MXG-500型采煤机瓦斯断电装置的技术改造
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【摘要】煤矿生产中需要对工作面的瓦斯浓度进行不间断的监控。为此，采煤机的生产厂家在采机机身集成了相应的瓦斯监测报警装置和断电装置。但在实际的应用中存在经常性的监测中断现象。本文论述通过对机载瓦斯断电系统的控制线路和供电线路的改造，提高采煤机瓦斯监测系统工作的连续性和断电装置的可靠性。
【关键词】采煤机；瓦斯断电装置
我矿2109工作面使用西安煤机厂生产的MXG-500型采煤机，其机身配备扬中市南方矿用电器厂生产的DJB4型瓦斯报警断电仪。该断电仪配接GJ4型矿用低浓度甲烷传输器，其供电电源取自煤机电控箱内的控制变压器（36V)，动作装置串接于煤机启动回路之中，断电仪本体采用单片机控制技术,能够在机身周围瓦斯浓度达到1％时发出声光报警信号，瓦斯浓度超过1.5％时切断启动回路，以确保安全生产。瓦斯浓度低于0.5％以下时，自动解锁并继续监控。
其断电原理示意图如下图所示：
2.设计缺陷与实践中存在的问题
在实际使用过程中我们发现该瓦斯断电系统存在如下问题：
(1)GJ4型甲烷传输器与DJB4型瓦斯断电装置极易损坏，更换频率很高。
(2)当采煤机处于停机或停电检修状态时，传感器与断电装置均处于关闭状态，不能起到对机身周边环境的检测作用。
3.原因分析
采煤机原配的DJB4型瓦斯断电仪与GJ4型甲烷传感器原设计位置是位于采煤机电控箱靠支架一侧的下方。尽管设计了保护壳体，但是由于与前溜导向管间距很近，多次发生煤块或其它设备挤坏保护壳体，造成瓦斯断电仪损坏的情况，加之工作面粉尘较大、滴水严重，运行环境恶劣，大大缩短了该装置地使用寿命。
由于DJB4型瓦斯断电仪的电源在原设计中是取自于采煤机电控箱中电控部分的变压器中（供电电压36V），依据我们的停电检修制度，检修或停机时瓦斯断电仪将失去电源供应，即使周边气体超限，也不会发挥应有的作用。
4.可用资源分析
MXG-500采煤机使用的两根负荷线，型号为MCP—3×50+1×10+3×4，共有6根控制芯线。其中煤机启动回路用1根，前溜闭锁使用2根，尚有3根控制芯线闭置，而GJ4型甲烷传感器的信号传输与电源供应恰好需要3根芯线。
DJB4型瓦斯断电仪可使用多种供电电压，为36V、127V、220V。我们正在使用的KBC-400/1140型馈电开关的控制变压器可提供127V和220V输出电压，可用于向瓦斯断电仪供电。
KBC-400/1140馈电开关提供了一组远方分励按钮接线端子，为19＃与24＃端子，可用于远方分励使馈电开关跳闸。可作为瓦斯断电仪断电动作的接入端子。
5.改进设想与实施方案（一）
针对DJB4型瓦斯断电仪存在的问题，结合我们现有设备的功能特点，我们对该瓦斯断电系统进行了如下技术改进：
将GJ4型甲烷传感器置于采煤机身原位置，其连接电缆(四芯2.3号线相并作1根)接入采煤机电控箱后与MCP 3×50+1×10+3×4煤机电缆的三根闲置控制芯线相连接，用于向传感器供电和传输控制信号，经测试，控制信号传输和电源接入均与原构造无异。
将DJB4型瓦斯断电装置本体置于设备列车处，从给采煤机配电的KBC 400/1140馈电开关内取127V电源，改动瓦斯断电装置内的电源接线端子至127V位置，使馈电开关的控制变压器向瓦斯断电装置供电，经测试供电无异常。
6.改进设想与实施方案（二）
将瓦斯断电装置的控制线缆接入相应的煤机启动器接线腔内，与采煤机电缆的三根闲置控制芯线相连接，调整接线顺序，使其与第1步骤煤机电控箱内的接线相一致。经测试，供电与信号传输均正常。
将GJB4型瓦斯断电装置的断电输出信号电缆接入给采煤机配电的馈电开关接线腔内，取常开接点的两芯分别接远方分离端子19＃、24＃。经测试，断电执行效果正常。
通过以上改造后，新的瓦斯断电原理图如下图所示:
7.改造后的瓦斯断电系统原理简述
当采煤机机身周边瓦斯浓度达1％时，GJ4型甲烷传感器将信息通过煤机电缆的控制芯线传至DJB4型瓦斯断电仪本体，经单片机处理后，发送控制信号，使甲烷传输器发出光电报警信号。
当采煤机机身周边瓦斯浓度上升至1.5%时，瓦斯断电仪本体接收到甲烷传感器的气体信息，立即动作，使其接入馈电开关的常开接点闭合，将馈电开关的19＃、24＃端子短接，导致馈电开关分闸，断开煤机电源,采煤机停机或不能启动。
当瓦斯浓度回落到0.5%时，瓦斯断电装置动作，使其闭合接点断开，恢复19＃、24＃端子的原状态，馈电开关可正常送电，同时单片机发出信号，取消瓦斯探头的声光报警信号。
8.效果评测
经过对改造后的煤机机身瓦斯断电系统通电测试，我们认为该系统已经解决了绝大多数原系统存在的缺陷，分述如下：
(1)解决了DJB4型瓦斯断电装置易损坏的问题：由于新系统中瓦斯断电仪本体放置于设备列车，运行环境远好于原系统，无特殊情况不会发生损坏，实践中再未出现需要更换瓦斯断电仪本体的情形。
(2)解决了停电检修和采煤机停机时，GJ4瓦斯探头由于无电源供应而无法对采煤机机身周边瓦斯浓度进行监控的问题；在新系统中，瓦斯断电装置的供电电源取自于给采煤机配电的馈电开关，只要不停止对馈电开关的供电，即使采煤机处于检修或停机状态，GJ4型甲烷传输器就能够执行对机身周边气体环境的检测。
(3)未解决对GJ4型甲烷传输器易损坏的问题。
综上，我们认为前述对GJB4型瓦斯断电装置的改造是成功的。
9.经验总结
(1)近年内煤矿井下生产中增添了大量采用高新技术的新设备，给安全生产带来了便利，但在使用过程中也出现了新设备与生产实际环境脱节或不相协调的情况，需要我们结合生产中的实际情况加以改造，才能最大程度的发挥高新技术设备的功能。
(2)对原有设备进行改进必须以不影响设备原有的安全性能和执行效能为前提，并充分利用现有资源和条件，达到提高设备运行的安全性和稳定性的目标。 [科]