浅析现代化矿山综采机的先进性

【摘要】现代化矿山，先进的综采装备电牵引采煤机，采用了先进的电气系统，计算机控制的可编程---PLC控制。PLC根据各种输入状态，经过逻辑运算和逻辑判断，得出控制输出，并进行输出实施控制检测。PLC与GOT显示器的联用，达到了人机界面交流。把整台采煤机的电器控制系统的运行状况、及各种故障均显示在屏幕上，从而，缩短了人工的查询故障点的时间。人机界面液晶显示器，为现代化采煤工作面的原煤产量、倍加了马力。PLC的使用，已成为过去的普采与现代化综采之间，划时代的革新。

加快煤炭技工步伐，并不断适应社会主义市场经济发展的需求，加速煤炭工业先进装备的应用，促进煤炭工业现代化建设的发展和科学技术的进步。现代化的综采装备，能全程运行跟踪、安全监控，使技工缩短故障处理的时间，精确的诊断故障，优质、快速的排除故障。

【关键词】先进性；革新；诊断

1、采煤机的控制结构分析

现代化矿山中电牵引采煤机，是一种多电机驱动，横向布置的交流电牵引控制式，其截割各有一台交流水冷电动机单独驱动，油泵电机担负着左右摇臂的调高与电磁闸的制动工作，牵引部由两台交流电动机单独驱动.左右牵引电机均采用交流变频调速系统。整机分为电器控制系统，左右牵引部与左右截割部系统。电控箱的电气控制系统、变频调速系统、再生制动系统、保护系统、及显示系统等几个部分组成。它采用了先进的变频调速技术和PLC控制技术，并与GOT人机界面相结合，同时还增加了逆变技术，遥控系统。从而使得采煤机具有控制操作更加灵敏可靠，调速范围广，牵引能力大，防滑能力强等特点。

采机的电器控制箱集多种控制装置于一起，均布置在此箱内。当采煤机需要行走时，手动外部模拟信号，先传递给中心控制装置PLC，经过它的运算处理，责令执行继电器工作，使牵引机构解锁，从而使得制动电磁阀打开，待以正常牵引。当采煤机出现异常或因故停机时，制动电磁阀因失电复位，从而使运行中的采煤机自行制动，停止牵引防止下滑。采煤机的动力源来自，控制箱内的磁力启动器，通过远程控制，在采煤机上完成采煤机的启动和停止，同时利用磁力启动器的远程控制，在采煤机上完成刮板运输机的停止。外部控制信号的输入分为三部分，一、电控箱门上设置了手动按钮，手动信号输入，二、左右端头按钮站，三、是遥控器控制——60米范围内均有效。以上三部分手动信号皆可直接输入，均可完成牵引方向的给定，牵引速度的调节，以及左右摇臂的升降。两台截煤电机的温度保护，及两台行走电机的电流保护，将适时的把检测到的信号送到PLC检测运算，并与所设定的安全数据比对，若有差距，将出现报警或断电。电控箱控制系统的组成由：控制变压器，高、低压熔断器、控制电源盒、本安电源信号转换控制器等部件组成。

2、变频器的原理与先进性

变频调速系统均采用整体安装形式，作为采煤机控制牵引部电机的调速驱动装置，变频器的工作原理是：先将交流电变为直流电，然后在把直流电变为可调速的交流电。在采煤机的控制箱内，动力源由动力变压器经交流接触器共给。变频器的输入端经大功率二极管组成的桥式整流电路，经过阻容保护、平波电抗器、以及直流接触器并联的限流电阻向滤波电容充电，充电开始时，由于电流较大，所以，限流电阻首先向电容充电，当电流小到一定程度时，直流接触器吸合，将限流电阻端接，此时电路建立起稳定的直流电压，再经过逆变电路，将直流电变为变频、变压的交流电。

当采煤机沿倾角大的工作面下行而滑动时，或者，减速时间太短时，牵引电动机瞬间工作于发电状态，电机能量通过回馈二极管回馈给变频器中间直流回路，当变频器中间直流回路的电压值高于内部整定值时，逆变系统开始工作，将变频器直流环节积蓄的能量通过逆变返回到电网，使电动机处于制动状态，有效地抵制了机器的下滑。同时，电机回馈的能量返回至电网再利用，并且有效的保护了变频器的正常工作。变频器的使用，在机电行列中，对异步电动机的启动又升华了一个档次，而且还节省了一部分电能。在过去的时间里，由于科学技术不发达，所生产的晶闸管及一些半导体元件由于质量不过关而用不住。对异步电动机的调速，部分采用电阻限流启动，而电阻在电路中又是耗能元件，虽然达到了调速的目的，但是，却浪费了一部分电能，再者，电阻调速的电动机，启动转矩小，适用于小功率，轻载启动。而变频调速启动，采用的是双闭环，由大功率的晶体闸流管控制。电流、电压与频率将随着闸门的缓缓开启，使异步电动机稳步启动。其主要优点是：启动转矩大，加速力矩快，起步平稳，实现了恒功率调速，而且，还能积蓄能量返回到电网重新利用。

2.1变频器的稳态工作

变频器的驱动，首先把手动模拟信号送至PLC，然后PLC的执行继电器动作，其中模拟信号分左右两种，来控制行走电机的左右方向，它的左右方向由PLC的执行元件把信号传递给变频器内的中央处理器“CPU”，“CPU”经过运算处理，然后发出指令，变频器开始工作。电动机转速的快慢，是由速度控制模块4D/A控制，其主要任务是把数字信号转换成模拟信号，然后送至“CPU”，适时地对行走电机的速度进行输出控制。

采煤机用变频器，是以半导体元件为核心而构成的静止机器，为了防止由于温度、潮湿、灰尘、污垢等环境的恶劣情况，引起的元件老化、寿命短等原因，必须进行日常的检查与维护。变频器工作的特点是必须在清洁的状态下工作，其中还有部分大功耗的管子，在工作时本身发出热量，必须经过冷却风扇的强制风冷或水冷方能正常工作。否则，温度传感器把超温信号送至PLC，致使保护动作，从而使运行中的变频器停止输出。当变频器输出电流达到或超过额定电流的150%时，保护回路动作，停止变频器的输出，如果来自电机的再生能量使变频器内部直流回路电压上升，达到或超过规定值，保护回路动作，停止变频器的输出。其中变频器的电子保护功能能检测定速运行时，若因冷却功能降低时引起电机过热，当达到预值85%，即可显示报警，当达到额定值时，保护回路动作，切断输出回路。若变频器电流、电压降低，控制回路将不能正常工作，致使电机转矩降低或温度上升，因此，当电源电压降至20%左右时，低压保护功能将自动切断负载，停止变频器输出。若变频器输出侧发生接地或漏电时，或接地电阻发生故障时保护功能将马上停止输出，特别是在恒速运行割煤的时候，变频器内部能自动调整电流的大小，若电流超过变频器额定输出电流时，此时保护功能将自动降低输出频率，进而使负载电流减小，以防止变频器出现过电流跳闸，影响生产。变频器的保护功能，灵敏度非常高，当保护功能动作时，必须采取正确的措施诊断处理，然后复位变频器，否则变频器不能重新启动，致使采煤机停止运行。

3、结论

现代化的综采矿山，离不开现代化的综采装备。随着现代化科学技术的进步与发展，现代化科学技术被广泛应用，在综采机的结构与设计中，电器控制系统已成为重要的、先进型的组成部分，而且，它将随着现代化科技的发展也逐渐在改革创新。现代化的综采机-380采煤机就是绿色设计、绿色生产，是当今行业之标准，是现代化矿山发展与应用的必然结果。

参考文献

[1]张永丰.电力拖动与自动控制.北京机械工业出版社，1979年

[2]姚林中.电力拖动.北京劳动人事出版社，1990年