0 引言

我国煤炭资源丰富，薄煤层的分布也比较广泛。由于薄煤层存在地质条件复杂、顶底板起伏变化大、煤层厚度不均匀等因素，薄煤层的开采效率一直受限。国内采煤机在1.5 m以上的薄煤层开采技术已经相当成熟，但在煤层厚度小于1.2 m的极薄煤层，因受开采空间狭小、人员进出不方便、设备运输不便，零部件拆卸困难等因素的影响，设备开采能力还是不够成熟。尤其突出的问题是采煤机电控系统在使用中还出现许多问题，主要是空间狭小，电气元件拆装比较困难，检修维护难度非常大，其中电控系统的硬件选型、电控箱的结构布置等都直接影响着电气系统的可靠性，因此很有必要对这些问题进行改进[1]。

1 电气元件可靠性分析

极薄煤层采煤机在使用中经常出现电器件损坏的现象，比如隔离开关拉弧、接触器粘连、控制器自动重启等。因此，电气元件必须要保证可靠性，经分析如下：

1) 保证电气元件质量。在设计选型时，应选择有品质保证的生产厂家的产品，并通过专业的检测设备对电气元件进行检测分析，为电气元件选型提供依据和指导[2]，比如主控制器，在运行中振动幅度较大，必须检测抗震性能；尽可能模拟煤矿井下低温、高温、潮湿的工作环境，检验主控制器的性能，使其适应恶劣的井下环境。

地层厚度为1152.90 m。该地区第四系沉积厚度较大，但由于砂厚比较大，砂层多疏松，没有沉积较厚的大段泥岩，隔热保温作用较差，储热条件相对较差，井温梯度全孔平均仅3.15℃/100 m。

2) 电器元件必须通过技术测试。新选型的隔离开关、接触器必须进行耐压测试和通断次数的测试，其耐压测试最简单的方法是直接用绝缘测试摇表进行单相对地和相间绝缘测试，耐压值要符合其负载的电压等级，隔离开关和手动操作机构必须操作灵活，分合试验无任何问题，并与电控箱手把配合无干涉，隔离开关闭合时动触头导电接触处应接触良好，闭合后可与设计负载相同的电流进行测试；检查隔离开关是否有辅助接点，以便与隔离手把进行机械闭锁，防止隔离开关带电分闸引起隔离开关拉弧；接触器通断次数测试试验可通过控制器简单的程序逻辑设定定时吸合通断，吸合周期可根据其实际使用中的通断次数进行设定。接触器吸合后检查进出线通断情况，加载额定电流测试接触器带载能力，检查接触器是否有辅助接点，辅助接点可配合漏电检测模块进行漏电闭锁，当接触器负荷侧绝缘低时不允许负载启动，避免造成前级开关跳闸。极薄煤层采煤机电控箱空间比较狭小，隔离开关和接触器选型时要在保证性能的情况下，尽量选择体积较小的产品[3]。

3) 采购元件须进行检验。对于新购买的电气元件在安装使用之前必须进行检验，如果使用的器件数量较多，每一种产品必须进行抽样检查，同时对使用过程中出现问题的电气元件反复进行检测，为故障分析提供依据，为产品改进和升级提供帮助。

可见，本次改造工程仅有厂区西侧的细长地块和东侧厂前区少量预留用地可作为深度处理设施用地，综合比较，我们选择占地面积最小、工艺流程最简单、运行费用较低、运行管理简单的方案三 “磁混凝澄清池+纤维转盘滤池”作为本工程的深度处理工艺。

2 电控箱结构布置可靠性分析

电控箱空间比较狭小，电气元件的合理布置便于电气元件的安装、布线、检修。

1) 对检修比较少的电气件比如变压器，可以放在电控箱靠近的位置；对易损电气件比如高低压快速熔断器等，可布置在靠近电控箱盖板的位置，使之打开电控箱盖板就能直接进行检修。

2) 对于体积较大的电气件如变频器等，因电控箱前门框尺寸较小无法安装，必须从顶部开孔放入，使得打开顶部盖板便可以观察电控箱电气件使用情况、线路是否有松动情况；控制线端子排和动力线之间须留有足够的电气间隙和抓电距离。

3) 隔离开关尽量布置在离电控箱盖板近的地方，使隔离开关连接杆比较短，通过隔离手把开合隔离开关时就比较省力；由于隔爆腔高度过低，设计时尽量少用接线端子，尽量通过插头插座进行连接,以便于拆装。

图9给出了各状态下尾涡诱导速度分布, 40δ, 50δ状态模型区尾涡强度过小; 10δ状态模型区尾涡强度最大, 但其减小附面层厚度效果却较差. 主要原因是叶片前部气流存在分离, 虽然该状态下模型区尾涡强度最大, 但其距模型区过近, 反而影响其使用效果.

3 电控系统抗振性能分析

将成模动物按体质量均衡和随机的原则分为5组：人参钩藤合用高、中、低剂量组及卡托普利组和模型组，包括假手术组在内，共计6组，每组9只。

1) 主控制器是整个电气系统的核心元件，通常的固定方式为导轨式卡接或者螺栓压接，导轨卡接相对来说抗振性能比压接方式好，为了减少控制器的振动，可以在控制器下增加减振垫。

2) 变频器是电控箱中较大的电器件，其电路板较多、电子元件出现振断的几率最大。变频器改装时应将质量较重的电气件比如充电接触器、电容等放在底层，将电路板等放在上层，电路板上比较容易振断的电子元件需要使用紧固胶。

由于极薄煤层采煤机的机身较轻，在工作面夹矸较多的情况下振动较大，其电子元器件在长期的振动环境中容易出现脱焊，针脚被振断等情况，电气元件的抗振措施就需要加强。

3) 印刷电路板要加固设计，采用压接装置固定，使印制板的固有频率提高，从而提高抗冲击和抗振动能力。

2) 通信线路全部采用屏蔽双绞线，双绞的越密抗干扰能力越强，屏蔽层两端接地，通信接口可以增加磁环来抗干扰。

1) 电控箱通信线路布线时尽量远离动力线，变频器出线采用屏蔽电缆，以减少对其他设备的干扰。

采煤机电控箱存在很多干扰源，比如各电动机的动力电缆，变频器、开关设备等，这些设备正常工作时都会对通信线路产生干扰，变频器工作时的干扰最大。

4 电控系统抗干扰分析

建立完备的组织机构是全面预算管理工作顺利开展的必要条件。为了强化高校医院的全面预算管理，加强其经济宏观调控能力和综合性，充分结合本医院实际情况，建立一套完整的预算管理机构，例如预算管理委员会、预算管理办公室、预算具体编制与执行机构、预算责任网络等，才能使高校医院各科室各司其职，各负其责，整个预算管理工作才能为医院的稳定可持续发展奠定良好的基础。

4) 电抗的支撑腿在采煤机正常运行时也经常被振断，故其固定不要采用压接方式，可在电抗上边增加设计一个压板，采用金属弹性材料，可以有较大的变形量而减少电抗的振动冲击。

“你讲的也许没错，可是这对我来说却是一个错误。你知道当年和我一起值班，看见盗贼逃跑，后来被开除的那个年轻人在哪里，他现在过得怎样了吗？”

3) 干扰严重时可外接信号保护器，以消除干扰产生的浪涌电流和过电压，保护被干扰设备的接口。

4) 通信设备选型时要考虑设备的抗干扰能力，通信接口是否有抗干扰的处理，软件编程时增加软件复位功能，通信延时时间过长可以进行软件复位[4]。

5 极薄煤层采煤机组电控系统可靠性分析

极薄煤层采煤机电控系统一般有非机载式和机载式两种机型。

(2)LVQ神经网络比BP神经网络在进行地下水源热泵系统EER等级划分的预测中速度更快，且稳定性和准确性更高。

1) 非机载式采煤机。变频器安装在顺槽电控箱内，通过主电缆的控制芯线对变频器的控制，这种方式的采煤机对变频器的要求较低；变频器处于静止的工作状态，不用考虑变频器的抗振问题，但这种方式的采煤机存在变频器控制芯线容易断裂的现象，而且一般主电缆的控制芯线数量有限，断裂的控制芯线无法补充。非机载采煤机变频器的控制可以考虑采用动力载波控制，动力载波控制在消除控制线高事故率上具有显著优势。

2) 机载式采煤机。变频器直接安装在机组电控箱内，因极薄煤层电控箱空间狭小，一般没有空间安装牵引变压器。变频器基本上都采用中压变频器，拖动方式，一般为一拖二，即一台变频器拖动两台牵引电动机。变频器选型时要考虑变频器的容量和变频器的工作方式，如果采煤机工作面的坡度比较大，变频器的容量要有足够的余量，而且要采用四象限变频器，防止采煤机在下行时变频器出现直流母线过压的情况。变频器底板采用散热性较好的铝板，底板必须平整以便于和电控箱底板贴合得紧密，变频器底板和电控箱底板之间涂抹一层导热硅脂，保证变频器良好的散热。变频器的固定方式可以用压块压接代替螺栓压接，压块做成斜面，变频器底板也导出一个斜面，两个斜面配合压接可以减小变频器的振动，体积比较大的电抗和变频器主体分开安装，以减小变频器主体的振动。

6 结论

极薄煤层采煤机工作面的特殊环境给电控系统的设计与运行带来了很多困难。通过对电气元件和电控箱结构布置进行可靠性分析，以及对电气系统抗振性能分析和抗干扰分析等，对故障煤层采煤机进行现场工业性试验和后续机组的不断改进，其电控系统的可靠性得到了很大提高，但还有很多问题需继续研究，只有在实践中不断改进才能设计出更合理的电控系统。

参考文献：

[1] 张步勤，薄煤层综采自动化关键技术及应用研究[D].北京：中国矿业大学，2014.

[2] 李乐超，电气自动化控制设备的可靠性分析[J].中国高新技术企业，2013，12(32)：59-60.

[3] 刘志明，任朋飞，刘俊峰，等.采煤机电气系统硬件选型问题的分析[J].煤矿机电，2016(5)：51-53.

[4] 杨培培，杨会上，赵子银.煤矿井下电气设备抗干扰措施[J].能源技术与管理，2008(4)：124-125.

作者简介：任朋飞(1984—)，男，工程师。2008年毕业于西安科技大学，现从事采煤机的设计与开发工作。