采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)故障保護(hù)改進(jìn)設(shè)計(jì)

喬麗娟

（同煤集團(tuán)云岡礦，山西大同 037017）

0 引言

在綜采作業(yè)面中，采煤機(jī)是最關(guān)鍵的設(shè)備之一，其運(yùn)行效率直接影響著采煤的效率。根據(jù)相關(guān)研究可知，由于綜采工作面存在較大的濕度、較高的溫度及粉塵濃度，極易導(dǎo)致采煤機(jī)的電機(jī)出現(xiàn)故障問題，如短路、漏電。本文針對現(xiàn)有保護(hù)裝置進(jìn)行分析，及時(shí)找出其中存在的問題，提出有效的措施加以改善，以提高保護(hù)性能，進(jìn)而使采煤機(jī)的運(yùn)行具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性[1]。

1 現(xiàn)有采煤機(jī)故障保護(hù)裝置中存在的缺陷

1.1 短路保護(hù)

隨著開采效率的不斷增強(qiáng)，截割功率也持續(xù)增加，為了確保采煤機(jī)可以穩(wěn)定有效地運(yùn)行，必須針對過載、欠載及短路等問題來采取有效的保護(hù)措施。目前，采煤機(jī)電機(jī)所使用的接線形式如圖1所示。在經(jīng)過隔離開關(guān)之后，工頻電流將會(huì)被劃分為兩路，之后再分別利用交流接觸器、電流互感器與左、右截割電機(jī)形成有效連接。處于這種電動(dòng)機(jī)連接的狀況下，電動(dòng)機(jī)針對過載、欠載及短路等故障所發(fā)揮的保護(hù)作用主要是對各相的電流值進(jìn)行測量，并對結(jié)果進(jìn)行分析，判斷其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，從而開展有針對性的保護(hù)措施。但是，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中，在測量各相電流值的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)電流波動(dòng)現(xiàn)象，對判斷結(jié)果的精確性造成影響[2]。

例如，620 kW的采煤機(jī)有著130 A的額定電流值，當(dāng)其數(shù)值為1 300 A的時(shí)候，才可以明確線路是否存在短路問題。因此，應(yīng)當(dāng)為其設(shè)置0～1 300 A的電流變送器。通過型號的選擇可知，與以上各個(gè)要求相滿足的電流變送器具有0～1 600 A的量程，選擇量程較大的檢測設(shè)備本身就已經(jīng)降低了測量的精確度，再由于過大的電流會(huì)對設(shè)備造成干擾，導(dǎo)致其所測量的電流出現(xiàn)較大的變化。因此，單單依靠軟件來完成電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)動(dòng)作，無法確定其是否可以滿足精確度的要求[3]。

圖1 常規(guī)采煤機(jī)電機(jī)的接線示意圖

1.2 漏電保護(hù)

目前，綜采作業(yè)面所運(yùn)用的供電系統(tǒng)中，中性點(diǎn)大多不與地相接觸，采用這種形式來供電，即便發(fā)生了漏電問題，也無法及時(shí)檢測出。因此，在漏電保護(hù)裝置中應(yīng)當(dāng)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)接地電源。通過深入調(diào)研可知，現(xiàn)有漏電保護(hù)裝置發(fā)揮保護(hù)作用的形式大多為附加直流電，其構(gòu)造圖如圖2所示。

在實(shí)際運(yùn)用的過程中，漏電保護(hù)裝置極易做出錯(cuò)誤動(dòng)作，且極易被燒毀，關(guān)鍵原因如下。

（1）漏電保護(hù)裝置基本都是采用電流互感器來檢測電流值，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)及形式較為簡單，外部磁場極易對其造成影響，進(jìn)而使電流值無法得到準(zhǔn)確的測量[4]。

（2）采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)所采用的漏電保護(hù)裝置都是利用電阻分壓來獲取電壓的，由于綜采工作面所處的環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致電阻分壓值發(fā)生變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓也將會(huì)受到一定的影響，最終將會(huì)導(dǎo)致該保護(hù)裝置發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。

（3）常規(guī)采煤機(jī)所采用的電動(dòng)機(jī)漏電保護(hù)裝置主要是利用附加直流電的形式來發(fā)揮保護(hù)作用，無法對產(chǎn)生漏電的部位進(jìn)行準(zhǔn)確識別。當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)候，只有將所有的電源切斷，才可以發(fā)揮保護(hù)作用，這就對工作人員的檢修工作造成了較大的難度[5]。

圖2 漏電保護(hù)裝置原理圖

2 改良與優(yōu)化故障保護(hù)裝置

2.1 短路保護(hù)

通過1.1節(jié)的研究可知，采煤機(jī)電機(jī)運(yùn)用圖1所示的連線形式，其極易因設(shè)備干擾問題而不能實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)作用。因此，為了改善這一問題，本文設(shè)計(jì)出了如圖3所示的接線圖。

圖3 改進(jìn)后采煤電動(dòng)機(jī)接線示意圖

由圖可知，采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的各相在接入335 A的快速熔斷器之后，就可以將以上問題加以解決。通過接入熔斷器，可利用交流接觸器的先、后閉合來完成左、右截割機(jī)的啟動(dòng)，而且熔斷器并不會(huì)因過高的啟動(dòng)電流而出現(xiàn)短路問題。當(dāng)某個(gè)截割電機(jī)出現(xiàn)電路短路的故障時(shí)，短路電流的實(shí)際值通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定值，熔斷器發(fā)生了瞬間短路現(xiàn)象，從而對截割電機(jī)起到了保護(hù)效果。這種接線方法并不會(huì)對各相電流值進(jìn)行有效地測量，如果在各相中安裝熔斷器之后，就可以對短路故障起到保護(hù)作用[6]。

2.2 漏電保護(hù)

基于1.2節(jié)所開展的分析，針對漏電保護(hù)裝置的各個(gè)缺陷提出幾點(diǎn)改善措施。

（1）利用霍爾電流傳感器來替代檢測電路中的電流互感器。霍爾電流傳感器主要用于檢測磁通量，這個(gè)元件可以避免磁場造成的干擾，從而使電測試值具備較高的可靠性和精確性，如圖4所示。

圖4 霍爾電流傳感器電機(jī)漏電保護(hù)電路示意圖

（2）將電路中用于對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行校驗(yàn)的電阻部件換成TL341，并向其配置準(zhǔn)確性較高的電阻。這種操作極大增強(qiáng)了基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確性及合理性，避免檢驗(yàn)工作出現(xiàn)失誤。

（3）由于日常所運(yùn)用的漏電保護(hù)裝置不能有效地判斷出發(fā)生漏電的位置，因此，在所有漏電保護(hù)電路中添加PLC控制器和繼電器。PLC控制器主要是收集漏電信號，并進(jìn)行分析處理，通過繼電器的一系列操作來完成電動(dòng)機(jī)的漏電保護(hù)[7]。

（4）為了確保電機(jī)形成的反電動(dòng)勢及變頻器存在的諧波不會(huì)對檢測電路造成影響，就必須設(shè)置濾波電路，盡可能避免漏電保護(hù)裝置受到外部因素的影響[8]，從而增強(qiáng)該裝置的穩(wěn)定性，如圖5所示。

圖5 增設(shè)濾波電路后的漏電保護(hù)電路

3 結(jié)束語

采煤機(jī)在改良之后，其電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性、漏電保護(hù)設(shè)備的抗干擾性及穩(wěn)定性均得到了增強(qiáng)，從而使采煤機(jī)的性能得到了極大改善。