JOY连续采煤设备报警系统的改造

张世峰

摘要：神东煤炭集团目前主要使用美国JOY连续采煤设备进行巷道掘进，在使用过程中，设备自带报警系统效果欠佳，梭车及连采机发出相同的声音，容易混淆且声音低沉不能起到很好的警示作用。本文针对连采机及梭车的启动和行走中的报警系统进行了改造，对煤矿生产安全提供了有效保障。

关键字：连采机梭车报警系统改造

前言：高产高效的开采技术是提高煤矿产量的保证，在巷道掘进方面，连续采煤机以其结构紧凑、效率高、性能稳定、维护方便等优点，在全煤巷道掘进中得到广泛应用，随着科技的不断发展，连续采煤机控制系统电子集成度越来越高保护功能越来越齐全控制系统更加稳定可靠，系统越来越智能化集成化也原来越高，有效的提高了生产效率。但在实际使用中由于矿井条件不同，都会有一些不适宜的问题存在，本文将对JOY连采机梭车的启动及行走报警系统进行改造以更好的满足安全生产需求。通过更换原装报警器，并对原系统进行有效设计改造，使得报警功能更加完善以应对神东复杂的矿井条件，保证井下安全生产。

一、JOY连续采煤设备的技术特点

目前公司再用连采机主要有12CM15-10D和12CM15-10B交流牵引及直流牵引连续采煤机，还有少量14CM15型和14CM09型低采高连续采煤机，还有即将淘汰的大采高12CM27型连续采煤机。梭车主要有JOY10SC32-48B、JOY10SC32-48C、JOY10SC32-48AA、JOY10SC32-48AB四种型号。

（一）直流连采机的技术特点

JOY公司的12CM15型直流牵引连续采煤机行走电动机的控制采用“双组6晶闸管系统Ⅱ型”。为了提高操作控制的灵敏性和机动性，以单片机为基础，用于左右两侧行走电动机电路的触发器，为机器直线行走提供对称的电压、线性度和反馈响应功能。触发器装在左整流器上，每个整流器与机器控制装置之间采用一种电缆插头连接，为了进行故障检查，可以交换两个整流器插头。

采用一个固定变比的电流互感器作为反馈装置，它在有电流通过截割电动机时，向触发器发出信号，对正在运行的行走电机进行控制以匹配截煤前进速度。

（二）交流连采机技术特点

JOY公司12CM15－10D变频连采机由JNA控制系统控制，JNA控制系统是JOY采矿设备电控系统的基础。JNA控制系统主要由JNA控制器(CCU)、电子模块、1台显示计算机和遥控器组件组成JNA控制系统监控连采机的各种功能，实现操作连采机的各种开关回路，用以完成司机在遥控器上输入的连采机操作功能，显示计算机记录连采机的操作和状态信息，每个显示画面提供详细信息，有助于连采机的操作和故障查找处理。其电控系统启动过程有严格的互锁及先后顺序，该控制方式将油泵电机、左右截割电机、左右运输机电机、除尘风机电机分步启动，只有泵电机启动以后才能启动其他功能，泵停止，则全停，且行走系统有一安全开关，该开关必须有非保持不间断信号才能保证正常行走。增强了启动操作的安全性，同时具有低功耗的遥控系统免充电式有线操作，将司机限制在驾驶室内操作设备，增加了设备的安全性。

（三）梭车的技术特点

10SC32系列SASC直流梭车牵引控制系统采用了6SCRⅡ系统，即晶闸管可控硅整流控制系统。控制系统采用两个相同的SCR可控硅晶闸管整流装置，左右牵引电机各一个，每个整流装置由六个SCR可控硅晶闸管组成三相全波整流电路，用一个微处理机触发控制单元对两个SCR可控硅晶闸管整流装置实施触发控制，提供牵引行走时所必需的电压匹配和速度匹配。两台牵引电动机采用的是直流串励电动机，调速方式为交-直流调压调速，通过直流接触器改变牵引直流串励电动机电枢绕组中的电流方向实现电动机的换向控制。

二、JOY变频牵引连续采煤机报警系统的改造

神东煤炭集团引进的美国久益公司生产的连续采煤机、梭车的报警系统在实际使用过程中效果欠佳。变频牵引的连采机和梭车使用相同的报警器，发出相同的声音，没有具体的针对梭车和连采机启动时的报警声音。在井下生产中容易使工人混淆，不能起到警示工作人员注意防范安全的作用，在日常生产过程中可能会造成人员伤亡事故。本文针对变频牵引连续采煤机的起泵报警系统进行了改进。改进后的系统结构简单实用，消除了上述安全隐患。

（一）改造前的分析

1、分析改造系统可行性

变频牵引连续采煤机原机安装有蜂鸣器，由于在其控制系统内部有报警控制点，较直流牵引连续采煤机而言改造相对简单，将连续采煤机IOM的输出控制点S1作为输出控制点，71作为公共端。加装1件DC24V继电器，取DC24V继电器一组常开点作为声光报警器的输入信号。这时当启动泵电机时，S1会输出DC24V电源，DC24V继电器吸合，其被使用的常开触点给声光报警器一个无源信号，使声光报警器发出规定的“连采机启动，请工作人员注意”的报警信号。

为节约改造成本及降低改造难度，以目前使用的天津华宁生产的后退声光报警装置为基础，通过增加控制回路及修改发声芯片来实现设备泵电机启动时发出报警声。

2、遇到的问题

JOY设计的IOM输出控制点S1不仅在启动泵电机时有输出信号，而且在牵引行走时同样有输出信号，这样的话在行走时同样会发出“连采机启动，请工作人员注意”的报警声音。为了避免以上情况的发生，我们把DC24V继电器的电源S1串入一组泵接触器的常闭点，这样当泵启动过程中，常闭点是闭合的，信号正常通过，当泵已经启动，则常闭点断开，分断电源信号，这样在牵引行走时不会发出该报警声音。

控制原理如下图2-1：

图2-1：启泵声光报警原理图图2-2：C4电缆

（二）改造步骤

由于泵接触器在牵引箱，为了改造方便将DC24V继电器置于牵引箱内，而IOM控制点在操作箱里，并且牵引箱没有空余喇叭嘴用于外引电缆去声光报警器，顾使用备用线将牵引箱和操作箱连接起来，使用操作箱的空余喇叭嘴用于外接电缆的引用。电缆C4为牵引箱到操作箱控制电缆，有三组备用线。如图2-2。

我们取第四组4B、4W将操作箱的S1、71引入牵引箱经过泵接触器辅助常闭点作为DC24V继电器电源。取第五组5B、5W将DC24V常开点无源信号引入操作箱。在操作箱使用声光报警器自带的电源模块给报警器供电。

三、梭车报警系统的改造

目前神东矿区受用的梭车主要有直流牵引和交流牵引两种，本文主要针对直流梭车进行改造。

（一）直流牵引梭车泵电机启动声光报警系统的改造

久益公司生产的48B型直流梭车原设计安装有蜂鸣器，在梭车泵电机启动时蜂鸣器会发出提示声，对梭车的泵启动报警改进只针对其报警声源，用声光报警装置来代替蜂鸣器来起到警示工作人员的作用。信号源取原来报警器继电器（AUR）的一组常开点。当梭车泵电机启动操作时，AUR继电器得电，其常开点闭合。声光报警装置发出“梭车启动，请工作人员注意”的警示声。泵电机启动后，AUR继电器失电，其常开点断开，声光报警装置的驱动信号停止，报警声音停止。原理如图3-1。

图3-1：梭车起泵声光报警原理图图3-2：梭车后退声光报警原理图

（二）直流牵引梭车后退声光报警系统的改造

久益生产的JOY10SC32-48B及其他直流牵引梭车并无后退报警装置，这对井下生产过程中造成隐患，很可能在嘈杂的环境中认真工作的工人听不到靠近的梭车而造成事故。

本设计同样采用天津华宁生产的后退声光报警器为载体，报警器的电源采用控制电源AC110V经后退声光报警装置随机带的DC12V电源模块提供，控制点取自直流牵引换向接触器的一组备用常开辅助触点，当梭车后退时，接触器吸合，辅助常开触点同步吸合，后退声光报警装置得到信号，发出“梭车倒车，请工作人员注意”的报警声。牵引停止后，换向接触器断开，信号停止，报警停止。原理如图3-2。

结束语:目前神东矿区连采设备报警系统大部分已改造完成，且在进行大修时直接按设备原理的一部分进行装配。未大修设备为了能达到同样的效果，均安排人员到工作面现场进行改造。改造后矿井在使用过程中，效果良好，声音清楚洪亮，解决了原有报警声容易混淆不清，声音低沉且在嘈杂的工作环境不能起到很好的警示作用的难题。

参考文献:

高国富,王安连续采煤设备电控技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.