矿用设备可靠性与抗干扰技术研究

田 勇

（吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022）

煤矿用电气设备在应用过程中一定要满足爆炸性气体环境下电气防爆的需求和安全标准。需要用的煤矿用电气设备在应用之前一定要完成有关机构规定的爆炸实验以及火花实验，确保其在日后使用过程中具有足够的安全性，避免矿内事故的发生。

2 煤矿用电气防爆技术

矿井下通常布满了瓦斯和爆炸性煤尘，对于人们来说危险性很大，属于爆炸性危险环境。在这一环境中火花或者高温都会很容易点燃瓦斯以及煤尘，很有可能酿成重大安全事故，带来人们的生命参禅笋是。所以在爆炸性危险环境中使用的电气设备一定是通过了特殊设计具有特殊防暴措施的设备，能够确保煤矿用电气设备在运行过程甚至是电路故障的情况下能够正常工作且不会引起火花或者高温导致爆炸。采煤机在工作过程中需要进行采煤工作面设计，起设计制造的过程必需满足煤矿的防爆要求，确保在正常活着故障的状态下都不会引起爆炸。在具体的煤矿用电气设备安全设计中主要采用两种防爆形势，隔爆式和本质安全型。其中用外壳对爆炸进行限制是嘴传统的方法，这一过程将设备导电部位放在外壳当中，而外部的可燃性气体通过部件之间进入壳内，如果内部电气导电部分发生故障点燃电火花，内壳配合棉就会将火焰和爆炸生成物立刻冷却到安全温度避免爆炸，进而实现防爆目的，这种方式成为间隙隔爆，这种设备成为隔爆型电气设备。同时对于弱电设备其电路释放电量一直处于一定范围之内，即使发生短路断路也不会引起爆炸，这种电路和设备统称为安全型电路和电气设备。同其他防爆设备相比这种设备体积小重量轻而且具有很好的防护要求。但是因为能量限制，该电路设计通常设计过程中会对电感电容的要求比较高，使用限制十分严格。

3 可靠性和抗干扰技术

采煤机一般都长时间工作于恶劣的条件当中，同时煤机和周围的很多有关协同设备都是电磁干扰源，而且干扰强度很高。这就给控制系统的抗干扰能力以及安全性能提出了很高的要求。

（1）电控系统的可靠性设计。可靠性作为一门科学在应用过程中一般同实际结合在一起，牵涉到的系统方面就是电子控制系统。电子控制系统的硬件可靠性通常在于电子电路和元器件的控制过程可靠性。要加强这些元件和电路的可靠性，首先可以建立优选元器件列表，选择量产且技术成熟的元器件，如果价格合适可以采用金属以及陶瓷密封的元器件，避免采用塑料封装元器件。除此之外可以采用降额设计来确保可靠性。降额就是指元器件实际操作应力小于允许值的设计。首先可以选择比较高额定值的原件，与此同时还可以采取一些措施确保应力不会过高。降额的方法可以提高设备可靠性在于其大多数元器件具有的失效率都随着承应力的减小而逐渐降低，如果进行降额设计则对于半导体等元器件可以起到很好的保护效果

（2）电控系统的抗干扰设计。电子系统电磁干扰的来源主要是两个方面，一方面是系统外部的电磁干扰，通常是以信号线或者电源线传导过来的干扰形势，或者是辐射进系统的干扰。另一方面是电路在工作时自身产生的干扰。要解决电磁干扰问题，主要可以通过三个方面入手：首先要切断干扰传播的途径。针对传导性干扰可以减少引线，同时对无法减少的引线进行合理布置，而如果是辐射或者耦合型传导则可以采取电磁屏蔽或者适当的接地处理；其次是强化敏感元件的干扰承受能力，具体措施可以是输入阻抗，使用触发器等方法；最后是抑制干扰源。在干扰源环节采取措施降低干扰，具体方法可以使采用屏蔽或者接地，增加滤波器并远离敏感电路等。软件设计的过程中可以采用输入信号进行数字滤波，然后重复采样，进行多值表决。这样的系统错误侦测和自动恢复可以有效增强系统的抗干扰能力。

4 矿用设备防爆型和可靠性的要求

煤矿才用的电气设备首先应当能够确保满足煤矿爆炸性气体环境中的电气防爆要求以及有关的安全标准，正常情况下就是要通过国家防爆检测以及有关机构标准的爆炸实验和安全火花试验。目前采用的极薄煤层采煤机适用于狭小空间内的采煤工作，设计高度通常只有半米，这就导致机内设备空间狭小，而同时设备人员较多，机器一旦失控就会造成不可挽回的巨大损失。由于机器故障导致停机的时候，如果不能进行快捷方便的检修，每天带来的经济损失可能高达数万。因而着就怼控制系统的设计以及其可靠性、抗干扰性提出了严格要求。在控制系统的设置当中，必需要采用一定的容错设施，确保操作出现问题也不会带来安全性问题。针对薄煤层采煤机当前工作时伴随距略震动的现状，需要联合电控系统减震的措施以及抗震强度要求等进行解决，比如可以调控控制系统电路板大小以及电控盒安装方式等。

5 结束语

随着新能源发展，人们对矿用设备的的可靠性和安全性提出了更严格的限制条件，用于煤矿的特殊电气防爆技术应当采用间隙防爆或者本质安全电器电路等确保矿用设备在煤矿粉尘中的安全性。同时保证采煤机在恶劣条件下长时间工作不会受到电子干扰。矿用设备的可靠性和抗干扰技术的提高迫在眉睫，需要各方面有关人士共同努力。

[1] 邵明杰.矿用永磁固封式真空断路器操作机构控制系统的设计.矿山机械，2015（6），126-129.

[2] 贾绍文，顾凯.电子设备中嵌入式单片机系统抗干扰技术研究.航空电子技术，2004，35（3），48-51.

[3] 陈海亮，杨维国，王磊.煤矿井下自动化系统抗干扰技术研究与应用.河南科技，2014（7），127-127.

[4] 段利君，严祯荣.嵌入式机电设备电控系统的抗干扰技术.价值工程，2011，30（22），44-45.

[5] 孙晓磊.矿用电机驱动变频器电磁兼容及其安全性关键技术研究.华北科技学院，2015.

[6] 姚钰鹏.矿山电力设备数字化综合保护系统技术研究.鲁东大学，2013.