孫　凱（棗莊礦業(yè)集團(tuán)田陳煤礦恒邦公司綜合廠,山東　滕州　277523）

淺談煤礦機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)

孫凱
（棗莊礦業(yè)集團(tuán)田陳煤礦恒邦公司綜合廠,山東滕州277523）

就目前形勢來看，在未來的很長一段時間內(nèi)，煤炭將仍然是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性不言而喻。煤礦機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械能否安全運(yùn)行直接影響著煤炭的生產(chǎn)。在當(dāng)今信息化時代，對煤炭機(jī)械實(shí)現(xiàn)電氣控制對于提高設(shè)備技術(shù)含量具有極大的促進(jìn)作用。本文通過介紹電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則，指出了在系統(tǒng)設(shè)計過程中所需要考慮的因素，進(jìn)而對煤礦機(jī)械的不同結(jié)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了闡述。

煤礦機(jī)械；電氣控制；系統(tǒng)設(shè)計

1　引言

煤炭給我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了源源不斷的動力，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于煤炭的需求量越來越大，在未來很長一段時間內(nèi)，煤炭作為我國最主要能源之一的局面不會改變，這就對煤炭的安全高效生產(chǎn)提出了更高的要求。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要實(shí)現(xiàn)煤炭機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，才能夠帶動煤礦機(jī)械設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供充分的保證。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對相關(guān)問題進(jìn)行分析闡述，為電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計提供一定的參考。

2　電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容要點(diǎn)

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量與生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量都有著十分密切的聯(lián)系，涉及到技術(shù)設(shè)計到產(chǎn)品設(shè)計的每一個步驟環(huán)節(jié)，涉及到煤礦機(jī)械系統(tǒng)的每個結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要注意以下幾個要點(diǎn)：首先是控制系統(tǒng)的選擇，要以機(jī)械設(shè)備對電氣控制提出的技術(shù)指標(biāo)作為依據(jù)，綜合考慮其性能；其次是電氣傳動調(diào)速方式的選擇，對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)都有十分重要的影響，需要考慮調(diào)速性質(zhì)、調(diào)速范圍、費(fèi)用、效率等因素；此外是工藝問題，這是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)使用價值的基礎(chǔ)，主要考慮接線圖、裝配圖、導(dǎo)線圖等圖紙的設(shè)計及材料選用。

3　電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

在進(jìn)行煤礦機(jī)械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要遵循以下幾個方面的原則：

（1）盡可能的滿足機(jī)械設(shè)備對電氣控制提出的要求。在煤礦機(jī)械中安裝電氣控制系統(tǒng)是為了保證煤礦機(jī)械系統(tǒng)的各個部件能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行，按照預(yù)設(shè)指令完成相應(yīng)的動作，這是最基本的要求。

（2）在保證滿足要求的前提下盡可能簡化設(shè)計方案。在滿足使用要求的前提下，需要盡量地簡化設(shè)計方案，評價一個方案是否優(yōu)秀的重要標(biāo)準(zhǔn)是其性價比和安全性，而不是單純的高效能和高科技含量。

（3）協(xié)調(diào)機(jī)電之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合。電氣控制系統(tǒng)屬于電，煤礦機(jī)械屬于機(jī)，二者是相對獨(dú)立的兩個系統(tǒng)，但是關(guān)系十分密切，需要實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械的電氣控制。

（4）合理使用新的技術(shù)工藝，正確選擇電氣元件。新的技術(shù)工藝在帶來巨大效益的同時，也具備著巨大的潛在風(fēng)險，會對機(jī)械設(shè)備的性能產(chǎn)生極大影響，因此需要適當(dāng)采用比較成熟的新技術(shù)工藝，減少盲目性，同時要選擇正確的電氣元件，以降低生產(chǎn)成本。

4　設(shè)計環(huán)節(jié)所需考慮的環(huán)境因素

由于電氣控制系統(tǒng)的靈敏度和精細(xì)化程度都很高，容易受到外界環(huán)境因素的干擾，再加上機(jī)械設(shè)備運(yùn)行工作的環(huán)境比較復(fù)雜，容易影響電氣系統(tǒng)的正常工作，所以在進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要考慮環(huán)境因素，并采取針對性的保護(hù)措施：

（1）自然環(huán)境。自然環(huán)境包括溫度、濕度、氣壓、灰塵等。針對溫度過高的情況需要采取必要的降溫手段，如水冷卻、風(fēng)冷卻等，而針對低溫環(huán)境則需要采取必要的預(yù)熱措施。在濕度過高的環(huán)境下，會降低設(shè)備的絕緣性能，產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕后果，破壞電氣元件，濕度過低會使電子器件的靜電荷積累過多，所以需要針對不同情況采取必要的除濕或加濕措施。針對灰塵問題則需要考慮必要的除塵設(shè)施的設(shè)計，或者提高易受影響部件的密封性，來保證系統(tǒng)性能。

（2）磁場環(huán)境。對電路線路要進(jìn)行合理的布置設(shè)計，減少彼此之間的相互干擾，選擇抗電磁干擾能力較強(qiáng)的器件，也可以封閉干擾源和被干擾部件，或者提供基準(zhǔn)電位和安全地電位來減少磁場干擾。

（3）機(jī)械環(huán)境。機(jī)械環(huán)境主要是指機(jī)械振動，在設(shè)計中要注意提高器件的抗振能力，確定合適的共振頻率，或者增設(shè)隔離措施來改善安裝環(huán)境的振動狀況。

5　煤礦機(jī)械不同結(jié)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計概述

煤礦機(jī)械系統(tǒng)分為采煤機(jī)、礦井提升機(jī)、膠帶輸送機(jī)等多個部分，下面將分別進(jìn)行闡述：

（1）采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)。當(dāng)前應(yīng)用最普遍的采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要由電源單元、遙控接收器、PLC單元、主回路、調(diào)速系統(tǒng)、主控系統(tǒng)等部分組成，主控系統(tǒng)是PLC系統(tǒng)。工作原理是通過編程來正確處理操作顯示站發(fā)出的指令信號，然后將處理結(jié)果通過驅(qū)動電路發(fā)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)而使采煤機(jī)運(yùn)行。PLC系統(tǒng)能夠?qū)⒕虏擅簷C(jī)械、皮帶機(jī)械、地面生產(chǎn)機(jī)械三者聯(lián)系起來，有單機(jī)、手動、檢修、集控等多種工作方式。

（2）礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)。礦井提升系統(tǒng)中采用計算機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)，促使提升機(jī)的自動化，提高了整體性和安全性。數(shù)控技術(shù)作為電氣控制系統(tǒng)的核心，能夠?qū)\(yùn)行狀況進(jìn)行全方位的動態(tài)監(jiān)控，將故障以數(shù)字的形式展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制。還可以通過設(shè)置兩個彼此獨(dú)立的監(jiān)控處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的變頻控制，進(jìn)一步提高整體性和安全性。

（3）膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)。膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要由電控裝置、電軟啟動裝置、變頻器、調(diào)速型液力耦合器、CST、液體粘性傳動裝置等部分組成，控制輸送機(jī)的啟動、停止、加速、減速等動作，且能夠控制在標(biāo)準(zhǔn)速度范圍內(nèi)，保證電動機(jī)功率的平衡。同時還可以對上位機(jī)和井下監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建完整的監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控。

6　結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)的合理設(shè)計，提高煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和科技含量，對于保證煤炭的穩(wěn)定生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展有十分重要的意義。

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