礦井電磁環境機電系統抗干擾研究

張魯 劉勇 孫來運

摘 ? 要：礦井機電系統運行一旦出現問題將會直接影響到工作效果，為了保證礦井設備可以穩定、安全的運行，了解影響機電系統的因素，本文主要圍繞電磁環境對機電設備運行形成的干擾加以說明，分析解決電磁對機電系統運行造成影響的方法，研究PLC在礦井設備作業中的應用，以及信號線等對機電設備的抗干擾機理，根據工作情況，從機電設備元件角度思考，設備軟件、硬件的優化工作，保障井下工作環境可以照常開展。

關鍵詞：礦井 ?電磁環境 ?機電系統 ?抗干擾 ?研究

中圖分類號：TD60 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）04（c）-0006-02

礦井井下作業工作內容繁多，同時工作環境異常復雜，如果不能妥善處理將會影響到工作的發展情況，工作人員針對礦井下復雜的工作環境，應該做好相應的準備，不僅需要注意工作規范，還應該重視設備在井下環境下的使用情況，因為井下存在電磁干擾，提升工作人員工作難度，這些問題都是作業人員需要在工作中思考的問題。在井下作業期間，需要使用提升機、變頻器等設備，但是因為電磁的干擾會設備運行情況，設備運行期間，電壓以及電流都會出現大浮動變化，嚴重時會導致設備因故障問題無法使用，影響井下作業進度。為此，必須要及時思考應對措施，在科學技術得到極大優化的今天，可以使用分站PLC、信號，遵循電磁干擾抑制機理，設計機電系統抗電磁干擾的方案，保證設備可以在井下環境正常運行。

1 ?分析礦井環境對機電系統的電磁干擾形式

礦井環境存在的電磁會影響到機電系統運行的穩定性，研究礦井環境對機電系統電磁抗干擾方案也變得異常重要，工作人員應該重視這項工作，為了可以了解井下電磁環境對機電系統形成的干擾，所以會以拓撲結構這個典型的煤礦機電系統，分析電磁干擾形式，井下環境非常復雜，為了確保工作能夠順利開展，需要注意很多內容環節， 監控主站就是為了保證日常工作順利開展增設的設備，可以提升井下作業的安全性，同時礦井環境還設有提升機變頻調速分站，這兩部分內容大大提升了礦井作業的安全系數，礦井作業期間，很難保證不會再掘進過程中，出現瓦斯泄露的情況，所以設備會實時的檢測工作區域內的危險氣體，通過檢測、采集井下氣體，了解氣體中CO、CH4的濃度含量，同時設備還會統計井下環境的溫度以及空氣中粉塵含量，這些都是工作中應該重點掌握的數據情況。除此之外，為了保證工作可以順利進行，還應該保證工作在安全的環境下進行，通風機在這個方面有非常大的作用，通過變頻調速可以調節屋內氣體，合理的調控井下空氣，防止出現瓦斯事故。

在工作中通過監測設備還能保證每個分站施工作業可以按照工作流程，照常進行，運送人員做好物資管控工作，保證煤炭數量可以滿足工作需要。礦井使用的機電設備與其它設備不同，為了防止井下電磁對機電系統形成的干擾，所以在設計過程中，已經做好抗干擾設計，噪聲即便達到幾十MHz依舊可以運行，通過設備了解其在礦井下的作業形式，已經環境對機電系統影響之后，可以發現干擾形式大致為提升機、供配電變壓器，di/dt引起的傳導干擾也在工作中頻繁出現。除此之外還有通風機變頻器瞬變信號、信號線間分布參數耦合也會對設備運行產生極大的影響，從而出現噪聲，這樣會影響到設備運行表現，需要闡明一點，井下作業環境本身就非常復雜，工作存在較大的安全隱患，為了保證工作人員的人身安全，以及工作質量以及施工進度可以按照規定計劃正常開展，保證設備運行的穩定、可靠，就變得異常重要。

2 ?機電系統抗干擾設計

2.1 分站PLC

了解煤礦機電系統的電磁干擾內容之后，應該在這個基礎上，設計電磁干擾方案，對分站PLC系統而言，電磁形成的干擾主要為I/O模塊失壓問題，PLC內部供電回路在尖峰部位存在較強的脈沖等。回路出現尖峰脈沖以及I/O導致的過壓、失壓問題，都會嚴重的影響到PLC工作狀態，PLC工作狀態一旦出現問題，將會直接影響到其接受信息、輸出指令等工作的執行情況。除此之外，工作人員研究分站PLC受干擾時，還應該考慮到內部供電回路尖峰其諧波在電磁作用下可能出現的變化。

針對分站PLC抗電磁干擾，應該從實際出發，根據電磁干擾形式選擇靈活的選擇相對獨立的方式，設計干擾抑制方案，選擇雙絞線，并采用相對獨立電源，進行供電，這樣便能有效的降低尖峰脈沖等高次諧波對系統運行的穩定性形成的影響，這種方式也考慮到設備工作的環境，既切合礦井在防火、防爆等方面的要求，同時又能保證電壓可以平穩的波動，保證工作環境的安全性。

2.2 功率變流器

功率變流器在工作期間也存在非常多的問題，功率變流器在電磁環境中，會受到外界環境的影響，導致di/dt、du/dt暴增，影響到系統運行的穩定性，為了保證系統可以正常運行，可以采用傳導耦合降低電磁對功率變流器運行造成的影響。針對功率變流器中的拓撲結構型式，更改調控策略是必須要進行的一項工作，礦井作業環境非常復雜，工作人員必須考慮周詳，但是現有的功率變流器電磁干擾抑制方案，需要花費大量的經費，同時操作能力較差。

設備穩定運行是順利作業的前提，采用PWM改進原有的功率變流器抗電磁干擾方案，經過完善的方案具有較強的實用性，因為在功率變流器中安裝了濾波器，使得整體機構具有較強的使用性能，因為其結構簡單，所需成本低，而且易于操作，所以受到礦井作業人員的喜愛。

2.3 信號線

濾波器安裝在功率變流器上可以有效的提升抗磁能力，同時還對線路傳輸有不錯的輔助效果，采用感性耦合的方式，工作原理就是在屏蔽層上產生與之相反的感應電流，增大屏蔽層回路電流，這樣可能降低電磁環境對信號線的影響。在工作中不僅需要關注硬件設備，還應該重視軟件構建，機電系統抗電磁的表現，提升系統運行的穩定性，保證井下作業可以安全進行。

3 ?結語

綜上所述，井下環境復雜，干擾作業效果的因素較多，需要考慮到井下環境中電磁對機電系統形成的沖擊，展示拓撲結構，分析拓撲結構受到電磁干擾后出現的變化，并分析電磁干擾及耦合途徑，設備運行期間，為了不受井下環境影響，需要從分站PLC、功率變流器、信號線等方面思考，完善機電系統抗干擾設計工作，電磁影響設備運行效果，不僅僅需要優化硬件設備，還需要了解軟件在其中起到的作用，機電設備是礦井作業中非常重要的組成成分，加大對其的研究力度，提升礦井機電系統的抗電磁干擾能力意義重大，可以降低變流器等設備工作產生的噪聲分貝，抑制系統間電磁干擾，使設備可以穩定運行。

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