設(shè)備開停傳感器在綜采工作面用電設(shè)備遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

開灤股份呂家坨礦業(yè)分公司 高維康 張 赟

開灤股份呂家坨礦業(yè)分公司綜采工作面主要用電設(shè)備電源的負(fù)荷側(cè)均安裝有設(shè)備開停傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、工作面輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（指開/停狀態(tài)）。由于綜采工作面采煤機(jī)等主要用電設(shè)備負(fù)荷較大，移變列車均位于距工作面上（下）出口150 m左右的位置，為便于集中供電及干線的標(biāo)準(zhǔn)化管理，通常將監(jiān)測(cè)分站布置在采區(qū)配電室的內(nèi)部。因此，每次安裝均需從采區(qū)配電室監(jiān)測(cè)分站敷設(shè)電纜至中繼電源處，再由中繼電源處敷設(shè)電纜至移變處，為監(jiān)測(cè)采煤機(jī)開停狀態(tài)，一個(gè)綜采工作面需要投入MHYV l×4×7/0.52 礦用阻燃信號(hào)電纜1 500 m ～ 2 000 m，增加了監(jiān)測(cè)信號(hào)電纜的投入。而且增加的信號(hào)電纜由于布置在順槽內(nèi)，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求，需按標(biāo)準(zhǔn)吊掛，而且過程距離的供電對(duì)監(jiān)測(cè)分站及中繼電源都是一個(gè)不小的考驗(yàn)。此外，每周的拉移變工作中，由于移變列車上的設(shè)備不能帶電移動(dòng)，因此會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信號(hào)的中斷。

一、工作原理

呂家坨礦業(yè)分公司安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的型號(hào)為KJ340，其配套的GKT3L型設(shè)備開停傳感器為數(shù)字型信號(hào)傳感器，其狀態(tài)和測(cè)值可以同時(shí)傳到地面主機(jī)。該傳感器利用法拉第的電磁感應(yīng)原理，通過測(cè)定交變磁場(chǎng)的方式，間接的測(cè)定設(shè)備的工作狀態(tài)。與交通信號(hào)燈極其相似，紅燈停，綠燈開。其信號(hào)檢測(cè)部分電路如圖1所示。

由于煤礦井下的供電電纜采用高、低壓交流三相供電，各相之間有120°的相位角，因此在電纜的外側(cè)，任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)均以最近的一條芯線為基準(zhǔn)，加上其余兩相磁場(chǎng)的復(fù)合。因此利用傳感器中的檢測(cè)線圈L1，貼近電纜中一相芯線，即可測(cè)得相應(yīng)的磁場(chǎng)信號(hào)。該信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，經(jīng)過運(yùn)算放大器IC3A放大后，通過電壓比較器IC3B與一個(gè)約0.45 V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出高低電平信號(hào)至單片機(jī)，單片機(jī)通過檢測(cè)高低電平的變化獲得設(shè)備的開停狀態(tài)，將設(shè)備開停信息傳送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站，再由監(jiān)測(cè)分站傳至地面。供電電流越大，感應(yīng)的信號(hào)也就越強(qiáng)，通過運(yùn)算放大器放大后輸出的電壓信號(hào)也就越強(qiáng)。調(diào)整多圈電位器W1，可對(duì)運(yùn)算放大器輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。

二、實(shí)施過程

根據(jù)開停傳感器的工作原理，通過改變傳感器的信號(hào)放大器的放大倍數(shù)來(lái)改變傳感器的靈敏度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面采煤機(jī)和面溜開停的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。以綜采工作面采煤機(jī)為例，呂家坨礦業(yè)分公司綜采工作面采煤機(jī)6 kV高壓電源線路上，采煤機(jī)通常占總負(fù)荷的60%以上。當(dāng)采煤機(jī)正常割煤時(shí)，6 kV高壓電纜內(nèi)部的電流較大，而采煤機(jī)停止運(yùn)行后，即使其他用電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，6 kV高壓電纜內(nèi)部的電流也較小。具體實(shí)施過程如下。

在采區(qū)配電所，找到工作面供采煤機(jī)的6 kV高壓饋出電纜，當(dāng)采煤機(jī)工作時(shí)，將傳感器檢測(cè)元件（即外殼底部中間的凹槽）緊靠通電的橡套電纜外皮平滑移動(dòng)，此時(shí)發(fā)光二極管綠燈應(yīng)亮。沿電纜外皮平移時(shí)，若出現(xiàn)綠燈熄滅、紅燈燃亮?xí)r，則找出兩側(cè)紅燈亮的位置，取其中間位置卡固好傳感器。然后調(diào)整多圈電位器，使檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)運(yùn)放放大后輸出的電壓比基準(zhǔn)電壓稍高，將傳感器卡固牢固即可。需要注意的是，卡固位置要與其他供電電纜保持間距，以防防止產(chǎn)生干擾，并要避開強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。若平移中綠燈始終呈亮態(tài)，則適當(dāng)調(diào)整電位器至紅燈亮，再重復(fù)平移，尋找最佳位置卡固。其他需檢測(cè)的設(shè)備也可通過此方法安裝調(diào)試。

三、存在的不足

供電線路上的主要用電設(shè)備負(fù)荷必須占該線路上全部用電設(shè)備負(fù)荷的50%以上時(shí)，才能將設(shè)備開停傳感器安裝在被監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源電纜上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)、面溜開停狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，主要用電設(shè)備所占負(fù)荷越大，檢測(cè)越準(zhǔn)確。這可通過合理分配負(fù)荷來(lái)解決。

四、結(jié)論

通過合理分配負(fù)荷，對(duì)饋出線路上的主要負(fù)荷安裝開停傳感器時(shí)，無(wú)需安裝在用電設(shè)備的負(fù)荷側(cè)，只需在分站附近找到被監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源電纜安裝傳感器即可。對(duì)于高低壓電纜，可通過調(diào)整內(nèi)部的電位器，使信號(hào)準(zhǔn)確穩(wěn)定，為日后的維護(hù)帶來(lái)了很大便利，同時(shí)也節(jié)約了大量的材料投入，效益顯著。