采煤機(jī)截割電機(jī)冷卻水保護(hù)裝置的分析與應(yīng)用

李澤宇

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦， 山西 大同 037000）

1 冷卻水系統(tǒng)存在的問題分析

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦MG400/930-WD 型采煤機(jī)截割電機(jī)在工作過程中易發(fā)熱，為防止截割電機(jī)因過高溫度導(dǎo)致電機(jī)故障影響正常生產(chǎn)，對(duì)截割電機(jī)設(shè)置采用冷卻水實(shí)現(xiàn)降溫冷卻處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)截割電機(jī)的保護(hù)。盡管對(duì)采煤機(jī)截割電機(jī)采取了冷卻水降溫冷卻處理，但是該MG400/930-WD 型采煤機(jī)截割電機(jī)燒毀故障仍時(shí)常發(fā)生，從2020 年1 月—2021年1 月的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，故障發(fā)生了12 起，問題較為嚴(yán)重。對(duì)發(fā)生燒毀故障的截割電機(jī)進(jìn)行拆解分析可知，發(fā)生截割電機(jī)燒毀故障的主要原因?yàn)椋涸诶鋮s水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低的情況下，采煤機(jī)司機(jī)認(rèn)為該情況對(duì)截割電機(jī)的工作沒有影響，從而導(dǎo)致截割電機(jī)在繼續(xù)工作的情況下電動(dòng)機(jī)絕緣性能下降，繼而發(fā)生接地甚至燒壞事故的發(fā)生。

從工作實(shí)踐來看，采煤機(jī)司機(jī)對(duì)于冷卻水流量偏小或冷卻水水壓偏低的情況很容易忽視，針對(duì)這一情況，馬脊梁礦技改科針對(duì)性地設(shè)計(jì)了截割電機(jī)冷卻水保護(hù)裝置，可以有效保護(hù)截割電機(jī)冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，讓冷卻水正常實(shí)現(xiàn)降溫冷卻處理，保護(hù)截割電機(jī)正常工作[1-3]。

2 冷卻水保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)分析

2.1 結(jié)構(gòu)分析

為保護(hù)電機(jī)正常運(yùn)行，針對(duì)性地設(shè)計(jì)了電機(jī)冷卻水保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括噴霧系統(tǒng)、牽引電動(dòng)機(jī)水套、調(diào)高電動(dòng)機(jī)水套、截割電機(jī)水套、水流壓力傳感器、聲光報(bào)警器、搖臂水套、水分配閥等部件組成。冷卻水保護(hù)裝置的基本工作原理為：通過采集截割電機(jī)的溫度信號(hào)，來對(duì)冷卻水的水流流量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)截割電機(jī)的降溫保護(hù)。

圖1 截割電機(jī)冷卻水保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1 可知，設(shè)計(jì)的冷卻水路保護(hù)裝置包括進(jìn)水入水分配閥，在該位置處水分配閥的水路一共分出5路。第一路不減壓，直接進(jìn)入到左內(nèi)噴霧系統(tǒng)；第二路不減壓，直接進(jìn)入到右內(nèi)噴霧系統(tǒng)；第三路和第四路基本一致，分別都進(jìn)入截割電動(dòng)機(jī)、水流壓力傳感器、搖臂、外噴霧，噴向煤壁；第五路通過三通分開兩路，一路連接水流壓力傳感器、調(diào)高電動(dòng)機(jī)、左牽引電動(dòng)機(jī)、單噴嘴，噴向煤壁，另一路連接水流壓力傳感器、右牽引電動(dòng)機(jī)、單噴嘴，噴向煤壁。內(nèi)噴霧進(jìn)水壓力設(shè)置為4 MPa，外噴霧通過水分配閥進(jìn)行減壓進(jìn)入外噴霧的出水壓力設(shè)置為1.5 MPa。

在冷卻水路保護(hù)裝置當(dāng)中，水流壓力傳感器可以實(shí)時(shí)采集冷卻水系統(tǒng)中的壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)傳遞到PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)PLC 控制系統(tǒng)的分析和處理，下達(dá)相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)截割電機(jī)的安全預(yù)警和安全保護(hù)。

2.2 冷卻水保護(hù)裝置的工作過程分析

1）采煤機(jī)司機(jī)先開冷卻水，并設(shè)定相應(yīng)的水流量和水流壓力之后，才能啟動(dòng)采煤機(jī)。采煤機(jī)啟動(dòng)后，通過水流壓力傳感器對(duì)冷卻水的流量及壓力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過開關(guān)量反饋到PLC 控制系統(tǒng)當(dāng)中。

2）采煤機(jī)割煤系統(tǒng)（即割煤電機(jī)）在工作過程中，基于環(huán)境因素冷卻水系統(tǒng)會(huì)發(fā)生冷卻水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低的情況，此時(shí)割煤電機(jī)冷卻水保護(hù)裝置中的水流壓力傳感器即可采集到相應(yīng)信息，并傳遞到PLC 控制系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行分析處理，由聲光報(bào)警器進(jìn)行預(yù)警。采煤機(jī)司機(jī)此時(shí)應(yīng)該立即停機(jī)，對(duì)冷卻水系統(tǒng)的水路進(jìn)行檢查，對(duì)冷卻水閥門是否完全打開、冷卻水管密封性是否良好、水管是否發(fā)生擠破等問題進(jìn)行詳細(xì)的檢查，從而查找出冷卻水流量及水壓偏小的原因，并根據(jù)問題及時(shí)進(jìn)行維修處理，保障冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。聲光報(bào)警器會(huì)持續(xù)報(bào)警3 min，在該時(shí)間內(nèi)，采煤機(jī)司機(jī)應(yīng)該停止采煤機(jī)的工作，否則3 min 后，PLC 控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令，自動(dòng)切斷采煤機(jī)電源停止采煤機(jī)工作。冷卻水保護(hù)裝置PLC控制系統(tǒng)的程序運(yùn)行情況，如圖2 所示。

圖2 冷卻水保護(hù)裝置PLC 控制系統(tǒng)的程序運(yùn)行示意圖

3 冷卻水保護(hù)裝置的應(yīng)用及效果分析

3.1 實(shí)踐應(yīng)用

冷卻水保護(hù)裝置完成設(shè)計(jì)后，在MG400/930-WD型采煤機(jī)（圖3）上進(jìn)行了安裝改造和調(diào)試。

圖3 MG400/930-WD 型采煤機(jī)及截割電機(jī)示意圖

從2021 年1—12 月，經(jīng)冷卻水保護(hù)裝置改造后的MG400/930-WD 型采煤機(jī)在薄煤層工作面進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，采煤機(jī)整體工作情況良好，截割電機(jī)無一起因冷卻水系統(tǒng)而導(dǎo)致的燒毀故障發(fā)生。

3.2 效果分析

MG400/930-WD 型采煤機(jī)經(jīng)冷卻水保護(hù)裝置改造后，能有效保障截割電機(jī)的安全，從而保障采煤機(jī)的開采安全，應(yīng)用效果理想，為該煤礦創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[4-6]。

1）安全性較好。在截割電機(jī)安裝了冷卻水保護(hù)裝置后，可以根據(jù)水流壓力傳感器采集到冷卻水的流量和水壓，經(jīng)PLC 控制系統(tǒng)有效避免截割電機(jī)過熱而引起內(nèi)部短路出現(xiàn)燒壞事故，安全性較好。

2）經(jīng)濟(jì)性較好。冷卻水保護(hù)裝置應(yīng)用后，截割電機(jī)維修和保養(yǎng)的費(fèi)用對(duì)比之前降低了80%，改造投入費(fèi)用在6 個(gè)月內(nèi)即可收回成本。同時(shí)有效提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了煤礦的開采成本。

3）具有可推廣性。冷卻水保護(hù)裝置的安裝和使用沒有特殊條件，可以在不同型號(hào)采煤機(jī)的截割電機(jī)上進(jìn)行改造安裝，具有可推廣性，具有較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

4 結(jié)語

在馬脊梁礦MG400/930-WD 型采煤機(jī)機(jī)械化采煤過程中，截割電機(jī)常因過熱導(dǎo)致燒毀故障，主要原因在于冷卻水的流量偏小或冷卻水的水壓偏低，但是在該情況下如果采煤機(jī)司機(jī)仍繼續(xù)讓采煤機(jī)進(jìn)行工作，容易導(dǎo)致事故發(fā)生。為有效解決采煤機(jī)冷卻水量和壓力不足而發(fā)生的截割電機(jī)燒壞事故，提供了一種冷卻水保護(hù)裝置，實(shí)踐應(yīng)用效果表明，經(jīng)冷卻水保護(hù)裝置改造后的MG400/930-WD 型采煤機(jī)整體運(yùn)行穩(wěn)定，無一起因冷卻水原因?qū)е碌慕馗铍姍C(jī)燒毀故障事故發(fā)生，安全經(jīng)濟(jì)效益顯著。