采煤機(jī)運(yùn)閉線路的技術(shù)改造

曹玉兵秦顯方趙玉兵梁瑞(.晉能集團(tuán)有限公司安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，山西太原000；.山東兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號井煤礦，山東濟(jì)寧7500；.山東兗礦技師學(xué)院，山東鄒城7500；)

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采煤機(jī)運(yùn)閉線路的技術(shù)改造

曹玉兵1秦顯方2趙玉兵3梁瑞2
(1.晉能集團(tuán)有限公司安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，山西太原030031；
2.山東兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號井煤礦，山東濟(jì)寧273500；
3.山東兗礦技師學(xué)院，山東鄒城273500；)

摘要本文介紹了采煤機(jī)運(yùn)閉線路的工作原理，通過在現(xiàn)場對采煤機(jī)運(yùn)閉線路干擾信號的實際測量和深入研究，提出了對此系統(tǒng)的技術(shù)改造方案。新增加了1個繼電器和1個電源模塊元件。通過改造，大大增加了運(yùn)閉線路的穩(wěn)定性，有效保障了礦井安全生產(chǎn)的正常進(jìn)行，同時也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

關(guān)鍵詞采煤機(jī)運(yùn)閉裝置；刮板輸送機(jī)閉鎖回路；技術(shù)改造

0引言

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第六十九條規(guī)定：“采煤機(jī)上必須裝有能停止工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)行的閉鎖裝置[1]。”在礦井的正常生產(chǎn)過程中，當(dāng)發(fā)生緊急情況需要停止刮板輸送機(jī)時，若采煤機(jī)運(yùn)閉裝置工作不穩(wěn)定，極易導(dǎo)致人身安全事故。據(jù)統(tǒng)計，某礦在1個綜采工作面生產(chǎn)期間，采煤機(jī)共出電氣事故20多起，其中因人為操作不當(dāng)引起事故2起，電磁閥故障3起，變頻器故障1起，其它均為運(yùn)閉線路原因引起的誤動故障。因此有必要對采煤機(jī)運(yùn)閉線路進(jìn)行技術(shù)改造。

1刮板輸送機(jī)閉鎖系統(tǒng)工作原理

傳統(tǒng)的采煤機(jī)運(yùn)閉線路在設(shè)計時是將采煤機(jī)面板上的運(yùn)閉按鈕接點通過煤機(jī)電纜內(nèi)的信號線將煤機(jī)運(yùn)閉接點接到TK200[2]控制刮板輸送機(jī)的起動就緒點上，通過控制刮板輸送機(jī)的起動就緒點，達(dá)到控制刮板輸送機(jī)的目的，其電氣原理圖如圖1所示。

圖1電氣原理

刮板輸送機(jī)閉鎖回路的工作原理是，首先在TK200控制臺上設(shè)置好控制刮板輸送機(jī)工作的起動就緒點，例如設(shè)置參數(shù)為IO1.1輸入點，正常情況下，采煤機(jī)身上的運(yùn)閉開關(guān)置于接通位置。此時TK200通訊控制器中光電隔離模塊內(nèi)部的發(fā)光二極管導(dǎo)通，電流通路是B12V+→R1→發(fā)光二極管→TK200控制臺接線端子排2#線→采煤機(jī)刮板輸送機(jī)閉鎖線→采煤機(jī)接線端子排a→刮板輸送機(jī)閉鎖開關(guān)SA→采煤機(jī)接線端子排b→采煤機(jī)刮板輸送機(jī)閉鎖線→TK200控制臺接線端子排3#線→B12V地。光電隔離模塊內(nèi)的光電接收管通過接收發(fā)光二極管發(fā)出的光電信號后而導(dǎo)通，電流通路是A12V+→R2→光電接收管→A12V地。IO或IN模塊將此允許起動刮板輸送機(jī)的起動信號傳輸給計算機(jī)控制模塊進(jìn)行處理，在液晶顯示屏上顯示出允許起動刮板輸送機(jī)的信號。刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行過程中，如果需要停止刮板輸送機(jī)的運(yùn)行，可將采煤機(jī)機(jī)身上的刮板輸送機(jī)閉鎖開關(guān)置于停止位置，光電隔離模塊中的發(fā)光二極管因回路不通而截止，光電接收管因接收不到光電信號而截止，IO或IN模塊將此停止刮板輸送機(jī)運(yùn)行的信號傳輸給TK200計算機(jī)控制模塊進(jìn)行處理，發(fā)出停機(jī)指令，刮板輸送機(jī)停止運(yùn)行。刮板輸送機(jī)起動運(yùn)行之前如果將閉鎖開關(guān)置于關(guān)斷位置，TK200控制器得不到IO或IN模塊發(fā)出的允許開機(jī)信號，此時將發(fā)出閉鎖刮板輸送機(jī)的指令，刮板輸送機(jī)無法起動，同時刮板輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)欄顯示“沒準(zhǔn)備好”。

2運(yùn)閉回路存在的缺陷

傳統(tǒng)的采煤機(jī)運(yùn)閉線路與采煤機(jī)動力線共用1條電纜，由于線路較長，其外部干擾信號通過運(yùn)閉線路進(jìn)入TK200控制系統(tǒng)，造成控制臺不能穩(wěn)定工作。

運(yùn)閉信號在沿煤機(jī)電纜傳輸?shù)倪^程中，極易受到由煤機(jī)電纜產(chǎn)生的交變磁場的干擾，另一方面，光電隔離模塊抗干擾的峰值電壓很低，所以經(jīng)常導(dǎo)致光電隔離模塊的損壞。故障點為TK200控制臺的光電隔離模塊損壞，由于其工作狀態(tài)的不穩(wěn)定性，頻繁導(dǎo)致刮板輸送機(jī)錯誤停機(jī)，導(dǎo)致區(qū)隊檢修人員對故障判斷困難、處理慢，影響生產(chǎn)次數(shù)多、時間長，嚴(yán)重影響了工作面的正常生產(chǎn)。因采煤機(jī)運(yùn)閉線路故障，導(dǎo)致更換煤機(jī)電纜，更換電纜影響時間長，勞動強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響了礦井安全生產(chǎn)的生產(chǎn)秩序。

經(jīng)過綜合分析認(rèn)為是由于TK200控制系統(tǒng)中，用于消除運(yùn)閉線路干擾信號的光電耦合模塊性能不穩(wěn)定造成的，經(jīng)過多次更換光電耦合模塊，未能達(dá)到保障刮板輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)要求。光電耦合模塊只適用于短距離弱電干擾的通訊環(huán)境中[3]，而一般煤礦使用的采煤機(jī)電纜（運(yùn)閉線在采煤機(jī)電纜內(nèi)部）在400 m~700 m之間，電纜受到的干擾信號較強(qiáng)，如此就極易損壞光電耦合模塊，同樣也是刮板輸送機(jī)閉鎖回路設(shè)計中的技術(shù)缺陷。針對這一問題，采煤機(jī)制造廠的專家及技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行了測試論證，將示波器放置于設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行了8 h的在線測試，測試結(jié)果是運(yùn)閉線感應(yīng)到的干擾電壓最高為32 V，過高的干擾電壓是運(yùn)閉線路頻繁出現(xiàn)故障的主要因素。

3解決措施

為了保證技術(shù)改造工作的順利進(jìn)行，通過與專家及技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場分析論證，制訂了解決問題的方案和方法，即在原運(yùn)閉線路中增加一級隔離繼電器對干擾信號進(jìn)行隔離，同時對隔離繼電器使用單獨(dú)的、穩(wěn)定可靠的電源供電，以有效的減小、削弱外部信號對隔離繼電器接點的干擾。理論上此辦法可以抵抗1 000 V的電纜干擾信號。

具體實施方法是在TK200腔室內(nèi)增加1個輸入電壓為AC127V、輸出電壓為DC12V的開關(guān)電源和1 個DC12V的直流繼電器，確保不改變原有設(shè)備的技術(shù)性能，不破壞原設(shè)備的一體化性能。改進(jìn)后的運(yùn)閉線路電氣原理圖如圖2所示。

圖2改進(jìn)后的運(yùn)閉線路電氣原理

由圖2可以看出，運(yùn)閉線不再直接進(jìn)入光電耦合器電路，而是去控制1個DC12V的直流繼電器K，用繼電器的接點K1-1控制光電耦合器的發(fā)光二極管電路。工作方式是，AC127V單獨(dú)使用的開關(guān)電源→+12V的直流繼電器K→采煤機(jī)刮板輸送機(jī)閉鎖線→采煤機(jī)接線端子排a→刮板輸送機(jī)閉鎖開關(guān)SA→采煤機(jī)接線端子排b→采煤機(jī)刮板輸送機(jī)閉鎖線→12 V地。當(dāng)閉鎖開關(guān)SA在閉合時，繼電器k1-1接點閉合，B12V+→R1→發(fā)光二極管→TK200控制臺接線端子排2#線→繼電器k1-1接點→TK200控制臺接線端子排3#線→B12V地。光電隔離模塊內(nèi)的光電接收管通過接收發(fā)光二極管發(fā)出的光電信號后而導(dǎo)通，電流通路是A12V+→R2→光電接收管→A12V地。IO或IN模塊將此允許起動刮板輸送機(jī)的起動信號傳輸給計算機(jī)控制模塊進(jìn)行處理，在液晶顯示屏上顯示出允許起動刮板輸送機(jī)的信號。當(dāng)閉鎖開關(guān)SA在斷開時，繼電器k1-1點也隨之?dāng)嚅_，光電隔離模塊中的發(fā)光二極管因回路不通而截止，光電接收管因接收不到光電信號而截止，IO或IN模塊將此停止刮板輸送機(jī)運(yùn)行的信號傳輸給TK200計算機(jī)控制模塊進(jìn)行處理，發(fā)出停機(jī)指令，刮板輸送機(jī)停止運(yùn)行。很明顯，運(yùn)閉線路上的干擾信號得到了有效的隔離。

4技術(shù)改造后的使用效果

通過對運(yùn)閉線路的技術(shù)改造，解決了目前因運(yùn)閉線路故障而影響生產(chǎn)的技術(shù)難題。本裝置具有在采煤機(jī)上實現(xiàn)停止和閉鎖刮板輸送機(jī)的功能，符合《煤礦安全規(guī)程》第六十九條規(guī)定要求。經(jīng)過再次邀請專家及技術(shù)人員對改造后的運(yùn)閉線路進(jìn)行測試，連續(xù)8 h測試?yán)^電器K1-1的2#和3#接線端子處的干擾電壓為0 V。經(jīng)過測試論證，試驗驗收合格。到目前為止，是最有效的抗干擾措施，而且它比傳統(tǒng)方法更節(jié)省資金，且便于維護(hù)。

該礦經(jīng)過多個綜采工作面的推廣使用，改造后的采煤機(jī)運(yùn)閉線路從未發(fā)生過故障，控制系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行，提高了設(shè)備開機(jī)率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時還解決了影響人身安全和設(shè)備安全的重大隱患，對實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M] .北京：煤炭工業(yè)出版社, 2011.

[2]桑宗其. TK200通訊控制一體化系統(tǒng)在綜放面的應(yīng)用[J] .煤礦機(jī)電，2006（03）：57-61.

[3]張松春.電子控制設(shè)備抗干擾技術(shù)及應(yīng)用[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

曹玉兵，男，1969年12月15日生，1991年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)自動化系電氣技術(shù)專業(yè)，晉能集團(tuán)有限公司安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，工程師。

秦顯方，男，1960年5月出生，1980年畢業(yè)于兗礦技校綜采電氣專業(yè)，在山東兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號井煤礦工作，綜采維修電工高級技師。

趙玉兵，男，1970年6月出生，1991年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)自動化系電氣技術(shù)專業(yè)，在山東兗礦技師學(xué)院機(jī)電教研部工作，高級講師。

梁瑞，男，1980年5月出生，2000年畢業(yè)于兗礦技校綜采專業(yè)，在山東兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號井煤礦工作，綜采維修電工技師。

Technical Renovation of Operation and Closure Line of Coal Cutter

Cao Yubing1Qin Xianfang2Zhao Yubing3Liang Rui2
(1. Administration of Work Safety of Jinneng Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030031；
2. Jining No.3 coal mine of Shandong Yancon Group，Jining，Shandong 273500；
3. Shandong Yancon Technician Institute，Zoucheng，Shandong 273500)

Abstract：The paper introduces the working principle of operation and closure line of coal cutter, through the actual measurement and in-depth study on the jamming signals of operation and closure line of coal cutter in the field, technical transformation scheme of this system is put forward. A relay and a power module component are newly added. Through transforming, the stability of operation and closure line is greatly increased, the normal mine safety production is effectively protected, at the same time the remarkable economic and social profits are achieved.

Key words：operation and closure device of coal cutter; block circuit of scraper conveyor; technical renovation

收稿日期：2015-11-20

作者簡介

中圖分類號TD65

文獻(xiàn)標(biāo)識碼B

文章編號1000-4866（2016）01-0012-03