浅析采煤机控制系统的发展

浅析采煤机控制系统的发展

发表时间：2019-09-03T17:00:11.337Z 来源：《科学与技术》2019年第07期作者：李建新1 尹动2

[导读] 但是由于采煤机在井下的工作环境极复杂恶劣，增加了采煤机控制系统自动化的实现难度，更加阻碍了新型技术在采煤机系统上的应用。

1.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿机电安装队 271200

2.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿机电安装队 271200

在我国现代化煤矿中始终将高产高效作为第一要务，生产实践的经验表明，煤矿生产中只有实施综合机械化才是实现高效安全开采的有效途径。而与煤炭生产直接相关的是工作面配套的采煤机等关键设备，是由电气、机械、液压等多个独立系统构成的，系统结构比较复杂。采煤机的电气控制系统是采煤机割煤工作执行过程中的控制中枢，电气控制系统的性能的好坏与煤炭生产的产量和效率直接相关，关系着重大的经济效益问题。但是由于采煤机在井下的工作环境极复杂恶劣，增加了采煤机控制系统自动化的实现难度，更加阻碍了新型技术在采煤机系统上的应用。

关键词：采煤机；控制系统；发展

（一）采煤机控制系统结构特点

采煤机电控系统的控制对象是一种在特殊环境下，实时运动的机电液一体化的重型设备，采煤机电控系统各部分间存在着相互作用的反馈调节，对控制系统的实时性，提出了相当高的要求。煤矿电气控制系统通常采用的技术是以计算机为核心的，利用嵌入式系统来实现的控制系统，是以独立的计算机为控制中枢的集中控制系统，另一种是分布式控制系统。传统集中控制系统通过现场总线等方式将采集的信号送到控制计算机，现场总线传输的信息发送至距离执行装置较近的输出模块，至此完成了信号的输出。采煤机集中控制系统的一个显著优点就是可以简化现场接线模式，通过数字信号的有效传输，对增强信号的抗干扰能力有一定支持，提高了信号传输的质量。分布式集中控制系统增强了系统可靠性，简化了现场控制信号走线，有助于简化控制对象结构设计。

（二）采煤机电气控制系统特殊要求

1、采煤机是一种特殊的工业设备，井下工作环境恶劣，周围含有瓦斯和煤尘等爆炸性气体，因此要求控制系统必须具备防爆特性，符合煤矿安全要求。

2、电牵引技术在采煤机中广泛使用，使得电气控制系统故障越来越多。由于井下电气控制系统故障难处理，直接影响设备的开机率，导致生产效率降低，甚至可能使采煤机失控造成人身伤亡和设备的严重损坏。为避免此类事件的发生，应在入井设计开发前做好研究，使系统软硬件能够限制或隔离故障对其影响，从而保证系统的操作运行。

3、随着现代化工业技术的发展，对于现代化矿井要求采煤机的自动化程度不断提高，采煤机的功率不断增大，这就要求采煤机电气控制系统在满足操作和系统保护的基本功能需求以外，更应考虑为煤矿新技术设备的应用提供足够的硬件平台支持。

4、煤矿电气控制系统的自身结构应坚固、具有实用性、耐用等特点，还应在尽可能的情况下采取高级别的抗电磁冲击和机械振动冲击的防治措施。

5、煤矿特殊的工作环境下，对采煤机的性能要求也不尽相同，在采煤机电气控制系统中应注意系统的硬件配置的灵活性和扩展性，尽量按照用户的需求定制系统。

（三）采煤机控制系统的抗干扰技术

1、采煤机电控系统的抗干扰技术

煤矿井下电控系统抗电磁干扰一方面来自系统外部电磁干扰，还有就是电路系统工作时产生的对系统本身的干扰。解决电磁干扰应尽量切断干扰的传播途径，对于传导干扰，可采取尽量减少对外部引线，合理布置外部引线，增强受干扰影响大的敏感电路干扰承受能力，对干扰源采取屏蔽接地、输出端加装 EMI 滤波器、远离敏感电路布置等。

2、采煤机电控系统的可靠性

由于采煤机长时间工作在恶劣环境下，采煤机自身及周围机电设备都是很强的电磁干扰源，对电气控制系统的可靠性和抗干扰能力有重要影响。采煤机电气控制系统的硬件可靠性往往取决于控制电子电路及元器件的可靠性。在元器件选择上尽量选择成熟的器件，应注重质量保证及生产制造工艺。再设计早期对元器件的热操作特性、发热和散热需求进行工程对比分析。

（四）主控部分的具体功能实现

1、主回路

主回路主要是由隔离开关QSI，QSZ，截割电机，牵引电机，变频器箱等组成。煤机送电。首先把隔离开关QSI，QSZ旋转到“合”的位置上，然后把煤机工作开关SAI顺时针旋转到启动位置维持数秒，先导回路导通，控制前级磁力启动器接通，开始向煤机供电。具体过程为:隔离开关QSI合上后，变频器箱上电，载波(通讯)接收模块开始工作，准备接收位于采煤机中的载波(通讯)发送模块的控制信号;煤机工作开关SAI旋转到启动位置，载波(通讯)发送模块检测到此动作后，以载波或通讯方式向载波(通讯)接收模块发送煤机启动控制信号，载波(通讯)接收模块接收到启动控制信号后，闭合串联在先导回路中的煤机启动继电器，先导回路导通，前级磁力启动器启动，煤机上电。煤机上电后截割电机即开始运行。若想切断采煤机电源则需将开关SAI逆时针旋转到停止位置松手。注:隔离开关严禁带负荷操作。

2、控制部分

a.控制变压器TCI。TCI将主电源 1140V变成 110V，100V，25V，其中25V给主控器箱供电，110V和10OV经整流桥VCI，VCZ整流后给电磁制动器线圈供电。

b.主控器箱。主控器采集电机电流、温度，瓦斯含量等各种工况信息，接收来自端头站和遥控器的控制信息，进行逻辑判断，控制系统运行，并在端头站和工控机屏幕上显示系统运行状态。

c.端头站。为本安型操作站，由主控器本安12V供电。端头站与主控器之间通过串口通讯方式传递数据。操作人员通过端头站可以进

行牵引，急停，工况信息和故障查询，参数设置等操作。

d.遥控器。为本安型操作站，由电池供电，与内置在电控箱中的接收装置组成无线遥控系统，可实现对煤机的牵引，急停等操作。

3、变频器

本电控系统为机外载交流变频调速系统，变频器箱供电电压为 1140V，变频器输出频率和电压可变的电流驱动牵引电机，实现煤机的牵引调速。

4、传感器

电控系统中使用了电流互感器，甲烷传感器等各种检测设备，它们将电流，瓦斯含量等信息变成电信号送入主控器，由主控器进行数据处理，实现控制和保护功能。

5、电控系统功能

操作控制功能完成煤机开启，牵引控制，急停等操作，通过端头站或遥控器实现。结语：本文先对采煤机智能化控制系统主要构成及其设计进行了研究，然后对采煤机智能化监控系统的识别技术进行了阐述，并对采煤机智能控制系统的总体结构设计进行了探究，希望可以为同行业提供一定的借鉴。参考文献：

[1]梁延召.采煤机智能化控制系统研究与设计[J].建筑工程技术与设计,2018, (25):814.

[2]李涛.采煤机自动控制系统与关键因素分析[J].内蒙古煤炭经济,2018, (10):62.

[3]路染妮.采煤机智能化控制系统研究与设计[J].煤矿机械,2018, 39(2):23.