金礦電機車架線供電智能控制技術(shù)探究

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摘要：地下礦山架線電機車供電的安全性和可靠性是礦山安全生產(chǎn)高度關(guān)注的問題，為了最大限度減少運輸系統(tǒng)觸電事故，提高供電質(zhì)量和運輸效率，本文以羅山金礦二十中段主運輸巷電機車系統(tǒng)為例，對架線分段供電智能控制技術(shù)進行研究。該技術(shù)在架線式電機車車頭和巷道合適位置分別安裝了移相器、輻射器及聲光報警器等設(shè)備，對進入控制范圍的機車進行實時電子掃描，實現(xiàn)跟蹤式分段供電的智能化控制，保證在無機車通過時電機車架線無電壓，減少工作人員觸電事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：礦山安全；電機車；分段供電；閉鎖功能；智能控制

0引言

牽引型直流架線式電機車以其系統(tǒng)簡易、維護方便、堅固耐用、無污染等特點，成為我國大多數(shù)金屬中小型礦山選用的主要運輸工具［1－2］。常規(guī)架線式電機車架線分段智能控制采用地線傳輸信號的方式，井下道軌接頭間連接不夠可靠，特別是長距離運輸巷，檢測電壓通過電機車架線－電機車－道軌所產(chǎn)生的檢測電流往往出現(xiàn)信號過小且不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)無法識別電機車的投運狀態(tài)，使得指示裝置運行不正?；虿环€(wěn)定，嚴(yán)重影響了礦山井下安全運輸工作［3－4］。為提高電機車運輸效率，實現(xiàn)電機車架線安全、供電可靠，羅山金礦安裝了6套架線分段智能控制裝置，本文基于該套系統(tǒng)對架線分段智能控制裝置進行了研究。綜合考慮信號傳送方式、架線供電距離、范圍以及彎道對收發(fā)射信號強度等影響因素，進一步對架線分段智能控制裝置進行了優(yōu)化，解決了原來使用地線傳輸信號過程中因接地不良導(dǎo)致信號不穩(wěn)定問題［5－6］。通過增設(shè)信號發(fā)射器的數(shù)量改變信號傳輸距離，使信號發(fā)出距離根據(jù)現(xiàn)場需要而延長，實現(xiàn)了架線供電區(qū)域信號傳輸全覆蓋，從而提高架線供電的可靠性，縮短了架線階段性供電距離，確保了人身安全，延長了架線使用壽命。

1電機車架線分段供電智能控制技術(shù)

1．1分段供電智能控制功能

羅山金礦二十中段主運輸巷電機車架線分段智能控制裝置采用有源相控陣?yán)走_技術(shù)，在架線式電機車車頭和巷道合適位置分別安裝移相器、輻射器及聲光報警器等設(shè)備，對進入控制范圍的機車進行實時電子掃描。實現(xiàn)了在無機車通過時，以架線無電壓為準(zhǔn)則，減少工作人員觸電事故發(fā)生，提高安全效率。并且采用了分段自動控制的技術(shù)措施，將架空線網(wǎng)路分成若干段，每一段都實行單獨供電、單獨控制，實現(xiàn)電機車跟蹤式供電的智能化控制，最大限度地降低了架空線網(wǎng)路帶電運行的機率。如圖1所示，將架空線網(wǎng)路分成若干段，每一段都實行單獨供電、單獨控制，正常狀態(tài)下電纜帶電DC250V、架線無電，電機車處在停車位置。當(dāng)電機車集電弓上升接觸架線時，機械開關(guān)動作并啟動信號發(fā)射器，信號發(fā)生器將信號傳至控制箱B內(nèi)信號接收器，信號接收器觸發(fā)控制箱內(nèi)接觸器吸合將電纜電源引至架線，至此B段架線帶電，并通過集電弓經(jīng)司控器、電機、道軌地線形成回路，電機車正常運行。當(dāng)電機車由B段架線運行至A段時，控制箱B內(nèi)信號接收器收不到信號，控制箱B內(nèi)接觸器斷開，B段電機車架線無電，控制箱A內(nèi)信號接收器收到信號，控制箱A接觸器吸合將電纜電源引至架線A段，以此類推。當(dāng)集電弓拉下時，觸發(fā)機械開關(guān)，信號發(fā)生器不再發(fā)出信號，同理控制箱內(nèi)接觸器斷開，所有架空線均無電，控制流程圖如圖2所示。

1．2閉鎖功能

針對岔道、彎道區(qū)域以往容易發(fā)生電機車追尾的問題，取先入為主的控制方式實現(xiàn)區(qū)間閉鎖，在控制箱與相鄰控制箱之間采取電氣互鎖，實現(xiàn)不同區(qū)段間相互聯(lián)動，及時避免其他區(qū)段車輛進入機車工作區(qū)段，并結(jié)合交通指示燈，以避免追尾、撞車事故。圖3為岔道區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖，在分支巷道岔道區(qū)域?qū)崿F(xiàn)區(qū)間閉鎖，當(dāng)B段有車時，D段停電；當(dāng)A段有車時，D段停電；當(dāng)D段有車時，B、A段停電，也可以根據(jù)岔道口的實際需要進行邏輯更改。同時在停電區(qū)段設(shè)置閉鎖信號燈，閉鎖信號燈亮度高，可視距離達300m以上。在機車行駛過程中，根據(jù)信號燈顯示器顯示狀態(tài)知道前方區(qū)段是否允許通行或被占用。當(dāng)有機車占用某區(qū)段時，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進入其區(qū)段，強行禁止行駛，保證了機車運輸安全。

2電機車架線分段智能控制裝置優(yōu)勢

1）可靠性?？朔藗鹘y(tǒng)采用地線傳輸信號的方式，采用有源相控陣?yán)走_技術(shù)，在井下道軌的軌間連接不夠可靠和長距離運輸巷的情況下，仍能實現(xiàn)電機車架線安全、供電可靠。2）架線區(qū)間供電閉鎖。當(dāng)有機車占用某區(qū)段時，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進入其他區(qū)段，強行禁止行駛，提高安全可靠性，同時顯示紅燈信號禁止通行。3）減少回路損耗節(jié)能防腐。傳統(tǒng)的電機車架線供電系統(tǒng)長時間帶電，由于井下粉塵和潮濕等因素使架線對地產(chǎn)生泄漏電流，造成架設(shè)架線的巷道系統(tǒng)中的通風(fēng)管道、防塵管道、軌道等設(shè)施因泄漏電流而嚴(yán)重腐蝕，該系統(tǒng)使架線行車有電、停車停電，可有效實現(xiàn)節(jié)能防腐。4）可實現(xiàn)尾部架線長期停電。掘進系統(tǒng)的搬遷和系統(tǒng)運輸量的減少，形成了某架線區(qū)段電機車運輸量的減少或長時間沒有電機車運行，可實現(xiàn)尾部架線區(qū)域行車有電、停車停電，有效防止人員觸電事故的發(fā)生。5）應(yīng)用范圍廣?？捎糜诿旱V、金屬礦山、非金屬礦山井下無瓦斯、煤塵爆炸危險的架線電機車直線段、交叉段、彎道等區(qū)域，有效防止電機車追尾、相撞等事故發(fā)生。

3結(jié)語

通過電機車架線分段供電智能控制技術(shù)研究，并在羅山金礦二十中段主運輸巷安裝了6套架線分段智能控制裝置，穩(wěn)定運行一年以上的時間，實現(xiàn)了二十中段主運輸巷道架線供電區(qū)域全方位覆蓋和全程智能供電，克服了傳統(tǒng)采用地線傳輸信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有效地達到了架線供電可靠性。電機車分段供電智能控制減少了井下粉塵和潮濕等因素導(dǎo)致的架線對地漏電，調(diào)研結(jié)果表明一條2500m長的運輸大巷每年就可節(jié)約電費高達上百萬元［7－8］，不僅為羅山金礦節(jié)約了電費成本，而且減少了漏電對巷道系統(tǒng)中金屬管道的腐蝕。同時由于大部分架線段長時間保持在停電狀態(tài)，極大避免了工作區(qū)段井下人員的觸電事故，提高了生產(chǎn)過程中的人身安全系數(shù)。具有較好的經(jīng)濟、社會效益和推廣價值。

作者:于小燕 張?zhí)K闖 單位:山東中礦集團有限公司