采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)故障保護(hù)改進(jìn)設(shè)計(jì)與選型

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

 

摘　要：為更好地保障采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)**、連續(xù)、可靠運(yùn)行，介紹了當(dāng)前采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)及漏電保護(hù)存在的主要問(wèn)題。分析了問(wèn)題原因，并提出了一系列具體改進(jìn)措施。實(shí)際應(yīng)用表明：改進(jìn)后的采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)更**，漏電保護(hù)裝置的實(shí)際抗干擾能力也更強(qiáng)，更好地保障了采煤機(jī)連續(xù)、可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；短路保護(hù)；漏電保護(hù)；措施

0引言

       在綜采作業(yè)面中，采煤機(jī)是*關(guān)鍵的設(shè)備之一，其運(yùn)行效率直接影響著采煤的效率。根據(jù)相關(guān)研究可知，由于綜采工作面存在較大的濕度、較高的溫度及粉塵濃度，極易導(dǎo)致采煤機(jī)的電機(jī)出現(xiàn)故障問(wèn)題，如短路、漏電。本文針對(duì)現(xiàn)有保護(hù)裝置進(jìn)行分析，及時(shí)找出其中存在的問(wèn)題，提出有效的措施加以改善，以提高保護(hù)性能，進(jìn)而使采煤機(jī)的運(yùn)行具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

1現(xiàn)有采煤機(jī)故障保護(hù)裝置中存在的缺陷

1.1短路保護(hù)

       隨著開(kāi)采效率的不斷增強(qiáng)，截割功率也持續(xù)增加，為了確保采煤機(jī)可以穩(wěn)定有效地運(yùn)行，必須針對(duì)過(guò)載、欠載及短路等問(wèn)題來(lái)采取有效的保護(hù)措施。目前，采煤機(jī)電機(jī)所使用的接線形式如圖l所示。在經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)之后，工頻電流將會(huì)被劃分為兩路，之后再分別利用交流接觸器、電流互感器與左、右截割電機(jī)形成有效連接。處于這種電動(dòng)機(jī)連接的狀況下，電動(dòng)機(jī)針對(duì)過(guò)載、欠載及短路等故障所發(fā)揮的保護(hù)作用主要是對(duì)各相的電流值進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，判斷其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，從而開(kāi)展有針對(duì)性的保護(hù)措施。但是，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過(guò)程中，在測(cè)量各相電流值的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)電流波動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)判斷結(jié)果的**性造成影響。 

       例如，620kw的采煤機(jī)有著130A的額定電流值，當(dāng)其數(shù)值為l300A的時(shí)候，才可以明確線路是否存在短路問(wèn)題。因此，應(yīng)當(dāng)為其設(shè)置0-l300A的電流變送器。通過(guò)型號(hào)的選擇可知，與以上各個(gè)要求相滿足的電流變送器具有O-1600A的量程，選擇量程較大的檢測(cè)設(shè)備本身就已經(jīng)降低了測(cè)量的**度，再由于過(guò)大的電流會(huì)對(duì)設(shè)備造成干擾，導(dǎo)致其所測(cè)量的電流出現(xiàn)較大的變化。因此，單單依靠軟件來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)動(dòng)作，無(wú)法確定其是否可以滿足**度的要求。

1.2漏電保護(hù)

       目前，綜采作業(yè)面所運(yùn)用的供電系統(tǒng)中，中性點(diǎn)大多不與地相接觸，采用這種形式來(lái)供電，即便發(fā)生了漏電問(wèn)題，也無(wú)法及時(shí)檢測(cè)出。因此，在漏電保護(hù)裝置中應(yīng)當(dāng)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)接地電源。通過(guò)深人調(diào)研可知，現(xiàn)有漏電保護(hù)裝置發(fā)揮保護(hù)作用的形式大多為附加直流電，其構(gòu)造圖如圖2所示。在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，漏電保護(hù)裝置極易做出錯(cuò)誤動(dòng)作，且極易被燒毀，關(guān)鍵原因如下。

       (1)漏電保護(hù)裝置基本都是采用電流互感器來(lái)檢測(cè)電流值，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)及形式較為簡(jiǎn)單，外部磁場(chǎng)極易對(duì)其造成影響，進(jìn)而使電流值無(wú)法得到準(zhǔn)確的測(cè)量。

       (2)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)所采用的漏電保護(hù)裝置都是利用電阻分壓來(lái)獲取電壓的，由于綜采工作面所處的環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致電阻分壓值發(fā)生變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓也將會(huì)受到一定的影響，*終將會(huì)導(dǎo)致該保護(hù)裝置發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。

       (3)常規(guī)采煤機(jī)所采用的電動(dòng)機(jī)漏電保護(hù)裝置主要是利用附加直流電的形式來(lái)發(fā)揮保護(hù)作用，無(wú)法對(duì)產(chǎn)生漏電的部位進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)候，只有將所有的電源切斷，才可以發(fā)揮保護(hù)作用，這就對(duì)工作人員的檢修工作造成了較大的難度。

2改良與優(yōu)化故障保護(hù)裝置

2.1短路保護(hù)

       通過(guò)1.1節(jié)的研究可知，采煤機(jī)電機(jī)運(yùn)用圖l所示的連線形式，其極易因設(shè)備干擾問(wèn)題而不能實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)作用。因此，為了改善這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)出了如圖3所示的接線圖。

       由圖可知，采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的各相在接人335A的快速熔斷器之后，就可以將以上問(wèn)題加以解決。通過(guò)接人熔斷器，可利用交流接觸器的先、后閉合來(lái)完成左、右截割機(jī)的啟動(dòng)，而且熔斷器并不會(huì)因過(guò)高的啟動(dòng)電流而出現(xiàn)短路問(wèn)題。當(dāng)某個(gè)截割電機(jī)出現(xiàn)電路短路的故障時(shí)，短路電流的實(shí)際值通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定值，熔斷器發(fā)生了瞬間短路現(xiàn)象，從而對(duì)截割電機(jī)起到了保護(hù)效果。這種接線方法并不會(huì)對(duì)各相電流值進(jìn)行有效地測(cè)量，如果在各相中安裝熔斷器之后，就可以對(duì)短路故障起到保護(hù)作用。

2.2漏電保護(hù)

       基于1．2節(jié)所開(kāi)展的分析，針對(duì)漏電保護(hù)裝置的各個(gè)缺陷提出幾點(diǎn)改善措施。

       (1)利用霍爾電流傳感器來(lái)替代檢測(cè)電路中的電流互感器。霍爾電流傳感器主要用于檢測(cè)磁通量，這個(gè)元件可以避免磁場(chǎng)造成的干擾，從而使電測(cè)試值具備較高的可靠性和**性，如圖4所示。

       (2)將電路中用于對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行校驗(yàn)的電阻部件換成TL34l，并向其配置準(zhǔn)確性較高的電阻。這種操作極大增強(qiáng)了基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確性及合理性，避**驗(yàn)工作出現(xiàn)失誤。

       (3)由于日常所運(yùn)用的漏電保護(hù)裝置不能有效地判斷出發(fā)生漏電的位置，因此，在所有漏電保護(hù)電路中添加PLC控制器和繼電器。PLC控制器主要是收集漏電信號(hào)，并進(jìn)行分析處理，通過(guò)繼電器的一系列操作來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的漏電保護(hù)。

       (4)為了確保電機(jī)形成的反電動(dòng)勢(shì)及變頻器存在的諧波不會(huì)對(duì)檢測(cè)電路造成影響，就必須設(shè)置濾波電路，盡可能避免漏電保護(hù)裝置受到外部因素的影響”，從而增強(qiáng)該裝置的穩(wěn)定性。如圖5所示。

3安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

       ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

       產(chǎn)品功能