【摘要】目前，隨著我國(guó)大力發(fā)展科學(xué)新技術(shù)，促使了我國(guó)的工藝機(jī)械化技術(shù)水平得到大幅度的提升，我國(guó)煤礦中的機(jī)械化水平得到了極為顯著的提高。煤炭的開采強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)了，且有效的推進(jìn)了開采速度。但是由于煤礦開采過程中的工作環(huán)境十分惡劣，煤巖強(qiáng)度大，質(zhì)地堅(jiān)硬，且在開采過程中時(shí)刻都會(huì)有爆炸、電機(jī)過流、短路、斷相、絕緣老化等事故發(fā)生，故需要對(duì)掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)專用的高標(biāo)準(zhǔn)全方位的綜合保護(hù)裝置。

【關(guān)鍵詞】煤礦；掘進(jìn)機(jī)；綜合保護(hù)裝置

我國(guó)是煤炭大國(guó)，煤炭產(chǎn)量居全球之首。在數(shù)十年的大力發(fā)展科學(xué)新技術(shù)的號(hào)召之下，我國(guó)的煤炭機(jī)械行業(yè)獲得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的又快又好發(fā)展，科學(xué)完整的煤炭開采的機(jī)械裝備的制造體系也初步完成，整個(gè)開采施工專業(yè)化程度得到了明顯的提升。但是由于煤礦所在的環(huán)境限制，使得掘進(jìn)機(jī)在開采過程中存在很多的安全隱患。在煤礦掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)各個(gè)安全隱患進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)防是極為重要的，煤礦掘進(jìn)機(jī)的專用綜合保護(hù)裝置主要工作就是對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，對(duì)安全隱患進(jìn)行排查，一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)事故能夠及時(shí)做出預(yù)警和做出相應(yīng)的應(yīng)急措施。

1、煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的主要保護(hù)形式

掘進(jìn)機(jī)的電動(dòng)機(jī)是煤礦掘進(jìn)機(jī)中的專用綜合保護(hù)裝置的主要保護(hù)對(duì)象。大多數(shù)的煤礦掘進(jìn)機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是選擇礦井專用的隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，該三相異步電動(dòng)機(jī)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)相互配合操作，能夠非常流暢地完成掘進(jìn)機(jī)在煤礦中采煤時(shí)所需要的各種生產(chǎn)作業(yè)。其作用等同于人類的心臟的三相異步電動(dòng)機(jī)在掘進(jìn)過程中的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況和掘進(jìn)機(jī)的工作性能有著極為密切的聯(lián)系，所以，綜合保護(hù)裝置會(huì)針對(duì)電動(dòng)機(jī)而給予非常特別的保護(hù)。在確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，綜合保護(hù)裝置還有很多根據(jù)掘進(jìn)機(jī)實(shí)際工作情況而制定的重要保護(hù)形式。

1.1粘連保護(hù)裝置：煤礦掘進(jìn)機(jī)專用的綜合保護(hù)裝置可以在掘進(jìn)機(jī)開機(jī)啟動(dòng)之前和關(guān)機(jī)之后對(duì)真空接觸器主觸點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，以此來保證在停機(jī)時(shí)機(jī)內(nèi)一定無電流。

1.2漏電閉鎖裝置：在煤礦掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)中，如果保護(hù)裝置中的漏電閉鎖裝置檢測(cè)到主電路單相發(fā)生對(duì)地絕緣現(xiàn)象，保護(hù)措施就會(huì)立刻啟動(dòng)，使得整個(gè)電氣系統(tǒng)中的電阻值都低于規(guī)定值，確保電機(jī)無法啟動(dòng)，而不會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)安全損失，同時(shí)也確保了掘進(jìn)機(jī)的安全。

1.3漏電保護(hù)裝置：當(dāng)AC220V、AC24V、AC120V這三條低壓線路被檢測(cè)到其相對(duì)于地面的絕緣能力均低于正常運(yùn)行所規(guī)定的最小值的時(shí)候，漏電保護(hù)裝置就會(huì)執(zhí)行保護(hù)措施，顯示漏電信號(hào)。

1.4電動(dòng)機(jī)溫度保護(hù)裝置：一旦出現(xiàn)油泵或者截割電動(dòng)機(jī)的繞組所安裝的溫度冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是由于周圍的環(huán)境溫度過高使得電動(dòng)機(jī)繞組周圍的溫度持續(xù)上升直到155℃從而觸發(fā)了電動(dòng)機(jī)繞組中的溫度繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)從而調(diào)動(dòng)終端的計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的程序來使油泵或者截割電機(jī)停止運(yùn)行。直到電動(dòng)機(jī)冷卻，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)程序。

1.5門閉鎖保護(hù)裝置：確保只有在門被關(guān)嚴(yán)實(shí)的情況下才可以進(jìn)行電能輸送，使得電動(dòng)機(jī)開機(jī)從而正常運(yùn)行，進(jìn)而有效避免了有些工人由于過于粗心或者其他原因在井下違規(guī)作業(yè)。

1.6聯(lián)鎖保護(hù)裝置：由于有了連鎖保護(hù)裝置，整個(gè)煤礦掘進(jìn)機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)均有嚴(yán)格的流程。為了確保整個(gè)保護(hù)裝置的保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，只有在油泵的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，才能夠?qū)⑵渌姍C(jī)啟動(dòng)。

1.7瓦斯閉鎖保護(hù)裝置：當(dāng)使用檢測(cè)儀檢測(cè)到礦井中的瓦斯含量達(dá)到1%時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)動(dòng)從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果在報(bào)警之后，仍然沒有采取任何措施，從而使得瓦斯含量超過1.5%時(shí)，系統(tǒng)程序就會(huì)自動(dòng)切換至將前級(jí)電源切斷的命令。

1.8對(duì)稱故障保護(hù)裝置：對(duì)稱故障主要有對(duì)稱過載、對(duì)稱穩(wěn)態(tài)短路、堵轉(zhuǎn)等，一旦發(fā)生對(duì)稱故障，電動(dòng)機(jī)中的電流就會(huì)急劇增加，從而使得電機(jī)的負(fù)荷加大直到電動(dòng)機(jī)的繞組發(fā)熱甚至燒毀。故而在發(fā)生對(duì)稱故障時(shí)，必須要及時(shí)采取相應(yīng)措施確保電動(dòng)機(jī)的繞組不被燒壞。

1.9不對(duì)稱故障保護(hù)裝置：斷相、不平衡運(yùn)行、匝間短路、相短路、接地短路等被稱為電動(dòng)機(jī)的不對(duì)稱故障。不對(duì)稱故障導(dǎo)致的電流急劇增大增使得電機(jī)發(fā)熱，以及產(chǎn)生的負(fù)序效應(yīng)也會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的使用帶來極為嚴(yán)重的安全隱患。故采用不對(duì)稱故障保護(hù)裝置對(duì)于電機(jī)的安全使用時(shí)極大的保障。

2、掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)

煤礦掘進(jìn)機(jī)專業(yè)綜合保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)要求在確保運(yùn)行可靠的情況下盡量簡(jiǎn)單。在實(shí)際設(shè)計(jì)中使用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)設(shè)計(jì)的程序分為不同的模塊來進(jìn)行編寫，將極為重要的控制程序讀寫到C8051F020單片機(jī)中，使用獨(dú)立模塊將外圍電路和控制核心連接起來，使其實(shí)現(xiàn)各自所對(duì)應(yīng)的功能。并選用8051來分擔(dān)CPU的負(fù)擔(dān)，該單片機(jī)進(jìn)行負(fù)責(zé)執(zhí)行整個(gè)鍵盤的掃描程序、人和電腦進(jìn)行對(duì)話的對(duì)話框的程序、LCD顯示及和負(fù)責(zé)核心控制的C8051F020單片機(jī)進(jìn)行通信等對(duì)執(zhí)行程序沒有較高的實(shí)時(shí)性的部分程序。例如，電動(dòng)機(jī)的三相線電流、電壓分別使用電流互感器和電壓互感器來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)于內(nèi)部的真空接觸器，必須要嚴(yán)防其漏電，一旦漏電，后果不堪設(shè)想，在實(shí)際的施工作業(yè)中，通常采用粘著漏電檢測(cè)電路來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在整個(gè)漏電檢測(cè)電路中，不止有粘著漏電檢測(cè)電路，還有低壓漏電檢測(cè)電路，它通常是用于檢測(cè)電鈴和照明燈等用電器的漏電情況。使用燃?xì)獗砗凸β蕚鞲衅鲗?duì)煤礦內(nèi)的甲烷氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)等等，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，一旦發(fā)生故障，C8051F020單片機(jī)就會(huì)立即發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，并跳轉(zhuǎn)至計(jì)算機(jī)中所設(shè)置的相應(yīng)中斷程序，來保障生產(chǎn)安全；如果沒有發(fā)生任何故障，就說明挖掘機(jī)處于安全作業(yè)狀態(tài)之下，則將此時(shí)的信號(hào)進(jìn)行采集、顯示和存儲(chǔ)，以便于研究分析。

3、煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的軟件設(shè)計(jì)

煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置的軟件設(shè)計(jì)包括保護(hù)軟件設(shè)計(jì)和人機(jī)接口軟件設(shè)計(jì)兩大組成部分。保護(hù)軟件使用C51語言寫在C8051F020的芯片上，人機(jī)接口軟件則使用A51語言選用8051單片機(jī)。將各個(gè)程序分模塊的輸入到響應(yīng)的芯片中，使其執(zhí)行其相對(duì)應(yīng)的功能。例如：中斷程序會(huì)自動(dòng)完成對(duì)電壓、電流信號(hào)的采集，并通過電流和電壓的采樣值計(jì)算溫升與電阻值，獲得電動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)和絕緣檢測(cè)情況。最后，再計(jì)算通過各種保護(hù)程序采集的各通道的數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障判斷；如果發(fā)生故障，則響應(yīng)中斷，執(zhí)行單片機(jī)中所設(shè)置的保護(hù)程序，如果沒有發(fā)生故障，則就不會(huì)產(chǎn)生中斷響應(yīng)，程序正常運(yùn)行。

4、小結(jié)

由于在煤礦的掘進(jìn)機(jī)中，其電氣系統(tǒng)復(fù)雜，且受到極為復(fù)雜的電磁環(huán)境干擾，是整個(gè)掘進(jìn)機(jī)中最易產(chǎn)生故障的系統(tǒng)。故而，煤礦掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置最終主要是保護(hù)煤礦掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)。為了保證裝置能在在煤礦中作業(yè)時(shí)能夠運(yùn)行可靠，在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首要考慮的就是掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)的具體情況，并將其和工程實(shí)際相結(jié)合，使其功能更加完善。故在進(jìn)行保護(hù)裝置的硬件和軟件設(shè)計(jì)中，必須對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合考慮，讓掘進(jìn)機(jī)專用綜合保護(hù)裝置受到周圍環(huán)境的干擾影響達(dá)到最小狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]高俊嶺，歐陽名三，朱成杰.新型掘進(jìn)機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，煤炭科學(xué)技術(shù)，2011（10）.

[2]王俊紅，王金花，S100掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)存在問題分析及改進(jìn)對(duì)策[J].礦業(yè)快報(bào)，2006（10）.

[3]楊磊.礦山挖掘機(jī)傳感器的檢測(cè)與維修[J]，黑龍江科技信息，2012（31）