李泽宇

（晋能控股煤业集团马脊梁矿， 山西 大同 037000）

1 冷却水系统存在的问题分析

晋能控股煤业集团马脊梁矿MG400/930-WD 型采煤机截割电机在工作过程中易发热，为防止截割电机因过高温度导致电机故障影响正常生产，对截割电机设置采用冷却水实现降温冷却处理，从而实现对截割电机的保护。尽管对采煤机截割电机采取了冷却水降温冷却处理，但是该MG400/930-WD 型采煤机截割电机烧毁故障仍时常发生，从2020 年1 月—2021年1 月的统计结果来看，故障发生了12 起，问题较为严重。对发生烧毁故障的截割电机进行拆解分析可知，发生截割电机烧毁故障的主要原因为：在冷却水的流量偏小或冷却水的水压偏低的情况下，采煤机司机认为该情况对截割电机的工作没有影响，从而导致截割电机在继续工作的情况下电动机绝缘性能下降，继而发生接地甚至烧坏事故的发生。

从工作实践来看，采煤机司机对于冷却水流量偏小或冷却水水压偏低的情况很容易忽视，针对这一情况，马脊梁矿技改科针对性地设计了截割电机冷却水保护装置，可以有效保护截割电机冷却水系统的正常运行，让冷却水正常实现降温冷却处理，保护截割电机正常工作[1-3]。

2 冷却水保护装置的设计分析

2.1 结构分析

为保护电机正常运行，针对性地设计了电机冷却水保护装置，其结构如图1 所示，主要包括喷雾系统、牵引电动机水套、调高电动机水套、截割电机水套、水流压力传感器、声光报警器、摇臂水套、水分配阀等部件组成。冷却水保护装置的基本工作原理为：通过采集截割电机的温度信号，来对冷却水的水流流量进行有效调节，实现对截割电机的降温保护。

图1 截割电机冷却水保护装置结构示意图

从图1 可知，设计的冷却水路保护装置包括进水入水分配阀，在该位置处水分配阀的水路一共分出5路。第一路不减压，直接进入到左内喷雾系统；第二路不减压，直接进入到右内喷雾系统；第三路和第四路基本一致，分别都进入截割电动机、水流压力传感器、摇臂、外喷雾，喷向煤壁；第五路通过三通分开两路，一路连接水流压力传感器、调高电动机、左牵引电动机、单喷嘴，喷向煤壁，另一路连接水流压力传感器、右牵引电动机、单喷嘴，喷向煤壁。内喷雾进水压力设置为4 MPa，外喷雾通过水分配阀进行减压进入外喷雾的出水压力设置为1.5 MPa。

在冷却水路保护装置当中，水流压力传感器可以实时采集冷却水系统中的压力数据，同时传递到PLC控制系统当中，经PLC 控制系统的分析和处理，下达相对应的动作指令，从而可以实现对采煤机截割电机的安全预警和安全保护。

2.2 冷却水保护装置的工作过程分析

1）采煤机司机先开冷却水，并设定相应的水流量和水流压力之后，才能启动采煤机。采煤机启动后，通过水流压力传感器对冷却水的流量及压力情况进行监测，通过开关量反馈到PLC 控制系统当中。

2）采煤机割煤系统（即割煤电机）在工作过程中，基于环境因素冷却水系统会发生冷却水的流量偏小或冷却水的水压偏低的情况，此时割煤电机冷却水保护装置中的水流压力传感器即可采集到相应信息，并传递到PLC 控制系统中对其进行分析处理，由声光报警器进行预警。采煤机司机此时应该立即停机，对冷却水系统的水路进行检查，对冷却水阀门是否完全打开、冷却水管密封性是否良好、水管是否发生挤破等问题进行详细的检查，从而查找出冷却水流量及水压偏小的原因，并根据问题及时进行维修处理，保障冷却水系统的正常运行。声光报警器会持续报警3 min，在该时间内，采煤机司机应该停止采煤机的工作，否则3 min 后，PLC 控制系统会发出指令，自动切断采煤机电源停止采煤机工作。冷却水保护装置PLC控制系统的程序运行情况，如图2 所示。

图2 冷却水保护装置PLC 控制系统的程序运行示意图

3 冷却水保护装置的应用及效果分析

3.1 实践应用

冷却水保护装置完成设计后，在MG400/930-WD型采煤机（图3）上进行了安装改造和调试。

图3 MG400/930-WD 型采煤机及截割电机示意图

从2021 年1—12 月，经冷却水保护装置改造后的MG400/930-WD 型采煤机在薄煤层工作面进行了实践应用，采煤机整体工作情况良好，截割电机无一起因冷却水系统而导致的烧毁故障发生。

3.2 效果分析

MG400/930-WD 型采煤机经冷却水保护装置改造后，能有效保障截割电机的安全，从而保障采煤机的开采安全，应用效果理想，为该煤矿创造了较好的安全经济效益，主要表现在以下几个方面[4-6]。

1）安全性较好。在截割电机安装了冷却水保护装置后，可以根据水流压力传感器采集到冷却水的流量和水压，经PLC 控制系统有效避免截割电机过热而引起内部短路出现烧坏事故，安全性较好。

2）经济性较好。冷却水保护装置应用后，截割电机维修和保养的费用对比之前降低了80%，改造投入费用在6 个月内即可收回成本。同时有效提高了设备的运行效率，降低了煤矿的开采成本。

3）具有可推广性。冷却水保护装置的安装和使用没有特殊条件，可以在不同型号采煤机的截割电机上进行改造安装，具有可推广性，具有较好的市场推广价值。

4 结语

在马脊梁矿MG400/930-WD 型采煤机机械化采煤过程中，截割电机常因过热导致烧毁故障，主要原因在于冷却水的流量偏小或冷却水的水压偏低，但是在该情况下如果采煤机司机仍继续让采煤机进行工作，容易导致事故发生。为有效解决采煤机冷却水量和压力不足而发生的截割电机烧坏事故，提供了一种冷却水保护装置，实践应用效果表明，经冷却水保护装置改造后的MG400/930-WD 型采煤机整体运行稳定，无一起因冷却水原因导致的截割电机烧毁故障事故发生，安全经济效益显著。