煤矿采掘机械新型载波控制的实践应用(1)

煤矿采掘机械新型载波控制的实践应用 褚海峰1 刘刚2孙立刚3（1新泰市煤炭工业管理局,山东 新泰 271200 2山东良庄矿业有限公司,山东 新泰 271219 3山东良庄矿业有限公司,山东 新泰 271219）摘要：通过多年实践与应用，新型载波控制可以实现采煤机、掘进机的无控制线远距离控制，实现胶带运输机、刮板运输机的远距离顺煤流启动逆煤流停机的远距离控制，同时安装、免维护、稳定性能高，值得在煤矿采掘机械控制中应用。关键词：煤矿 采掘机械 新型载波控制 实践应用Abstract: Through years of practice and application, the new carrier control can realize the coal mining machine, boring machine without control line to realize remote control, belt conveyor, scraper conveyor of coal seam starting distance inverse coal flow down the remote control, at the same time installation, maintenance free, high stability, worth in coal mining machinery and its control.Keywords: Coal mine Mining machinery New carrier control Practical application一、概述采掘机械（指采煤机、掘进机、胶带输送机、刮板输送机等）是煤矿井下生产设备的重要组成部分，其控制系统一般都采用单独控制电缆或利用高压负荷电缆里面的多芯线缆来实现运行控制。控制电缆机械强度相对低，导致采掘机械故障频繁；多芯线缆增大使控制芯线处理难度大，这种控制方法消耗电缆多，事故率也极高，同时随着工作电压升达33kV，电缆工作芯线向控制芯线伤害性漏电机会增多，使操作人员的生命安全和设备安全威胁增大。而传统载波产品在可靠性及维护便捷性等方面都不尽人意，很难达到工业级地推广应用。为了克服以上技术不足，采用新型载波控制来实现采掘机械运行控制，其特点为：体积小、耐压高、易安装、免启动电池、免维护、高稳定性能和极低故障率。经过近几年在国内外矿井工作面的采煤机及运输机械上实用，深受煤矿的好评。 二、采掘机械新型载波控制工作原理 掘进机、胶带输送机、刮板输送机等与采煤机控制大同小异，按控制环境恶劣程度及控制距离比较，采煤机控制最为典型，现以采煤机控制为例介绍。控制系统主要有两部分组成：发信控制机（安装在采煤机内）、收信控制机（安装在开关内），使用时一般为配对使用。（图一） 正确安装模块后，给采煤机开关送电，开关内36V电源为收机模块供电，收机模块开始工作并向动力电缆发送各项控制载波信号，发机收到载波后根据采煤机控制按钮状态决定哪项控制频点能通过频点滤波器，通过频点滤波器的频率，在收机有相应信号输出，驱动相应继电器动作从而实现载波控制。（图二） 具体为：工作开始首先在开关内接通总电源，开关箱内控制变压器输出36Vac电源至收信控制机，收信控制机通过工频检测单元检测载频线缆上是否有工频高压电源存在？如有(130Vac)则不发送中频电源至发信控制机，发信控制机自动从载频高压线缆上获取工频隔离电源，当载频高压线缆上的电压130Vac的情况下收信控制机立即发送中频电源至载频线缆上以保证发信控制机正常获取中频隔离电源。发信控制机为无源结构，即不需要任何外接电源，通过内部工频隔离稳压器及中频隔离储能器随时监控载频高压线缆上的电力情况，不管是中频电源还是工频高压电源，通过内部电路自动选择其中一种电源作为本控制机供电电源，有了供电电源后发送控制机即时监控按键状态接口信息（J、L、X）和语音接口信息，这些信号电平经过各自的信号编码及高频调制处理，最后由驱动电路耦合至载频高压线缆上，收信控制机内部信号解调解码单元电路也即时监控载频高压线缆上的调制载频信号，只要监测到有J、L、X指令码信号，就立即驱动相关的继电器动作，从而实现了采煤机开停运停打点信号。发信控制机和收信控制机都设有LED指示器面板指示当前工作状态，运行状态一目了然。通过以上工作原理载频控制机有效地实现了不用启动备用电池、不用另加多芯线缆就能实现采煤机的开停，更重要的是如果高压动力线缆上出现短路及断路等线路故障时，由于发信控制机接收不到中频或工频隔离电源，也就无法有效地发送启动J编码信号，从而保证线路故障排除前动力线缆上无高压，这在矿区用电安全隐患方面具有深远意义。收信控制机及发信控制机在高压侧接线端都设有短路保护，高压端与低压信号端也设有绝缘隔离措施，控制机底部设有强磁结构，接线端为快速接插件，安装和维护更换极为方便，使用本控制机可大大降低了采煤机的故障率，从而提高了煤炭产量。 三、采掘机械新型载波控制安装接线方式 国内与国外煤炭系统使用的采掘机械型号和防爆开关的型号多种多样，虽然型号繁多但是它们的接线与安装方式大致相同，具体安装方式应满足如下条件：（图三） 1、发信控制机应装在采掘机械电控腔，如某些采掘机械电控腔没有负荷线接线端子，也可装在接线腔，只要高低压接线方便就可以了。 2、收信控制机可装在开关接线腔，方便高低压连接，有一部分防爆开关接线腔没有 36Vac 电源，必须从主控制室变压器36Vac端采用空闲端子引到接线腔按标准使用，接线时也可以串接1A保险管至36Vac电源回路以保护36Vac电源不被负载短路而烧毁。 3、发信控制机和收信控制机安装位置和方向无要求，高低压插头线连接好后接线尽量的分开，虽然连接线耐压高但是也要满足放电和爬电距离的安全要求，收信和发信控制机的高压接线一定要找相序一对一的接线（一般用负荷线的颜色来区分）。如果接线不正确两控制机将无法工作。原则上发信控制机高压两端应接隔离开关电源侧，以免开关关闭后影响信号传输。 4、收发信控制机底座设有强磁把它吸在隔爆内腔铁板上，最好发信控制机一侧紧靠隔爆内腔铁板上防止采掘机械的振动而偏移。 5、如果环境允许的话首先测量采掘机械控制按钮各点有无外来感应电压，避免窜入外电压损坏控制机，安装发信控制机后控制按扭上所有原来的控制芯线尽量不要拆除，以免影响采煤机的自保功能，如果要拆除按钮控制线也可以使用发信控制机内部自锁功能。 6、大功率采掘机械多采用双电缆供电，收发控制机应安装在先开停的电缆两端。使用开关直流操作回路的，远方二极管要在采掘机械内短接，同时在收信控制机的J继电器出口回路串用二极管。 四、采掘机械新型载波控制维护使用注意事项： 1、新型载波控制机在入井使用和更换前，可在地面或安全环境下进行功能检查试验。因出厂前各项功能都以检测完好所以用户只需粗略检验，方法如下：收发两控制机高压端直接对接连通，收信控制机电源端接交流 36Vac后，收信与发信控制机上的电源绿灯均亮起，在发信控制机上 J 、 L 、 X 分别碰端，发信控制机上发码指示灯开始闪烁，同时收信控制机上对应指示灯也逐个亮起，在+和B短接的情况下J碰+ 后对应的指示灯亮起，J松开后对应的指示灯应保持亮否则不自锁。 2、新型载波控制机内各指示灯为厂家检验调试用，在使用中非安全环境下不得外露观察，其指示灯损坏不影响正常使用。 3、控制机为全封闭型模块型产品，无需维护，严格注意接插线规范以防止高低压接线接错，相线要一对一地接否则采机不能正常工作，高压负荷动力线长度在1000米以内信号传输为最佳状态，线缆过长或过细都会使线路阻抗增大从而造成控制机有时会失灵。 4、电控箱安装新型载波控制机时要选择合适的位置，抗震性要好，控制线最好在接线端子上用螺丝拧紧不要有松动现象，建议闭控刮板输送机用常闭触点方式。信号打点接36Vac电源不能用其它电源否则损坏新型载波控制机，要先打信号后再开刮板输送机和采煤机，运行中的刮板输送机和采煤机会因打信号而停止运转。 5、 在上平巷供电工作面采煤机和刮板输送机共使用一台变压器时（或一个工作面两台采机），控制机要分别使用两种型号的载频控制机（如：125KHz 和 170KHz），否则会相互干扰停不了机器很不安全。如果采煤机、溜子各用一台变压器独立供电，二次侧不并联，两者才可用同频率载波模块，采煤机、溜子如果用同一台变压器供电，采煤机、溜子必须用两种不同频率的载波模块，例如125KHz和170KHz才能互不影响，用不同相不能避免互相干扰。 6、使用开关直流操作回路的，远方二极管要在采煤机械内短接，同时在收信控制机的继电器出口回路串用二极管。 7、使用中发现控制按钮过于敏感，即稍微触动或震动引起动作，则应抽出一根闲置不用的插线（带线）插入“0”位，然后用2-5K电阻靠线根处并接在J和O之间，包扎好，降低对地阻抗，J端就不敏感了。 五、结论 经过近几年在煤矿采煤机及运输机械上实践应用，采用新型载波控制在不改动动力电缆的情况下可以实现采煤机、掘进机的无控制线远距离控制，通过增加控制机数量预设时间延时也可以实现胶带运输机、刮板运输机的远距离顺煤流启动逆煤流停机的远距离控制，相应闭锁、自锁、信号功能齐全，同时新型载波控制体积小、耐压高、易安装、免启动电池、免维护、高稳定性能和极低故障率，值得在煤矿采掘机械控制中应用。作者：褚海峰（Chu haifeng）；性别：男；1974年7月16日出生；毕业于山东矿业学院机制专业，大学专科学历；职务：新泰市煤炭工业管理局副总、总工办主任，职称：助理工程师；单位全称：新泰市煤炭工业管理局（Xintai City Coal Industrial Management Bureau）通讯地址；山东省新泰市平阳路639号 邮编：271200