摘 要：煤炭是基礎能源，但由于我國地理條件復雜、環(huán)境惡劣等原因，機械化采煤技術一直未得到廣泛推廣。鑒于此，文章主要從電牽引采煤機電氣裝置的變頻技術、PLC程序控制等方面展開討論。

關鍵詞：電牽引采煤機；電氣裝置；PLC；變頻

1 采煤機的組成

1.1 電器控制系統(tǒng)

采煤機電控系統(tǒng)的特點：（1）由于使用交流變頻調控系統(tǒng)，因此電牽引采煤機具有很好的調控性能。這不僅增強了電牽引采煤機的牽引力，也增強了其可靠性；（2）在采用PLC可編程技術進行電氣控制的前提下，不僅增加了操作的方便性，也使控制更加靈活；（3）電牽引采煤機由于使用遙控技術，因此在一定范圍內能夠實現(xiàn)脫機操作，這不僅提高了控制系統(tǒng)的安全性，也改善了工人的工作環(huán)境；（4）由于使用了先進的信號傳輸系統(tǒng)，因此其系統(tǒng)控制靈活且可靠。

電控系統(tǒng)的結構特征：（1）從整體結構上看，采煤機的電控系統(tǒng)主要由一個電控箱組成。它又分為接線腔和控制腔兩個腔體。顧名思義，接線腔的主要作用是為左右牽引電機、油泵電機、左右端頭、按鈕站、瓦斯斷電儀以及蜂鳴器等電器元件提供足夠的接線空間，方便各個元器件的連接。（2）諸如PLC控制器、轉換控制器以及真空接觸器等系統(tǒng)控制組件位于控制腔的右側，它是整個控制系統(tǒng)的核心部件。而系統(tǒng)的顯示器和電源組件設置于控制腔的左側，為控制系統(tǒng)提供電能和反饋信號。（3）系統(tǒng)電纜的接引方式。電牽引采煤機的主供電纜線路從電控箱的正面引入；系統(tǒng)輔助供電線路一般從電控箱側壁引出。

電控系統(tǒng)的功能。（1）電流傳感器：其主要電氣結構由兩組電流互感器構成，其中一組用于檢測左右截煤機的電流；另外一組用于檢測左右牽引電機的電流。電流傳感器可以輸出所檢測到的信號，方便PLC可編程控制器獲得檢測信息，從而有利于工作人員時刻掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時保護電機。（2）隔離開關：不同于普通的開關，在隔離開關上設置有一個先導開關，將其串聯(lián)于主啟動回路中，可以確保隔離開關不帶電操作，從而在一定程度上保證了人身安全。（3）行程開關：該開關主要用來系統(tǒng)的行程控制，可以控制電控箱前面板上各類按鈕的開啟與閉合，從而實現(xiàn)采煤機的啟動、牽引和停止等各項功能，并有利于截煤、升降等動作的控制。（4）遙控接收器：遙控接收器主要用于實現(xiàn)采煤機的離機操作，確保操作人員的人身安全。在特定的操作范圍內，使用遙控收送器得左右控制站（其中FYF20CA和FYF20CB分別對應左右控制站，信號接收器位于采煤機的兩端）可以實現(xiàn)采煤機左右方向的牽引以及變速牽引、升降、停止等功能。（5）控制變壓器：系統(tǒng)變壓器由高低壓熔斷器、控制電源、轉換控制器以及本質安全電源等元件組成，主要用于系統(tǒng)電壓的控制（系統(tǒng)輸入電壓為交流AC1140V電壓，可以輸出 AC220V、AC28V、AC36V、AC22V、AC127V的電壓）。

1.2 電牽引采煤機的保護系統(tǒng)

在采煤機電控系統(tǒng)中，高、低壓熔斷器以及瓦斯斷電儀、隔離開關、先導開關、磁力啟動器、變頻器、蜂鳴器等元件組成保護系統(tǒng)，用以保證各個電氣設備在安全的環(huán)境下工作。

（1）通過使用高、低壓熔斷器可以實現(xiàn)牽引電機的過載保護、過電壓以及欠電壓保護、缺項保護和過電流保護。（2）利用磁力啟動器可以實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制，從而實現(xiàn)了采煤機、牽引機以及運輸設備的啟動與停止。（3）恒功率自動控制：在系統(tǒng)設計時需要對電動機進行恒功率設置，以保證電機不會因為超負荷運行而損壞。在系統(tǒng)運行過程中，如果截煤電機或牽引電機處于滿載狀態(tài)，控制系統(tǒng)就會輸出速度維持信號，使電機轉速保持不變；當截煤電機或牽引電機處于超負荷狀態(tài)時，系統(tǒng)會發(fā)出減速信號，使電動機自動降速運行。（4）截煤電機過熱保護：將電動機中的熱電阻直接與PLC控制器連接。在系統(tǒng)運行過程中，如果電動機內部溫度達到135℃以上，則PLC控制器輸出反饋信號，使電動機降容30%運行；當溫度達到185℃時，PLC控制器會發(fā)出報警信號，并自動切斷控制回路，使系統(tǒng)停止運行。（5）蜂鳴器報警功能：當按下啟動按鈕時，可以設置5～10s的蜂鳴報警。若在此期間發(fā)生意外事件，可以通過按動相應的停止按鈕來取消前一步操作。主要用以實現(xiàn)截煤電機在意外超載狀況下可以自動切斷電源，保護電機不受損壞。（6）失水壓保護：在電控箱的啟動回路中，設有水壓繼電器觸點SYJ與回路串聯(lián)。如果水壓達不到系統(tǒng)設定的要求，電機就無法啟動。（7）防滑保護：為了實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)控制，該控制系統(tǒng)還設有機械報閘。

1.3 電牽引采煤機的顯示系統(tǒng)

在電牽引采煤機工作過程中，GOT顯示器可以隨時向操作人員展示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并顯示每個狀態(tài)下的具體操作步驟；GOT顯示器不僅可以準確顯示電動機運行過程中的功率、溫度以及電流等參數(shù)，還可顯示牽引方向和牽引速度等參數(shù)；GOT顯示器還能夠隨時顯示系統(tǒng)故障信息，以便操作人員及時處理。

2 采煤工作界面簡介

2.1 采煤機的工作面

采煤機的工作面主要由采煤機、刮板輸送機以及液壓支架組等設備組成。采煤機的工作原理：在工作過程中，采煤機可以沿刮板輸送機的軌道進行左右行走。由于采煤機的滾筒部分裝有許多截齒，因此在采煤機行走中，滾筒通過帶動截齒旋轉而刮切煤層，并將刮落的煤收集到刮板輸送機中，然后通過刮板輸送機將煤運送到系統(tǒng)工作面以外的地方。液壓支架組可以為采煤機、刮板輸送機的行走運動提供一個足夠大的工作空間。另外，在每個液壓支架與刮板輸送機之間設有推進油缸，可通過推進刮板輸送機或拉動液壓支架將整個采煤工作面向前平移。

2.2 采煤機在工作面的牽引行走

在采煤機研發(fā)早期多利用液壓馬達帶動鋼絲繩的方式進行牽引，而現(xiàn)代較為先進的大功率電牽引采煤機的牽引系統(tǒng)大都采用交流變頻拖動的牽引方式，利用交流變頻調速器驅動異步電機，通過對變頻器輸出頻率的調節(jié)實現(xiàn)采煤機牽引運動的無級調速。

采煤機分為左右兩個牽引部分，分別由兩臺牽引電機進行驅動。兩個牽引行走輪與運輸機銷排相嚙合，這是一種類似剛性的連接。在牽引時，兩個牽引部分必須在同一時刻以相同的速度運轉，帶動采煤機前進。

3 結束語

綜上所述，電牽引采煤機可以通過變頻調節(jié)實現(xiàn)無極調速，并具有PLC可編程控制以及GOT顯示功能，操作方便，控制可靠，為煤礦薄煤層的開采提供了全新的實現(xiàn)手段，這對于提高薄煤層開采作業(yè)的效率和安全性具有重要意義，因而在薄煤層開采作業(yè)中應加強對電牽引采煤機的有效應用，提高采煤效率。

參考文獻

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作者簡介：馮玉宇（1987，10-），男，山西長治，2011年7月畢業(yè)于太原中北大學電氣工程及其自動化專業(yè)，本科學歷，工學學士學位，助理工程師，從事采煤機電控箱電氣設計裝備。