掘進機電氣系統(tǒng)保護及故障診斷研究

楊勇

摘要：現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，在促進了新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展的同時，也對以礦業(yè)開采為代表的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提出了新的發(fā)展要求。掘進機是煤炭產(chǎn)業(yè)進行礦業(yè)開采的重要機電設(shè)備之一，本文根據(jù)掘進機電氣系統(tǒng)的具體使用情況，對電氣系統(tǒng)保護及故障診斷方式進行簡單的探究，主要包括PLC對電氣系統(tǒng)的保護功能、實時故障診斷、歷史故障查詢?nèi)齻€方面。

關(guān)鍵詞：實時故障；歷史故障；保護模塊

掘進機是煤礦開采行業(yè)必不可少的機電使用設(shè)備，對于提高煤炭開采效率，確保煤礦工程挖掘整個流程的安全性，強化煤炭開采質(zhì)量等方面都有著不可替代的作用。為此，保證掘進機在煤礦開采整個程序的健康運行狀態(tài)是機電使用環(huán)節(jié)優(yōu)先考慮的重點。而電氣系統(tǒng)作為機電設(shè)備的重要動力來源，為掘進機設(shè)備的有效運轉(zhuǎn)提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，保護機電領(lǐng)域的電氣系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，對于故障進行及時的維修與隱患排查，是當(dāng)前階段保證煤礦產(chǎn)業(yè)掘進機維持健康運行狀態(tài)的重要前提。

一、通過PLC實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的保護功能

1、編程邏輯控制器的使用流程

在掘進機的使用過程中，對于電氣系統(tǒng)的保護功能主要是通過可編程邏輯控制器（PLC）來實現(xiàn)的。當(dāng)掘進機的電氣系統(tǒng)因為故障無法保持正常的運行狀態(tài)時，可編程邏輯控制器會快速檢測到設(shè)備的異常狀態(tài)，然后對相應(yīng)的使用程序進行及時的控制，傳達(dá)出停止運行的指令，減輕故障帶來的損耗，從而保護整體程序的使用安全，發(fā)揮其對電氣系統(tǒng)的保護功能。這一快速反應(yīng)過程，離不開對可編程邏輯控制器的有效使用，從本質(zhì)上來講，PLC是一種用于機器設(shè)備控制的微型計算機，可以在運行過程中進行編程的存儲，執(zhí)行邏輯運算，對機電設(shè)備的部件進行控制管理并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。如，在發(fā)生電機系統(tǒng)故障、電路絕緣體保護層破損漏電或設(shè)備部件發(fā)生損壞等異常情況時，可編程邏輯控制器對異常部分及時下達(dá)暫停運行的程序控制指令，避免故障的部分影響整體程序的運轉(zhuǎn)。

2、可編程邏輯控制器的技術(shù)原理

可編程邏輯控制器的輸入信號按照性質(zhì)的不同分為數(shù)字量、模擬量、頻率量三種模式。具體的技術(shù)原理是在電氣系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)安裝電流傳感器，對于部件傳送的電流進行實時的監(jiān)督檢測，傳感器將部件相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信號傳遞到可編程邏輯控制器的信息處理模塊，由控制器將其與部件的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值進行對比，判斷電氣系統(tǒng)運行是否出現(xiàn)過載、過流等異常情況。如果可編程邏輯控制器對三相電流的對比不符合正常的標(biāo)準(zhǔn)，控制器會釋放對應(yīng)部件的繼電器從而控制接觸器的線圈達(dá)到截斷電流的作用，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護機能。可編程邏輯控制器的保護功能即包括過載、過流、缺相等通過電流傳感器進行斷電的保護模式，也包括漏電閉鎖和過熱保護等保護模式，通過多種形式的保護機制實現(xiàn)對電力系統(tǒng)故障情況的全方位控制。

3、可編程邏輯控制器保護模塊的檢測

可編程邏輯控制器的保護模塊是在電氣系統(tǒng)故障的情況下對異常發(fā)生的部件進行及時控制，以防止危害程度加深的保護機制。因此，維護保護模塊的正常運轉(zhuǎn)，是保證掘進機正常運轉(zhuǎn)的重要防護手段。在此基礎(chǔ)之上，對于保護模塊應(yīng)實現(xiàn)實時的監(jiān)督管理，確保其使用功能。同時，要對保護系統(tǒng)實行定期的檢驗測試，保證保護模塊沒有發(fā)生影響其防護功能的損害。具體的檢測步驟如下：首先在檢測之前要保證整體運行系統(tǒng)處于停機狀態(tài)，開啟可編程邏輯控制器試驗?zāi)Ｊ剑瑢τ诠收系牟考M行控制。其次，試驗?zāi)Ｊ较碌墓收闲盘杺魅氡Ｗo模塊，檢測人員要檢查該模塊是否在規(guī)定的時間內(nèi)對故障信號做出反應(yīng)，并顯示相應(yīng)的測試結(jié)果。通過這種保護模塊的檢測方式，能有效判斷出可編程邏輯控制器的運行機制是否正常，從而及時對電氣系統(tǒng)的故障進行排查和處理。

二、實時故障診斷

在對掘進機的電氣系統(tǒng)進行故障排查時，需要通過設(shè)備的人機界面來對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測。在這個過程中，TD200是較為常見的掘進機使用界面，其主要功能是將系統(tǒng)的故障及使用情況能夠簡單詳實的顯現(xiàn)出來。DOP的顯示器能將電氣設(shè)備的使用狀況和異常表現(xiàn)全面、系統(tǒng)的呈現(xiàn)出來，對于保障掘進機的使用效率，確保礦產(chǎn)資源的開采質(zhì)量，降低煤礦開采項目人力、物力的投入有著十分重要的作用。TD200采用LED顯示板，具體功能是對電源供電系統(tǒng)的運行實現(xiàn)實時的監(jiān)督，確保對于整個電氣系統(tǒng)的有效控制。通過顯示器對掘進機的運行情況實現(xiàn)實時的監(jiān)管，有利于維修團隊及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常并快速對故障部件進行處理。與此同時，有效的監(jiān)督可以對事故發(fā)生的原因進行分析，防止問題的重復(fù)發(fā)生。如，在油泵機發(fā)生故障時，其運行的設(shè)備突然停止工作，如果在TD200的顯示屏上出現(xiàn)“油泵電機缺相”的信息反饋，表明系統(tǒng)由于故障而無法使用。根據(jù)設(shè)備的運行原理，可以推測是由于以下幾種原因?qū)е碌南到y(tǒng)故障：第一，由于電源的缺相而導(dǎo)致的油泵機停止運行；第二，隔離開關(guān)在運行時出現(xiàn)缺相；第三，接觸器故障而導(dǎo)致的缺相情況；第四，油泵機的電流傳感系統(tǒng)出現(xiàn)了異常；第五，電機繞組的部件異常發(fā)生了缺相等。在維修小組進行故障原因排查時，應(yīng)按照顯示器上的信息提示來開展維修工作。

三、歷史故障查詢

歷史故障查詢屬于掘進機電氣設(shè)備事故排查中較為常見的檢修方式，對于繼電器系統(tǒng)的日常維護與故障原因的分析起著十分重要的參考作用。具體而言，是在電氣設(shè)備處于停機狀態(tài)時，使用相應(yīng)的控制鍵，調(diào)出一定期限內(nèi)的電氣系統(tǒng)發(fā)生故障的原因和頻次。對掘進機使用的整體情況進行分析，為電氣設(shè)備的維修工作提供有效的參考。對于掘進機進行歷史故障查詢時，可以通過其查詢界面了解故障發(fā)生的詳細(xì)時間、故障處理的方式、故障原因等等關(guān)于此次異常發(fā)生的主要信息。與此同時，查詢系統(tǒng)即使在設(shè)備運行時放生斷電現(xiàn)象，關(guān)于故障問題的存儲信息數(shù)據(jù)也能保持完整，減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。如，對控制鍵進行組合，進行設(shè)備的查詢時，由PLC調(diào)出相關(guān)顯示界面。該界面的顯示內(nèi)容是由靜態(tài)的時間信息、序號和動態(tài)的故障內(nèi)容構(gòu)成的。然后，由相關(guān)的技術(shù)工作人員對故障的內(nèi)容與時間進行分析，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將同類故障發(fā)生的可能性降到最低。

結(jié)語：掘進機電氣系統(tǒng)保護措施與對故障的診斷排查是維持掘進機正常運轉(zhuǎn)的重要技術(shù)保障，為此，相關(guān)部門應(yīng)加強對電氣設(shè)備的保護控制，通過PLC對異常情況的危害程度進行有效的控制。與此同時，煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)加強對故障發(fā)生原因的檢測與分析，使用實時故障診斷、歷史故障查詢等方法解決設(shè)備運行時發(fā)生的疑難問題，為設(shè)備維修提供招搖的參考，從而保證掘進機的使用效率，促進煤炭行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭小龍.煤礦掘進機電設(shè)備故障診斷與維護管理分析[J].能源與節(jié)能，2016（12）；