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1、引言
    進(jìn)口的英國刮板輸送機(jī)電控系統(tǒng)主要由移動(dòng)變電站、主供電纜、LC33負(fù)荷中心、負(fù)荷電纜及3.3kV電動(dòng)機(jī)組成，其基本的原理框圖見圖l所示。
    原設(shè)計(jì)移動(dòng)變電站容量為1500 kVA，輸出為3.4 kV，主供電纜長500m，負(fù)荷電纜共4根，分別帶兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的高、低速回路。LC33負(fù)荷中心是多臺(tái)真空起動(dòng)器的組合體，其額定工作電壓為3.3 kV，額定電流為315A，可同時(shí)帶7臺(tái)電氣設(shè)備。7臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的真空接觸器容量分別為250A，安裝著由微控器等多塊集成電路及阻容元件組成的控制組件；控制組件分別與整機(jī)的PLC程控器相連，接受其各種指令，完成各項(xiàng)操作和保護(hù)功能。
2、使用與管理
    LC33負(fù)荷中心主要用于控制綜采工作面刮板輸送機(jī)，該中心的C、D、E、F驅(qū)動(dòng)裝置分別控制機(jī)頭、機(jī)尾電動(dòng)機(jī)的高、低速定子繞組，以提供低速運(yùn)行、高速運(yùn)行、低速起動(dòng)后自動(dòng)轉(zhuǎn)換高速和延時(shí)轉(zhuǎn)換低、高速等四種運(yùn)行方式。一般情況下采用低速自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚俚倪\(yùn)行方式，可確保電動(dòng)機(jī)完全以低速起動(dòng)、達(dá)到額定工作電流后，再轉(zhuǎn)入高速運(yùn)行。應(yīng)用5a來，由于對(duì)發(fā)生的電氣故障及時(shí)診斷處理，并堅(jiān)持使用各種保護(hù)功能，從而，有效地保護(hù)了工作面輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，杜絕了電動(dòng)機(jī)的故障。
    LC33負(fù)荷中心在設(shè)計(jì)上具有以下特點(diǎn)：
    (1)供電的安全性
    電氣設(shè)備的負(fù)荷電纜之間各有插接線盒及負(fù)荷中心的出口，電機(jī)動(dòng)等插接件的聯(lián)接狀況直接影響著供電安全，如果插接不牢或有外露的通電導(dǎo)體，就會(huì)造成燒損接頭、出現(xiàn)電纜接地和人員觸電等的安全隱患。該負(fù)荷中心是通過先導(dǎo)回路的阻值大小來監(jiān)測(cè)負(fù)荷電纜聯(lián)接狀況的好壞，當(dāng)某處未達(dá)到聯(lián)接要求，會(huì)造成先導(dǎo)線插接的接觸電阻增大，此時(shí)LC33負(fù)荷中心中的故障·安全型電子裝置即輸出一個(gè)閉鎖開關(guān)的信號(hào)，使LC33無法起動(dòng)，負(fù)荷電纜無電。只有消除了存在的問題，負(fù)荷線路完全聯(lián)接好后，才可以起動(dòng)接觸器饋出電源。
    (2)遠(yuǎn)控按鈕的安全可靠性
    LC33負(fù)荷中心本身沒有起動(dòng)按鈕可供近控操作，只能通過壓蓋Cl、C2和C3外接于英國標(biāo)準(zhǔn)電路BS3101的遙控電路才可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離開、�？刂�。在LC33可編程序控制器中設(shè)計(jì)了Pois防止誤起動(dòng)程序，即按斷開、起動(dòng)、運(yùn)行的操作順序驅(qū)動(dòng)裝置方能起動(dòng)，如果在4.5 s內(nèi)不能將按鈕彈回或轉(zhuǎn)換到“運(yùn)行”位置上，驅(qū)動(dòng)裝置仍將不能起動(dòng)。必須重新將開關(guān)轉(zhuǎn)到斷開位置再次進(jìn)行起動(dòng)，這是使用PLC提供的一項(xiàng)特殊安全保障功能，可以有效地防止遙控電纜被擠、被砸等意外事故而引起LC33負(fù)荷中心的誤起動(dòng)，從而可避免因誤起動(dòng)而引起的傷人事故。
    (3)高壓檢索絕緣的安全可靠性
    對(duì)于3.3 kV供電系統(tǒng)來說，絕緣狀態(tài)好壞直接影響著供電安全程度。在機(jī)械設(shè)備眾多，空間極為有限，隨時(shí)可能發(fā)生意外事故的綜采工作面顯得尤為重要。以往通常是使用兆歐表去測(cè)量線路及電動(dòng)機(jī)的絕緣程度。電動(dòng)機(jī)上的上蓋和負(fù)荷電纜的插接盒不易拆卸，且頻繁拆卸也會(huì)造成意外損壞。LC33負(fù)荷中心上設(shè)計(jì)了高壓檢索功能，它可以方便地檢測(cè)出系統(tǒng)的絕緣程度。試驗(yàn)時(shí)可在負(fù)荷電纜和電動(dòng)機(jī)上直接通入直流3000 V高壓，以測(cè)出系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。>5MΩ為完全合格。顯示屏上顯示5MΩ。界于lMΩ和5 MΩ之間的數(shù)值能詳細(xì)顯示，當(dāng)系統(tǒng)絕緣程度≤1MΩ,時(shí)，該裝置將負(fù)荷中心閉鎖禁止起動(dòng)。
    要經(jīng)常做這樣的試驗(yàn)，以確保系統(tǒng)一旦有問題可及時(shí)處理，確保安全供電。
    (4)返程跳閘
    返程跳閘是LC33負(fù)荷中心的一項(xiàng)后備保護(hù)措施。當(dāng)以下3種情況，即：①任一驅(qū)動(dòng)裝置的真空管發(fā)生故障；②任一驅(qū)動(dòng)裝置出現(xiàn)接觸凍結(jié)的情況；③輸入電源出現(xiàn)過流情況。無論出現(xiàn)哪種情況，LC33負(fù)荷中心的一個(gè)輸出接點(diǎn)將鎖定并由專門設(shè)置的返程跳閘電纜，反映給上一級(jí)的饋電開關(guān)或移動(dòng)變電站低壓饋電箱，并使高壓開關(guān)跳閘。因而，在LC33負(fù)荷中心自身故障無法實(shí)現(xiàn)有效控制時(shí)，就可由上一級(jí)斷路器及時(shí)斷電，進(jìn)行安全保障。當(dāng)LC33負(fù)荷中心的隔離開關(guān)在斷開和試驗(yàn)位置時(shí)，返程跳閘回路輸出又會(huì)正常，饋電給上一級(jí)饋電開關(guān)，使其能重新合閘，便于LC33負(fù)荷中心再次接通電源，進(jìn)行故障分析、處理。
    (5)完善的接地保護(hù)
    接地故障不僅會(huì)引起人員觸電事故，而且會(huì)引發(fā)短路等惡性事故發(fā)生。LC33負(fù)荷中心具有完善的接地保護(hù)系統(tǒng)，能對(duì)主回路和負(fù)荷電纜中的先導(dǎo)控制線實(shí)現(xiàn)漏電閉鎖和漏電保護(hù)跳閘。
    其中，漏電保護(hù)又分為單點(diǎn)接地保護(hù)方式和多點(diǎn)接地保護(hù)方式。前者是檢測(cè)非對(duì)稱性接地事故的，采用芯線平衡互感器檢測(cè)零序電流分量，再經(jīng)過保護(hù)檢測(cè)器一系列處理后達(dá)到動(dòng)作整定值，由PLC指揮驅(qū)動(dòng)裝置跳閘。后者是用來檢測(cè)對(duì)稱性接地事故，即電纜線路的整體絕緣程度，線路絕緣不合格時(shí)，由大地返回多點(diǎn)接地保護(hù)裝置的電流增大，一旦達(dá)到漏電動(dòng)作整定值時(shí)，漏電檢測(cè)器將給PLC發(fā)出跳閘信號(hào)，由PLC指揮驅(qū)動(dòng)裝置跳閘。
3、使用電控系統(tǒng)采取的幾點(diǎn)措施
    (1)使用專用平臺(tái)
    由于LC33負(fù)荷中心內(nèi)部采用了PLC和眾多的微處理器，聯(lián)結(jié)導(dǎo)線和插接件也很多，若LC33長期處于震動(dòng)環(huán)境，必然會(huì)引發(fā)接觸不良等時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的軟故障。為此設(shè)計(jì)一個(gè)專用安裝平臺(tái)安放LC33負(fù)荷中心。該專用平臺(tái)騎跨在下順槽膠帶輸送機(jī)上，兼做輸送機(jī)的機(jī)架使用又可自移，還可以根據(jù)巷道的平整程度進(jìn)行水平度調(diào)整，以保證膠帶不跑偏和LC33負(fù)荷中心的正常使用。
    (2)防潮措施
    井下綜采工作面的環(huán)境惡劣，尤其是潮濕對(duì)電氣設(shè)備威脅最大。LC33負(fù)荷中心由于是采取開蓋維護(hù)和修理驅(qū)動(dòng)裝置的，致使輸入插頭內(nèi)側(cè)面結(jié)污受潮，絕緣下降嚴(yán)重。為了防止類似隱患發(fā)生，在LC33負(fù)荷中心的空閑處放置幾盒變色硅膠，有效地吸收了侵襲的潮氣，使開關(guān)內(nèi)部絕緣保持穩(wěn)定和各部件的正常運(yùn)行。
    (3)維護(hù)好負(fù)荷電纜
    在移動(dòng)液壓支架和推移工作面輸送機(jī)時(shí)，支架前的雜物可能擠壞電纜，尤其在頂板破碎時(shí)期，掉落的碴塊堆積在架前，隱患更大。電纜被擠壞后，單相接地或先導(dǎo)線接地都會(huì)引起負(fù)荷中心跳閘或閉鎖無法開車，甚至?xí)�造成�?qū)動(dòng)裝置內(nèi)的漏電檢測(cè)單元損壞。為此，抬高了負(fù)荷電纜的敷設(shè)位置，而且在電纜上部又覆蓋了一層舊膠帶以防止頂板落石砸傷電纜。之后，LC33負(fù)荷中心的故障次數(shù)大為減少。
  (4)防塵措施
  LC33負(fù)荷中心的安裝位置設(shè)在下順槽轉(zhuǎn)載機(jī)前方5m處，當(dāng)工作面采用下行風(fēng)通風(fēng)方式時(shí)煤塵的濃度是比較大的。煤塵落在開關(guān)表面或順著防爆面的間隙潛入開關(guān)內(nèi)部，對(duì)開關(guān)的絕緣程度及正常運(yùn)行都會(huì)帶來隱患。經(jīng)在負(fù)荷中心上采用風(fēng)筒布罩將其罩住，可防止落塵；并且在電氣隔爆面上涂以適量防銹油，以減輕煤塵和潮氣侵入。并規(guī)定：在開蓋檢修負(fù)荷中心時(shí)，工作面要停止拉架子等容易揚(yáng)塵的操作行為。
    (5)不可頻繁起動(dòng)電機(jī)
    因?yàn)樨?fù)荷中心帶的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量均為375kW。在3.3 kV工作電壓下起動(dòng)會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)；頻繁起動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生很高的操作過電壓，會(huì)引起LC33負(fù)荷中心中電氣元件的損壞甚至造成事故。對(duì)此，嚴(yán)格規(guī)定了兩次起動(dòng)之間的間隔時(shí)間。
4、電控系統(tǒng)的改進(jìn)
    (1)電纜
    由于進(jìn)口電纜槽敷設(shè)電纜的位置較低，在地質(zhì)條件不好時(shí)，支架前的煤和碴塊清理不及時(shí)或因雜物影響經(jīng)常使得電纜被擠壞。為解決此問題，除了加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，抬高電纜敷設(shè)位置外，與鄭州電纜廠合作，開發(fā)制造了UCPT-1. 9/3.3型國產(chǎn)3300V高壓電纜代替了進(jìn)口電纜。
    由于受巷道地質(zhì)條件影響，不得不延長移動(dòng)變電站到負(fù)荷中心的主供電纜長度。為此，開發(fā)了+95mm2的主供電纜，但因沒有生產(chǎn)其專用插頭。我們把現(xiàn)有的國產(chǎn)AGKB10-200/6高壓電纜接線盒改成了特殊形狀的接線插頭，有效地解決了問題。
    (2)電動(dòng)機(jī)和移動(dòng)變電站
    為了防止發(fā)生意外事故后無備用設(shè)備可換，我們與撫順煤礦電機(jī)廠合作，共同研究原進(jìn)口電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)、電機(jī)的接線方式和配套的連接方式，制造了YBSD2-375/188-4/8型國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用效果很好，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)可節(jié)省30萬元的資金。并與長沙順特變壓器廠合作，制造了KBSGZY-1600/6型移動(dòng)變電站作為進(jìn)口移動(dòng)變電站的備用替代品。
    (3)保護(hù)組件
    原英國廠家修理保護(hù)組件每塊需花人民幣2萬元，現(xiàn)與某公司合作，生產(chǎn)出TH4880P/ex型電路在線維修測(cè)試儀，修復(fù)了6塊保護(hù)組件，恢復(fù)了原有組件的全部功能，每塊修復(fù)費(fèi)用僅3千元。
    (4)采用通訊控制系統(tǒng)
    由于原電控系統(tǒng)使用國產(chǎn)的防爆按鈕作輸送機(jī)的起動(dòng)按鈕，常出現(xiàn)輸送機(jī)不能起動(dòng)的現(xiàn)象。另外，原電控系統(tǒng)中無起動(dòng)預(yù)警信號(hào)，無通訊喊話系統(tǒng)。因此，采用了天津市天宇礦用電子設(shè)備廠生產(chǎn)的TK100通訊、控制系統(tǒng)，有效地解決了起動(dòng)按鈕不可靠的問題；增添了起動(dòng)預(yù)警信號(hào)和通訊功能，保證了安全生產(chǎn)，提高了工作面的生產(chǎn)效率。
    (5) LC33負(fù)荷中心的地面大修
    在對(duì)負(fù)荷中心進(jìn)行的一次地面大檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的絕緣座由于受到過熱出現(xiàn)了裂痕，按常規(guī)就得棄用，但因無備件可換，不得不采用粘合劑粘合，以防止潮氣進(jìn)入引起漏電。因原插座外殼是用銅鑄造的，我們采用了鋼板焊接加工制作，并對(duì)焊接部分進(jìn)行了防腐處理，節(jié)省了一筆可觀的購置費(fèi)用。我們還自行制造按鈕桿以替代損壞的進(jìn)口件，并保證動(dòng)作靈活可靠。
    對(duì)于繼電器等電接點(diǎn)使用四氯化碳仔細(xì)清洗擦拭，恢復(fù)其原有的電性能。對(duì)于塑料制件使用高揮發(fā)的濃酒精清洗擦拭。并對(duì)燒損的過壓保護(hù)器和隔離開關(guān)室中的微動(dòng)小開關(guān)進(jìn)行了更換、調(diào)試，最后按照拆檢記錄逐件恢復(fù)安裝、調(diào)試，確認(rèn)無誤后，通電試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了LC33負(fù)荷中心地面大修一次成功的目標(biāo)。