摘要：煤矿的开采和开发，使得整个社会的经济得到了发展和提高，尤其对于社会中主要的制造行业，煤炭的使用能够使得其在社会环境中提高自身的竞争能力，因此，煤矿的开发和开采在现代社会的发展中非常重要。目前社会中对于煤矿的掘进方式和技术主要体现在：科技化、机械化、综合技术等方面，同时煤矿掘进机电控系统可靠性决定着煤矿开采的实际效率和质量。本文基于煤矿掘进机电控系统可靠性设计分析展开论述。
关键词：煤矿掘进机；电控系统；可靠性；设计分析
引言
煤矿在实际的开发和开采过程中，需要借助主要的掘进机进行，从而能够实现主要的开采计划，使得煤炭的开采得到了效率上的提升和主要开采质量的提高，但在这其中，主要的开采方式由于借助主要的掘进机进行，从而在实际的掘进机工作过程中，需要人力进行部分工作的参与，因此这就对于掘进机的可靠性设计提高了要求，要保证主要的掘进计划可以顺利进行的同时，保护掘进机操作人员和现场工作人员的安全就显得尤为重要。
1煤矿井下掘进机电设备机电控系统可靠性设计的重要意义
掘进机是一种以机械式方式击碎煤岩，具有截割、装载、转载机喷雾降尘等多种功能并能行走的掘进设备。其整体结构主要由切割机构、装载机构、装运机构、行走机构、机架、水系统、液压系统等组成，煤矿生产中各矿井和煤层所处地质环境都十分复杂，掘进机工作中多数作业环境为半岩巷和岩巷，岩层覆存条件复杂多变，受到各类冲击，导致掘进机在运转过程中截割机构易出现异常状况，如传动机构中减速器齿轮断齿，截齿直接断裂，以及电机运转异常等故障。同时液压系统中多数零部件处于密闭中无法直观判断故障直接原因，所以通过故障树分析法对建立的掘进机截割系统故障进行定性和定量分析，直观解析故障直接原因，各因素的概率和结构中的重要程度，为生产中技术人员快速诊断和查找设备故障隐患提供理论指导。近年来，随着煤矿设备机械化的逐步实现以及掘进机的广泛应用和推广，巷道掘进工作的难度得到了有效降低，效率得到了有效提高。掘进机在工作过程中同其他机械设备一样，也会出现各类故障问题，如果无法得到及时有效解决，必然会影响掘进工作的顺利进行。它是关系矿井生产效率与安全性的关键设备。其中，掘进机电控系统作为整个掘进设备最关键的核心构成组件，是确保设备运行安全的必要保障。多年来，中国掘进机电控系统不断发展，已逐渐达到国际水平，为中国煤矿产业的持续发展提供了坚实保障，而积极借助新技术，探寻高效的掘进机电控系统具有重大意义。
2基于PLC的掘进机电控系统
（1）系统构成，基于PLC技术的井下掘进机电控系统主要构成组件包括六部分，分别为电源、控制输入、保护输入、控制输出、传感器和显示部分。（2）主回路控制分析电控系统主回路构成部分有四个，分别为隔离开关、阻容吸收装置、真空接触装置和电流互感装置。当掘进机电机启动时，主要借由操控1140V的电压通断达成。当系统闭合主回路时，真空接触装置联通闭合，油泵、二运电机、截割装置等便可完成接电运转。整个过程中，阻容吸收装置的作用是过滤主回路过电压。经过处理后的电压信号便可由电流互感装置发送至PLC控制器。（3）主控制器设计分析，主控制器是PLC井下掘进设备电控系统最为核心的构成组件，其主要包括PLC控制电路、电源电路和显示电路。（4）PLC控制电路对于电控系统的运行而言，其主控制器电路的联通由机械按钮和传感装置两部分构成，其中，PLC控制电路输入信号分为模拟信号和开关量信号两类，开关量信号中急停按钮和温度、瓦斯感应装置均为本质安全型。而反馈信号可分为运行状态、模拟量输入和电源连锁三种类型，分别对应1140V、220V和24V三种电路检测信号。
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3煤矿掘进机电控系统的可靠性设计
3.1技术安全性设计
只有做好煤矿掘进机电控系统的安全性设计，才能切实提高煤矿掘进机电控系统的可靠性，确保煤矿掘进机的正常有序运行，保证煤矿生产工作的顺利开展。煤矿掘进机电控系统设计中，电控箱设计最为重要，也是最基础的部分。基于技术安全性设计需求，对电控箱进行设计时，应从结构设计入手，采用隔爆兼本质安全型结构。对关键尺寸进行放大设计，有助于实现可靠设计要求。对于一些特殊功能与逻辑设计要求，应在实现逻辑功能的基础上，做好安全性设计与可靠性设计。可从紧急保护功能与器件设计、开关输入事件处理方面入手。紧急保护功能与器件，应对执行元件进行直接控制，以更好地应对紧急突发情况。开关输入事件处理的设计上，可使用常开或常闭的节点进行输入，使用过程中做好输入特性的分析，避免PLC系统在故障状态下出现错误输入操作，保证掘进机电控系统的安全性、稳定性。
3.2自动化系统的使用
在煤矿掘进机的主要组成中，其自动化的程度越高，就能够代表着主要的开采质量和效率就越高，主要在于，其根本的工作环境中，对于开采的效率和质量要求较高，因此，掘进机必要的系统优化就显得尤为重要，尤其是机电控制系统的安全可靠性，决定着掘进机的主要工作进度和质量，因此，对掘进机的安全保护装置进行多层次系统的优化是保证掘进机正常工作和现场使用人员正常工作的基础。在掘进机电控制系统的多层次优化当中，重要的是将掘进机进行自动化技术的改进，使得自动化的控制技术能够在掘进机主要的工作过程中实现全自动化的人员保护和设备保护，从而能够不断的提高主要的开采效率和质量。
3.3软件可靠性设计
煤矿掘进机电控系统的正常稳定运作，在一定程度上要依靠软件设计。软件负责协调与组织电控系统逻辑，对故障进行分析处理。要想保证煤矿掘进机电控系统的可靠性，必须做好软件的设计工作。要保证软件通信的可靠性，设计过程中要做好数据的校验，如果发现数据存在问题，要第一时间予以解决，避免发生数据传输不准确问题，影响电控系统的稳定运行。异常处理程序是影响电控系统可靠性的重要因素。掘进机电控系统日常运行过程中，常常会出现断电停机问题，必须要进行重启。设计过程中，不需要设计掉电保护程序，而应设计一个重新得电后的开始运行程序。
结束语
无论任何时期煤炭资源都是非常重要的能源。随着“一带一路”的建设，人们对能源的需求量不断增加，对煤矿事业的重视程度也越来越高。新技术，新设备的投入也不断加大，目前煤矿机械化已达到90%以上。煤矿掘进机是煤矿生产作业中常见的机械设备。它的使用性能对煤矿生产作业产生直接影响。煤矿掘进机在生产作业中，由于各种因素造成煤矿掘进机在使用过程中，常会出现一些故障。因此，对掘进机电控系统可靠性设计分析具有重要意义。
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论文作者:闫卫国
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：掘进机论文; 煤矿论文; 电控论文; 系统论文; 可靠性论文; 过程中论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第4期论文;