应用技术 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 采煤机电气控制系统应用研究 刘 帅 （三一重型装备有限公司邮编１ １００２７） ［摘要］煤炭资源开采的效率关系到经济增长的速度，关系到人民的生活水平。煤矿开采中的电气系统的应用与发展直接影响煤炭开采的产量，为适应现 代化矿井生产和信息化的管理要求，选用与其配套的电气设备系统对现代化矿井提高煤炭产量具有重要的意义。 ［关键词］煤炭；电气系统；信息化；电气设备 中图分类号：Ｕ２９４．８＋８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－９１４Ｘ（２０１４）０１－０６０８一Ｏ１ 煤炭是我国能源主体和重要战略资源，是国民经济发展和社会进步不可缺 少的物质基础，对于我国现代化煤矿，煤炭资源的开采效率关系到经济的可持 续发展，而这又与我国煤矿机电化的水平直接相关。在我国现代化煤矿中始终 将高产高效作为第一要务，生产实践的经验表明，煤矿生产中只有实施综合机 械化才是实现高效安全开采的有效途径。而与煤炭生产直接相关的是工作面配 套的采煤机等关键设备，是由电气、机械、液压等多个系统构成的，系统结 构比较复杂。采煤机的电气控制系统是采煤机割煤工作执行过程中的控制中 枢，电气控制系统的性能的好坏与煤炭生产的产量和效率直接相关，关系着重 大的经济效益问题。但是由于采煤机在井下的工作环境极复杂恶劣，增加了采 煤机控制系统自动化的实现难度，更加阻碍了新型技术在采煤机系统上的应 用。 １采煤机控制系统结构特点 采煤机电控系统的控制对象是一种在特殊环境下，实时运动的机电液一体 化的重型设备，采煤机电控系统各部分间存在着相互作用的反馈调节，对控制 系统的实时性，提出了相当高的要求。煤矿电气控制系统通常采用的技术是以 计算机为核心的，利用嵌入式系统来实现的控制系统，是以的计算机为控 制中枢的集中控制系统，另一种是分布式控制系统。传统集中控制系统通过现 场总线等方式将采集的信号送到控制计算机，现场总线传输的信息发送至距离 执行装景较近的输出模块，至此完成了信号的输出。采煤机集中控制系统的一 个显著优点就是可以简化现场接线模式，通过数字信号的有效传输，对增强信 号的抗干扰能力有一定支持，提高了信号传输的质量。分布式集中控制系统增 强了系统可靠性，简化了现场控制信号走线，有助于简化控制对象结构设计。 通过以上２种电气控制系统的比较，认为采用分布式控制系统应该更加 合理，更适合煤矿开采对电气设备的需要。煤矿中这种分布式控制系统的优越 性具有以下特点： （１）采用分布式控制系统使采煤机各功能部件控制节点设计具有较强的相 对特性，能够使系统结构清晰，更加便于设备使用维修。 （２）采用分布式控制系统简化了采煤机内部控制连线，降低了内部布线的 难度，增强了采煤机系统的可维护性，也简化了隔爆型接线装景的设计难度，减 小了体积。 （３）采用分布式控制系统能够做到以降级或应急模式运行，从而保证了工 作面连续出煤，提高了回采的效率。 （４）分布式控制系统可以在不同类型的机器上使用，从而降低了新设备成 本。 ２采煤机电气控制系统特殊要求 （１）采煤机是一种特殊的工业设备，井下工作环境恶劣，周围含有瓦斯和煤 尘等爆炸性气体，因此要求控制系统必须具备防爆特性，符合煤矿安全要求。 （２）电牵引技术在采煤机中广泛使用，使得电气控制系统故障越来越多。由 于井下电气控制系统故障难处理，直接影响设备的开机率，导致生产效率降低， 甚至可能使采煤机失控造成人身伤亡和设备的严重损坏。为避免此类事件的发 生，应在人井设计开发前做好研究，使系统软硬件能够或隔离故障对其影 响，从而保证系统的操作运行。 ６０８ ｌ科技博览 （３）随着现代化工业技术的发展，对于现代化矿井要求采煤机的自动化程 度不断提高，采煤机的功率不断增大，这就要求采煤机电气控制系统在满足操 作和系统保护的基本功能需求以外，更应考虑为煤矿新技术设备的应用提供足 够的硬件平台支持。 （４）煤矿电气控制系统的自身结构应坚固、具有实用性、耐用等特点，还应 在尽可能的情况下采取高级别的抗电磁冲击和机械振动冲击的防治措施。 （５ｙ煤矿特殊的工作环境下，对采煤机的性能要求也不尽相同，在采煤机电 气控制系统中应注意系统的硬件配置的灵活性和扩展性，尽量按照用户的需求 定制系统。 ３采煤机控制系统的抗干扰技术 ３．１采煤机电控系统的抗干扰技术 煤矿井下电控系统抗电磁干扰一方面来自系统外部电磁干扰，还有就是电 路系统工作时产生的对系统本身的干扰。解决电磁干扰应尽量切断干扰的传播 途径，对于传导干扰，可采取尽量减少对外部引线，合理布置外部引线，增强受 干扰影响大的敏感电路干扰承受能力，对干扰源采取屏蔽接地、输出端加装 ＥＭＩ滤波器、远离敏感电路布置等。 ３．２采煤机电控系统的可靠性 由于采煤机长时间工作在恶劣环境下，采煤机自身及周围机电设备都是很 强的电磁干扰源，对电气控制系统的可靠性和抗干扰能力有重要影响。采煤机 电气控制系统的硬件可靠性往往取决于控制电子电路及元器件的可靠性。在元 器件选择上尽量选择成熟的器件，应注重质量保证及生产制造工艺。再设计早 期对元器件的热操作特性、发热和散热需求进行工程对比分析。 ４结束语 采煤机电控系统的研制成功，明显提升了我国采煤机电气控制系统的性 能，明显提高了煤炭产量，保证了矿井效益，随着采煤机应用推广的深入，必将 改变我国现阶段一些矿井落后非机械化采煤工艺、出煤效率低、安全隐患严重 的面貌。随着现代电子技术、计算机技术和先进的控制手段在煤矿采煤机设计 控制领域的应用，将有效推动采煤机控制系统自动化程度的提高，逐步改变技 术落后、环境危险的生产现状，有效提高煤炭资源的采出率，降低生产安全事故 的发生率，延长矿井开采年限，获得显著的经济效益和社会效益。 参考文献 【１】康建安．我国煤矿机械发展现状及发展趋势［Ｊ］．山西煤矿，２００５， ２５（２）：３２—３３． ［２１乔红兵，吴森．我国薄煤层采煤机的发展与前景…．中国煤炭，２００５ （１０）：２９－３４． ［３］芮冰，黄钦宗．我国采煤机３０年发展回顾和展望［Ｊ】．煤矿机电，２０００ （５）：３６－４０． ［４】吕一中．综放工作面自动化系统的研究［Ｊ］．河北工程技术职业学院学 报，２００３，５（２）：４０—４２． 【５Ｈ年立华，孙晓全．国内外采煤机远程通讯和集中控制技术的现状分析叭． 煤炭技术，２００５，２４（５）：２９—３０．
