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煤礦饋電不一致研究

2022-03-15 08:13郝東波
山東煤炭科技 2022年2期
關(guān)鍵詞:開關(guān)設(shè)備饋電分站

郝東波

(天地(常州)自動化股份有限公司,江蘇 常州 213015)

饋電不一致可分為兩種情況,第一種是系統(tǒng)發(fā)出斷電命令后,饋電狀態(tài)與斷電命令不一致。此種情況發(fā)生后,表明現(xiàn)場該斷電時(shí)卻未斷電。第二種是系統(tǒng)發(fā)出復(fù)電命令后,饋電狀態(tài)與斷電命令不一致。此種情況發(fā)生后,表明現(xiàn)場希望送電,但未送上電。

井下應(yīng)該斷電,但應(yīng)該斷電的區(qū)域未斷電,可能會造成瓦斯爆炸等,因此第一種饋電不一致是需要重點(diǎn)治理的。而第二種饋電不一致并不會對安全有任何不利影響,只是可能影響煤礦當(dāng)班的產(chǎn)能。本次研究只針對第一種饋電不一致的問題[1-4]。

1 饋電不一致問題總體分析

井下供電設(shè)備種類比較多,有高壓開關(guān)設(shè)備、高爆開關(guān)、高壓饋電開關(guān)等,以下統(tǒng)稱高壓開關(guān)設(shè)備。一個完整的斷電過程,有斷電觸發(fā)設(shè)備、分站、交換機(jī)、斷電器、高壓開關(guān)設(shè)備等相互關(guān)聯(lián)而成。其中,斷電觸發(fā)設(shè)備一般是甲烷傳感器、機(jī)電設(shè)備開停傳感器、風(fēng)筒傳感器。本地?cái)嚯姾彤惖財(cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖如圖1、圖2。

圖1 本地?cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖

圖2 異地?cái)嚯姅嚯婈P(guān)系圖

在正常情況下,本地?cái)嚯娀蛘弋惖財(cái)嚯?,斷電器接收到分站的斷電命令后,斷電器?nèi)部繼電器動作。此時(shí)斷電器觸點(diǎn)與高壓開關(guān)設(shè)備信號輸入口組成的回路狀態(tài)發(fā)生變化,高壓開關(guān)設(shè)備接收到斷電信號,執(zhí)行斷電。斷電和饋電整個過程涉及到的環(huán)節(jié)有:斷電觸發(fā)設(shè)備到分站、分站到分站、分站到斷電器、斷電器到高壓開關(guān)設(shè)備、高壓開關(guān)設(shè)備到饋電傳感器。這些環(huán)節(jié),每一個都可能出現(xiàn)問題。當(dāng)饋電不一致發(fā)生時(shí),需要研究各個環(huán)節(jié)的狀況,才能進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 饋電不一致問題研究

通過走訪三十余對礦井,共收集5760 條饋電不一致。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并到井下踏勘現(xiàn)場,總結(jié)出饋電不一致產(chǎn)生的原因。原因可分為以下四類:(1)斷電或饋電的數(shù)據(jù)丟失;(2)斷電器或饋電傳感器故障;(3)高壓開關(guān)設(shè)備故障;(4)上位機(jī)軟件配置不正確。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下:數(shù)據(jù)丟失共4528 次,約占統(tǒng)計(jì)的78.6%;斷電器或饋電傳感器出現(xiàn)故障共1160 次,約占統(tǒng)計(jì)的20.1%;高壓開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問題43 次,約占統(tǒng)計(jì)的0.75%;系統(tǒng)軟件上配置不正確29 次,約占統(tǒng)計(jì)的0.55%。

2.1 數(shù)據(jù)丟失

在所有的饋電不一致產(chǎn)生的原因中,數(shù)據(jù)丟失占大部分。數(shù)據(jù)丟失的產(chǎn)生主要是下面幾個原因:

(1)線路狀況不好。很多礦都有如下現(xiàn)象:接線盒、分站上接線端子未壓緊,用力拉其中一個接頭,容易拉脫;不同線徑的電纜隨意使用,特別是在掘進(jìn)工作面這種經(jīng)常需要延線的地方,掘進(jìn)頭范圍100 m 內(nèi)用電話線代替監(jiān)控專用線纜;電纜老化嚴(yán)重,電纜外皮已發(fā)黑,甚至銅芯有銅綠;線纜未斷,但被刮蹭、拉長,這種情況比較多見于采用膠輪車運(yùn)行的礦井;另外北方一些礦井,在秋天氣溫變化較大時(shí),接線盒中出現(xiàn)凝露現(xiàn)象,造成信號時(shí)常短暫中斷等。

(2)現(xiàn)場干擾嚴(yán)重。相比較線路狀況較差通過肉眼可分辨,電磁干擾比較難以判斷,需要反復(fù)對比觀察、分析。電磁干擾嚴(yán)重的區(qū)域是機(jī)電設(shè)備、高壓電纜比較多的區(qū)域,特別是設(shè)備啟停的時(shí)候?,F(xiàn)象通常有:有些煤礦在不生產(chǎn)時(shí),分站或傳感器運(yùn)行正常,但在皮帶開啟或采煤機(jī)啟動時(shí),分站或傳感器不通;在絞車沿線,發(fā)送打點(diǎn)信號時(shí),分站或傳感器不通;掘進(jìn)面的傳感器,在掘進(jìn)機(jī)開啟的時(shí)候,信號發(fā)生中斷等。

(3)分站丟數(shù)據(jù)。分站丟數(shù)據(jù)比較隨機(jī),需要與其他的傳感器橫向?qū)Ρ确治霾拍茏龀雠袛唷,F(xiàn)象通常出現(xiàn)為:當(dāng)同一位置、同一線路上其他傳感器工作正常,饋電傳感器幾乎一直穩(wěn)定正常,但卻偶爾出現(xiàn)一次斷電后十幾秒甚至數(shù)十秒饋電還顯示有電,或者是斷電從無電到有電,但饋電幾秒后才復(fù)電;瓦斯超限后比較長的時(shí)間,斷電器才斷電,造成饋電不一致。圖3 為開關(guān)量測點(diǎn)發(fā)生的饋電不一致。本次饋電不一致風(fēng)機(jī)開停傳感器停時(shí),斷電在1 s 內(nèi)已發(fā)生,但饋電20 s 后才顯示無電,饋電變化滯后嚴(yán)重。

圖3 分站丟數(shù)據(jù)1

圖4 為模擬量傳感器發(fā)生的饋電不一致。此圖中,甲烷傳感器還未到達(dá)斷電值時(shí)斷電器就斷電了,并且曲線在上升時(shí)出現(xiàn)了一段水平線,比較明顯是分站上傳的甲烷傳感器值丟失了一個數(shù)據(jù)。

圖4 分站丟數(shù)據(jù)2

2.2 斷電器或饋電傳感器異常

斷電器或饋電傳感器異常是指設(shè)備本身出現(xiàn)的問題,異常主要有以下幾個方面:

(1)斷電器或饋電傳感器損壞。斷電器損壞時(shí),當(dāng)甲烷傳感器或機(jī)電設(shè)備開停傳感器、風(fēng)筒傳感器發(fā)出斷電命令時(shí),斷電器不能執(zhí)行斷電命令,造成的饋電不一致;當(dāng)饋電傳感器損壞時(shí),斷電器已經(jīng)斷電,但分站無法獲得饋電傳感器的狀態(tài),造成饋電不一致。斷電器或饋電傳感器損壞時(shí),不正常狀態(tài)會一直持續(xù),這種情況比較容易判斷。

(2)斷電器或饋電傳感器工作異常。這部分主要是斷電器或饋電傳感器本身工作不穩(wěn)定,不正常的狀態(tài)出現(xiàn)后又能夠自動恢復(fù)。工作異常出現(xiàn)的現(xiàn)象通常有以下四種:一是斷電器接收到分站命令,斷電器上斷電信號燈已有斷電指示,但不執(zhí)行斷電;二是饋電傳感器指示燈正常,但不能正常輸出信號;三是饋電傳感器檢測過于靈敏或不靈敏,在高壓開關(guān)設(shè)備斷電或送電時(shí)饋電信號頻繁跳動;四是饋電傳感器受電磁干擾影響大,在有電或無電的時(shí)候頻繁跳動。如圖5 所示,饋電傳感器在高壓開關(guān)設(shè)備有電時(shí),信號頻繁跳動。

圖5 饋電不穩(wěn)定

(3)斷電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題。具體現(xiàn)象如下:當(dāng)斷電器無法斷電時(shí),到斷電器處查看斷電指示燈,確認(rèn)斷電器已接收到斷電信號;將斷電器從高壓開關(guān)設(shè)備上取下,過一段時(shí)間,可聽到斷電器繼電器動作的聲音;重新接通斷電器,再次給斷電器發(fā)送斷電信號,此時(shí)斷電器又可正常斷電。出現(xiàn)這種問題可能原因:一是由于斷電器在磁場中長時(shí)間工作,繼電器可能存在被磁化的風(fēng)險(xiǎn);二是繼電器觸點(diǎn)長時(shí)間處于一個位置,與接觸的鐵片產(chǎn)生了粘連。

2.3 高壓開關(guān)設(shè)備問題

高壓開關(guān)設(shè)備是安全監(jiān)控系統(tǒng)斷電的目標(biāo)設(shè)備,經(jīng)過現(xiàn)場觀察,高壓開關(guān)設(shè)備存在的問題如下:

(1)高壓開關(guān)設(shè)備設(shè)置了延時(shí)斷電?,F(xiàn)有高壓開關(guān)設(shè)備都可以在設(shè)備界面上手動設(shè)置延時(shí)斷電時(shí)間,由于《煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》(AQ 6201-2019)對系統(tǒng)斷電時(shí)間有要求,煤礦為了使斷電符合要求,一般都將斷電延時(shí)時(shí)間設(shè)置為0。但現(xiàn)場在更換高壓開關(guān)設(shè)備時(shí),有時(shí)忘記設(shè)置斷電延時(shí)時(shí)間,因此出現(xiàn)饋電不一致。

(2)高壓開關(guān)設(shè)備存在壞的問題,如內(nèi)部線路接觸不良、保險(xiǎn)燒壞、保護(hù)器不能正常工作、開關(guān)漏電、整流二極管出現(xiàn)問題、機(jī)械部分磨損嚴(yán)重等。

2.4 上位機(jī)軟件問題

上位機(jī)軟件問題,一種是軟件本身的問題,在傳感器信號、斷電器信號和饋電信號都正常的情況下,上位機(jī)軟件中卻出現(xiàn)饋電不一致。這種情況軟件存在BUG,需要完善軟件。另一種是上位機(jī)軟件配置錯誤的問題。由于監(jiān)控值班人員一般是地面工種,很多對井下并不熟悉,出現(xiàn)了設(shè)置的斷電器和饋電傳感器不匹配的問題,造成上位機(jī)顯示的反饋異常。

3 結(jié)語

通過對現(xiàn)場饋電不一致問題的研究分析,得出了饋電不一致發(fā)生的原因,并且分類總結(jié)了每一種饋電不一致發(fā)生的比例。本研究為煤礦技術(shù)人員查找問題提供參考,縮短處理問題的時(shí)間,對煤礦的安全生產(chǎn)有著積極的作用。另外,本研究也可以給安全監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的研發(fā)人員提供一些思路,做到系統(tǒng)自動判斷斷電器已經(jīng)被磁化,自動消磁;當(dāng)上位機(jī)饋電和斷電不匹配時(shí),系統(tǒng)是否能夠自動診斷等,從而進(jìn)一步提升安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

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