掘进机电液控制系统分析研究

摘要：煤矿掘进机是用于煤矿井下掘进巷道的矿山机械设备。本文主要是通过对掘进机电气、液压系统的研究分析，借鉴国内外先进技术，结合煤矿生产实际，对掘进机的电气、液压系统进行了优化设计，使其满足煤矿高产高效生产的需要。

关键词：掘进机；电液控制系统；工作原理

【分类号】：TD421.5

1、前言

在煤矿企业，掘进机作为重要的生产设备之一，其运行正常与否，直接关系到煤矿生产是否能顺利进行。而电气系统是掘进机整机的重要组成部分，电气系统的可靠运行是整机正常工作的保证。本文以132掘进机介绍，132掘进机是一种半煤岩掘进机，非常适合于切割煤及半煤岩巷道，是目前中国掘进机市场所需的一种产品。本文通过对掘进机的电控制系统及液压系统进行分析研究，并充分借鉴国内外成熟技术，结合国内生产实际，进行优化设计，设计后达到生产要求。

2、132型掘进机的总体设计

132型悬臂式掘进机，总装机功率242kW，截割功率132kW，经济切割煤岩硬度60～70MPa。132型悬臂式掘进机外形主要由截割、行走、装运三大机构和液压、水路、电气三大系统组成。并通过主体部将各执行机构有机的组合于一体。该机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下煤或半煤岩巷道。定位截割时，最大截割高度达4m，最大截割宽度5.24m。132型悬臂式掘进机，采用机械和液压两种传动方式，操作篱便可靠、运行平稳、截割效率高。电气系统采用可编程控制器（PLC）控制，并配备中文液晶显示屏，能实时反映截割功率、油箱温度、系统压力等工况，各项保护和显示功能齐全。同时，还配有机载喷雾水泵增压系统，为内喷雾系统提供5MPa压力水，可有效地抑制截割产生的粉尘和火花，提高工作环境的安全性。

3、掘进机电气系统的组成及工作原理

3.1 掘进机电气系统的组成

掘迸机的电气系统主要有操纵箱、矿用隔爆本安型电控箱及电器元件组成，如图1

所示。

掘进机的电控装置是集光、机、电一体化的全数字新技术产品，采用日本三菱的可编程控制器，通过复杂的运算程序及模块电路进行控制，运用RS485和RS一232C卡进行通讯，可实现声光报警，液晶中文显示，故障提示等，大大减少故障率和维修时间，提高了生产和经济效益。

3.2 掘进机电气系统的原理

电控系统主要有液晶显示屏、D（2N.48MR主控制器、光藕板、FX2N.4AD模块、电压变送器BF0、温度变送器BF7、电流变送器BFl.BF5、电源变压器T1等组成。电气系统通过电源变压器T1，可提供15V的本安电源和24V的开关电源，由于开关电源不是本安电源，通过光藕板进行过渡隔离。对于系统信号的采集，首先通过电流、电压互感器、温度传感器把采集的信号传到电流变送器、电压变送器及温度变送器，再经4AD模块把模拟信号转化为数字信号，传输到可编程控制器（PLC），经过数据分析、比较后，PLC发出控制命令。

3.3 掘进机主回路工作原理

电气控制系统的主回路主要由隔离换向开关QS、电流互感器TAl～TA9、交流接触器KMI～KM3、电机MI～M3组成。A、B、c为三相ACll40V，50HZ的电源。油泵电机的电源接线U1、V1、W1，通过接触器KMt来进行通断。截割电机的电源接线U2、V2、W2，通过接触器KM2来进行通断。备用电源接线U3、V3、W3，能过接触器KM3来进行通断。根据要求，油泵电机启动后，才能启动截割电机。当油泵电动机已起动时，要起动截割电动机时，按下截割起动按钮，经报警后，PLC的Yl口控制中间继电器J2吸合，使得接触器KM2吸合，截割电机的接线端子U2、V2、W2接通电源，截割电动机开始起动。

3.4控制回路工作原理

控制回路如图2所示，电源变压器T1输出的AC220V电源经熔断器FU2、FU3，一路供给执行控制器、中间继电器和本安电源，使其工作，另一路供给真空接触器，用于控制真空接触器。

油泵电机起动的工作原理：按下“油泵起动”按钮后，经执行控制器，延时报警：掘进机准备起动，中间继电器J1得电吸合，使得J1―1接通，真空接触器KMI吸合，油泵电动机运转。按下“油泵停止”按钮，经执行控制器使中间继电器Jl释放，切断控制电源，油泵停止。截割电动机起动：当油泵电动机起动后，便可以起动截割电动机。按“截割起动”按钮，报警器开始报警：“截割头开始起动”，延时后中间继电器J2吸合，真空接触器KM2吸合，截割开始计时，截割电动机开始运转。按下“截割停止”按钮，中间继电器J2释放，切断控制电源，截割电动机停止。

3.5 漏电回路工作原理

在掘进机电控装置送电至电机起动前，电控装置要对各负载进行漏电检测，其工作原理如下：漏电检测线在电机的负荷侧，经接触器KM和中间继电器J常闭点、漏电保护单元LD至漏电检钡4单元。当发生漏电或主回路绝缘降低时，漏电检测单元检测到其主回路对地阻值过小，将信号传输给可编程控制器（PLC），由控制器进行信号分析比较后操纵继电器动作，使与之对应的中间继电器的线圈电源被断开，达到漏电闭锁的目的，同时漏电检测单元输出24V电源供给显示。当电机启动后，由于中间继电器和接触器的吸合，常闭点断开，漏电检测线被断开，使漏电检测停止检测。其工作电路如图3所示。

4、结语

随着现代化生产和信息化管理时代的到来，掘进设备中将会融人更多先进的控制和监视手段。掘进机电气控制随着电气技术的发展而迅速进步，并将成为掘进机科技含量最高和技术创新最快的部分。

参考文献：

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[2] 张波. 《煤矿掘进机电气系统的发展》[J]. 电气开关， 2009（6）：

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