郝東波

（天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 常州 213015）

饋電不一致可分為兩種情況，第一種是系統(tǒng)發(fā)出斷電命令后，饋電狀態(tài)與斷電命令不一致。此種情況發(fā)生后，表明現(xiàn)場(chǎng)該斷電時(shí)卻未斷電。第二種是系統(tǒng)發(fā)出復(fù)電命令后，饋電狀態(tài)與斷電命令不一致。此種情況發(fā)生后，表明現(xiàn)場(chǎng)希望送電，但未送上電。

井下應(yīng)該斷電，但應(yīng)該斷電的區(qū)域未斷電，可能會(huì)造成瓦斯爆炸等，因此第一種饋電不一致是需要重點(diǎn)治理的。而第二種饋電不一致并不會(huì)對(duì)安全有任何不利影響，只是可能影響煤礦當(dāng)班的產(chǎn)能。本次研究只針對(duì)第一種饋電不一致的問(wèn)題[1-4]。

1 饋電不一致問(wèn)題總體分析

井下供電設(shè)備種類(lèi)比較多，有高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、高爆開(kāi)關(guān)、高壓饋電開(kāi)關(guān)等，以下統(tǒng)稱(chēng)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。一個(gè)完整的斷電過(guò)程，有斷電觸發(fā)設(shè)備、分站、交換機(jī)、斷電器、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備等相互關(guān)聯(lián)而成。其中，斷電觸發(fā)設(shè)備一般是甲烷傳感器、機(jī)電設(shè)備開(kāi)停傳感器、風(fēng)筒傳感器。本地?cái)嚯姾彤惖財(cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖如圖1、圖2。

圖1 本地?cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖

圖2 異地?cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖

在正常情況下，本地?cái)嚯娀蛘弋惖財(cái)嚯?，斷電器接收到分站的斷電命令后，斷電器?nèi)部繼電器動(dòng)作。此時(shí)斷電器觸點(diǎn)與高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備信號(hào)輸入口組成的回路狀態(tài)發(fā)生變化，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備接收到斷電信號(hào)，執(zhí)行斷電。斷電和饋電整個(gè)過(guò)程涉及到的環(huán)節(jié)有：斷電觸發(fā)設(shè)備到分站、分站到分站、分站到斷電器、斷電器到高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備到饋電傳感器。這些環(huán)節(jié)，每一個(gè)都可能出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)饋電不一致發(fā)生時(shí)，需要研究各個(gè)環(huán)節(jié)的狀況，才能進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 饋電不一致問(wèn)題研究

通過(guò)走訪三十余對(duì)礦井，共收集5760 條饋電不一致。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并到井下踏勘現(xiàn)場(chǎng)，總結(jié)出饋電不一致產(chǎn)生的原因。原因可分為以下四類(lèi)：（1）斷電或饋電的數(shù)據(jù)丟失；（2）斷電器或饋電傳感器故障；（3）高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備故障；（4）上位機(jī)軟件配置不正確。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：數(shù)據(jù)丟失共4528 次，約占統(tǒng)計(jì)的78.6%；斷電器或饋電傳感器出現(xiàn)故障共1160 次，約占統(tǒng)計(jì)的20.1%；高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題43 次，約占統(tǒng)計(jì)的0.75%；系統(tǒng)軟件上配置不正確29 次，約占統(tǒng)計(jì)的0.55%。

2.1 數(shù)據(jù)丟失

在所有的饋電不一致產(chǎn)生的原因中，數(shù)據(jù)丟失占大部分。數(shù)據(jù)丟失的產(chǎn)生主要是下面幾個(gè)原因：

（1）線路狀況不好。很多礦都有如下現(xiàn)象：接線盒、分站上接線端子未壓緊，用力拉其中一個(gè)接頭，容易拉脫；不同線徑的電纜隨意使用，特別是在掘進(jìn)工作面這種經(jīng)常需要延線的地方，掘進(jìn)頭范圍100 m 內(nèi)用電話線代替監(jiān)控專(zhuān)用線纜；電纜老化嚴(yán)重，電纜外皮已發(fā)黑，甚至銅芯有銅綠；線纜未斷，但被刮蹭、拉長(zhǎng)，這種情況比較多見(jiàn)于采用膠輪車(chē)運(yùn)行的礦井；另外北方一些礦井，在秋天氣溫變化較大時(shí)，接線盒中出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，造成信號(hào)時(shí)常短暫中斷等。

（2）現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重。相比較線路狀況較差通過(guò)肉眼可分辨，電磁干擾比較難以判斷，需要反復(fù)對(duì)比觀察、分析。電磁干擾嚴(yán)重的區(qū)域是機(jī)電設(shè)備、高壓電纜比較多的區(qū)域，特別是設(shè)備啟停的時(shí)候?，F(xiàn)象通常有：有些煤礦在不生產(chǎn)時(shí)，分站或傳感器運(yùn)行正常，但在皮帶開(kāi)啟或采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，分站或傳感器不通；在絞車(chē)沿線，發(fā)送打點(diǎn)信號(hào)時(shí)，分站或傳感器不通；掘進(jìn)面的傳感器，在掘進(jìn)機(jī)開(kāi)啟的時(shí)候，信號(hào)發(fā)生中斷等。

（3）分站丟數(shù)據(jù)。分站丟數(shù)據(jù)比較隨機(jī)，需要與其他的傳感器橫向?qū)Ρ确治霾拍茏龀雠袛唷，F(xiàn)象通常出現(xiàn)為：當(dāng)同一位置、同一線路上其他傳感器工作正常，饋電傳感器幾乎一直穩(wěn)定正常，但卻偶爾出現(xiàn)一次斷電后十幾秒甚至數(shù)十秒饋電還顯示有電，或者是斷電從無(wú)電到有電，但饋電幾秒后才復(fù)電；瓦斯超限后比較長(zhǎng)的時(shí)間，斷電器才斷電，造成饋電不一致。圖3 為開(kāi)關(guān)量測(cè)點(diǎn)發(fā)生的饋電不一致。本次饋電不一致風(fēng)機(jī)開(kāi)停傳感器停時(shí)，斷電在1 s 內(nèi)已發(fā)生，但饋電20 s 后才顯示無(wú)電，饋電變化滯后嚴(yán)重。

圖3 分站丟數(shù)據(jù)1

圖4 為模擬量傳感器發(fā)生的饋電不一致。此圖中，甲烷傳感器還未到達(dá)斷電值時(shí)斷電器就斷電了，并且曲線在上升時(shí)出現(xiàn)了一段水平線，比較明顯是分站上傳的甲烷傳感器值丟失了一個(gè)數(shù)據(jù)。

圖4 分站丟數(shù)據(jù)2

2.2 斷電器或饋電傳感器異常

斷電器或饋電傳感器異常是指設(shè)備本身出現(xiàn)的問(wèn)題，異常主要有以下幾個(gè)方面：

（1）斷電器或饋電傳感器損壞。斷電器損壞時(shí)，當(dāng)甲烷傳感器或機(jī)電設(shè)備開(kāi)停傳感器、風(fēng)筒傳感器發(fā)出斷電命令時(shí)，斷電器不能執(zhí)行斷電命令，造成的饋電不一致；當(dāng)饋電傳感器損壞時(shí)，斷電器已經(jīng)斷電，但分站無(wú)法獲得饋電傳感器的狀態(tài)，造成饋電不一致。斷電器或饋電傳感器損壞時(shí)，不正常狀態(tài)會(huì)一直持續(xù)，這種情況比較容易判斷。

（2）斷電器或饋電傳感器工作異常。這部分主要是斷電器或饋電傳感器本身工作不穩(wěn)定，不正常的狀態(tài)出現(xiàn)后又能夠自動(dòng)恢復(fù)。工作異常出現(xiàn)的現(xiàn)象通常有以下四種：一是斷電器接收到分站命令，斷電器上斷電信號(hào)燈已有斷電指示，但不執(zhí)行斷電；二是饋電傳感器指示燈正常，但不能正常輸出信號(hào)；三是饋電傳感器檢測(cè)過(guò)于靈敏或不靈敏，在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備斷電或送電時(shí)饋電信號(hào)頻繁跳動(dòng)；四是饋電傳感器受電磁干擾影響大，在有電或無(wú)電的時(shí)候頻繁跳動(dòng)。如圖5 所示，饋電傳感器在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備有電時(shí)，信號(hào)頻繁跳動(dòng)。

圖5 饋電不穩(wěn)定

（3）斷電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。具體現(xiàn)象如下：當(dāng)斷電器無(wú)法斷電時(shí)，到斷電器處查看斷電指示燈，確認(rèn)斷電器已接收到斷電信號(hào)；將斷電器從高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備上取下，過(guò)一段時(shí)間，可聽(tīng)到斷電器繼電器動(dòng)作的聲音；重新接通斷電器，再次給斷電器發(fā)送斷電信號(hào)，此時(shí)斷電器又可正常斷電。出現(xiàn)這種問(wèn)題可能原因：一是由于斷電器在磁場(chǎng)中長(zhǎng)時(shí)間工作，繼電器可能存在被磁化的風(fēng)險(xiǎn)；二是繼電器觸點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間處于一個(gè)位置，與接觸的鐵片產(chǎn)生了粘連。

2.3 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備問(wèn)題

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備是安全監(jiān)控系統(tǒng)斷電的目標(biāo)設(shè)備，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備存在的問(wèn)題如下：

（1）高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)置了延時(shí)斷電?，F(xiàn)有高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備都可以在設(shè)備界面上手動(dòng)設(shè)置延時(shí)斷電時(shí)間，由于《煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ 6201-2019）對(duì)系統(tǒng)斷電時(shí)間有要求，煤礦為了使斷電符合要求，一般都將斷電延時(shí)時(shí)間設(shè)置為0。但現(xiàn)場(chǎng)在更換高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)，有時(shí)忘記設(shè)置斷電延時(shí)時(shí)間，因此出現(xiàn)饋電不一致。

（2）高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備存在壞的問(wèn)題，如內(nèi)部線路接觸不良、保險(xiǎn)燒壞、保護(hù)器不能正常工作、開(kāi)關(guān)漏電、整流二極管出現(xiàn)問(wèn)題、機(jī)械部分磨損嚴(yán)重等。

2.4 上位機(jī)軟件問(wèn)題

上位機(jī)軟件問(wèn)題，一種是軟件本身的問(wèn)題，在傳感器信號(hào)、斷電器信號(hào)和饋電信號(hào)都正常的情況下，上位機(jī)軟件中卻出現(xiàn)饋電不一致。這種情況軟件存在BUG，需要完善軟件。另一種是上位機(jī)軟件配置錯(cuò)誤的問(wèn)題。由于監(jiān)控值班人員一般是地面工種，很多對(duì)井下并不熟悉，出現(xiàn)了設(shè)置的斷電器和饋電傳感器不匹配的問(wèn)題，造成上位機(jī)顯示的反饋異常。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)饋電不一致問(wèn)題的研究分析，得出了饋電不一致發(fā)生的原因，并且分類(lèi)總結(jié)了每一種饋電不一致發(fā)生的比例。本研究為煤礦技術(shù)人員查找問(wèn)題提供參考，縮短處理問(wèn)題的時(shí)間，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)有著積極的作用。另外，本研究也可以給安全監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的研發(fā)人員提供一些思路，做到系統(tǒng)自動(dòng)判斷斷電器已經(jīng)被磁化，自動(dòng)消磁；當(dāng)上位機(jī)饋電和斷電不匹配時(shí)，系統(tǒng)是否能夠自動(dòng)診斷等，從而進(jìn)一步提升安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。