煤矿掘进机电控系统可靠性设计分析 李龙飞

煤矿掘进机电控系统可靠性设计分析李龙飞

摘要：掘进机是煤矿开采过程中的主要作业工具之一，它在煤矿井下工作中有

着重要的作用，因此在实际的工作中有效的保障煤矿掘进机的正常运转一直是煤

矿工作的主要内容之一。影响煤矿掘进机正常运行的因素有很多种，除了其自身

因素外，电控系统是影响其运行最主要的因素。基于此，本文从煤矿掘进机电控

系统可靠性的意义入手，首先分析掘进机电控影响因素分析，然后探究煤矿掘进

机电控系统的可靠性设计，希望可以借此给相关的研究提供一定的参考意见。

关键词：煤矿；掘进机；电控系统

1 煤矿掘进机电控系统可靠性的意义

我国是产煤大国，各大小煤矿众多。随着石油天然气等能源的价格上涨，煤

炭成为国内备受欢迎的能源，未来需求量必然十分巨大，这将刺激煤矿开采产业

的快速发展。随着政府对煤矿开采的安全问题的关注，未来逐步实现完全机械化

生产成为可能，这必然将进一步增加煤矿掘进机的需求增长。

虽然21世纪煤矿掘进机的供需已经接近平衡，但如果石油天然气等价格居高不下，那么国内煤矿掘进机的市场供需还将继续保持目前的水平，加上新旧设备

的更换，如此，国内煤矿掘进机的市场规模就相当可观了。预计国内煤矿掘进机

的市场还具有一定的开发潜能，所以煤矿掘进机市场还具有一定的发展空间，但

空间具体能达到什么样的程度，还需要取决于未来几年内的国际国内能源格局的

变化。但总体而言，国内煤矿掘进机市场未来几年内将保持缓慢的增长，但是由

于我国煤矿掘进机在国际市场上具有较强的竞争优势，主要是价格低廉，在周边

国家和非洲等一些发展中的产煤国拥有较强的竞争力，能开辟一定的市场空间，

对国内的煤矿掘进机生产企业而言，这将是较为关键的发展机遇与前景。

掘进机是一种安全、高效的开凿成巷设备，作为煤矿施工的大型工程设备，

掘进机的故障一旦影响整体进度，可能造成巨大的经济损失，但我国目前绝大多

数构掘存在稳定程度不够高的问题。其中，电控系统稳定性是维系整个系统稳定

的重点。

2 2掘进机电控影响因素分析

2. 1技术安全性

在技术安全层面，影响掘进机电控的因素分为外部和内部两方面。在外部，

煤矿井下特殊气体如瓦斯，一氧化碳的存在因素，人井的机电设备必须符合人井

防爆标准。掘进机电控箱的防爆性能必须达到煤矿防爆外壳的标准要求，具有隔

爆及本质安全型外形结构以保护其内部的PLC、接触器、保护传感器等核心电控

部件。内部的技术主要是电控系统的安全性与电控系统程序逻辑功能的正确性方面。电控系统程序必须满足工作面现场工作的所有技术和安全需要，更要保证可

靠运行时间，而与之相匹配或是支持控制程序的熔断器，继电器等保护和执行元

件更需要定期进行功能测试和试验，保证电控系统的运行。

2. 2通信的可靠性

控制系统的智能化已经延伸到了矿井电气设备的更新换代中，PLC与计算机、触摸屏及设备井上下通联都离不开通讯系统。井下除了复杂的地质环境还有复杂

的电气环境。电磁十扰对通讯线路及通讯设备构成主要威胁。可靠的通讯又是对

控制指令准确传递的重要途径，所以，通过对数据校验、多次握手通讯的方式[]

提高通讯可靠性的方法应得到推广。

2. 3电磁兼容性

电控系统通常都是以弱点控制强电，在电控箱中，既存在接触器流过的强电

用于启动电机，也存在PLC控制的继电器的弱电进行电控的控制和保护的实现。

在封闭空间内，强电对弱电的十扰回造成继电器的误动作，甚至影响PLC内部存

储结构的破坏造成主机故障。所以，电控系统的电磁兼容性必须引起重视。目前，通过对PLC进行独立壳体封闭、模拟输人信号与数字输人信号分开、采用独立变

压器对PLC供电等途径来改善电磁兼容性的措施已得到应用。

2. 4防震及防尘

掘进机要对岩体及煤体进行开凿作业，震动和粉尘及湿气都是不可忽略的影

响因素。通过加装防震垫、防震螺栓来固定电控元器件，在电控腔内放置化学十

燥剂等措施可以有效应对震动和潮湿问题。

3 煤矿掘进机电控系统的可靠性设计

3.1使用安全与技术稳定

安全是煤矿掘进机开展工作过程中首要考虑的问题煤矿掘进机电控系统的可

靠性在一定程度上为煤矿掘进机电控系统的使用安全提供了保障。具体来说体现

在以下几个方面:

（1）使用安全。煤矿掘进电控系统在使用的过程中操作相对比较简单具有一定的自动化特点，因此在实际的使用过程中河以有效地避免一定的人为失误，提

高使用的安全性。

（2）技术稳定。影响煤矿掘进机电控系统安全性的因素有很多淇中技术因素占有很大一部分。就目前来看俄国煤矿掘进机电力系统的技术支持相对稳定这是

经过长期实践与研究逐渐完善而来的。有效地将煤矿掘进机电控系统技术与煤矿

工作的实际结合到一起，更加有利于提高煤矿掘进机电控系统的安全性。

（3）设计全面。煤矿掘进机电控系统的运行与使用质量，与煤矿掘进机电控系统的设计有着直接的关系。为了保障煤矿掘进机电控系统的安全性在进行电控

系统设计的过程中，有关部门应组织专家、学者以及工作人员进行图纸的设计，

并针对图纸进行反复的调研，以确保设计的准确合理。同时，在进行设计的过程

中工作人员要注重设计的全面性，以减少电控系统在应用过程中的缺陷要对煤矿

掘进机电控系统运行的安全给予保障。

3.2硬件与软件完善

一个安全可靠的煤矿掘进机电控系统其在硬件以及软件上都要具备着一定的

优势，具体而言，我国当前使用的煤矿掘进机电控系统在硬件和软件上表现出了

以下几个方面的特征:

（1）硬件过关。在进行煤矿掘进机电控系统的设计以及安装的过程中肩关工作人员就对煤矿掘进机电控系统的具体内部组件进行了严格的要求针对不同组件

的具体功能，严格规定各组件的选择与安装标准。这可以充分保障煤矿掘进机电

控系统的实体质量，可以有效地保障其在今后的应用。

（2）软件完善。煤矿掘进机电控系统要想有效的运行濡要一个优质的操作系统进行支持。软件的完善可以有效地提高操作系统的质量，改善操作系统的功能性，让煤矿掘进机电控系统在使用的过程中更加的高效便捷。

（3）操作简便。由于煤矿掘进机电控统充分地加入了现代科技，因此在使用的过程中，更加突出了自动化的特点相应的也就降低了操作的难度，使得整个系