设备的正常运作。

3.2 运输机

在整个采煤机系统中，对运输机的控制主要为运输机的停机动作。通常来说，在发送运输机的相关命令，需要从现场的安全性去考虑，在对采煤机进行检修时，应当闭锁运输机。该设备的控制原理与采煤机完全相同。

3.3 使用与维护

在完成各个元件的连接后，可以按照以下步骤，对电气系统进行实验：

首先，在正常运行之前，提前准备两台GM2250型隔离开关，放置于整个系统的通风口，并解锁1S1与1S2。随后，方可启动采煤机。其次，在采煤机的运作过程中，由工作人员观察电控箱集中显示的状态。通过该种方式，来保障各电气设备的正常运作。在采煤机运作的过程中，还需要考虑到作业空间内的湿度问题，尽可能的避免空间内湿度过高。在对各设备进行检修时，也要重点关注防爆面的情况。

4 结束语

在当下的社会环境中，煤矿开采与生产维系着国家的正常发展。随着经济水平以及科研技术的推进，我国的采煤机所应用的电气设备以及电气控制技术也在不断更新迭代。本文简单阐述了当下煤矿开采企业中采煤机电气设备以及电气控制技术，希望能够为相关的工作人员提供帮助。

【参考文献】

【1】杨洁.智能控制技术在煤矿机电设备中的应用——评《煤矿井下智能设备电气控制实用技术》[J].矿业研究与开发，2020，40（01）：168.

【2】蒋志巍.关于采煤机电控箱内积水问题的研究及改进[J].电子世界，2020（09）：187-188.