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矿井监控与通信设备电磁兼容性试验的严酷等级

【阿里巴巴冶金】摘 要 依据矿井监控与通讯的特别环境,选择了矿井监控与通讯装备电磁兼容性实验的严酷等级,并在煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》中采纳。

  要害词 监控 通讯 电磁兼容性 严酷等级

Harsh Classification on Electromagnetic Compatible Test of Mine Monitoring and Communication Equipment

  According the special environment in the mine, a harsh classification on electromagnetic compatible test of mine monitoring and communication equipment was selected in this paper and is applied in the coal industrial standard - “General Technical Conditions of Coal Mine Information Transmission Device”. (1) A max. output power of a mine wireless communication equipment is limited by the intrinsic safe flame proof, an equipment volume, weight and others. Therefore the radiant electromagnetic field environment should be considered as a second class medium electromagnetic radiant environment. (2) The mine monitoring and communication equipment generally is a intrinsic safe or composite flame proof electric equipment. The intrinsic safe flame proof circuit and conducting wire should be isolated with non intrinsic safe flame proof circuit and conducting wire and should have a grounding device. A harsh classification of an electric rapid transient pulse group test for the mine monitoring and communication equipment should be considered as a third class. (3) To prevent static electricity discharging to cause a mine gas and coal dust explosion, all electric equipment used in underground mine should have a static electricity proof measure. It is necessary to have a requirement of a static electricity discharge proof for the mine monitoring and communication equipment. The harsh classification of the mine surface monitoring and communication equipment should be a third class.

  随着煤炭高产、高效、安全生产技能的推广利用,采煤、运输等装备的功率越来越大,监控与通讯装备不断增多,这些装备发生的电磁干扰使矿用电子产品处于严酷的电磁环境中。为保证矿井监控与通讯等电子装备的正常工作,而又不对环境或其他电子装备造成干扰,矿井监控与通讯等电子装备应具备电磁兼容性。为保证矿井监控装备的电磁兼容性,在笔者主持制订的煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》中,对监控装备的电磁兼容性进行了请求,并规定了辐射电磁场、电快速瞬变脉冲群和静电放电实验的实验严酷等级,这同样实用于矿井通讯装备。

1 辐射电磁场

  透地通讯、漏泄通讯、感应通讯等矿井无线通讯装备辐射的电磁场往往会干扰矿井监控与通讯等电子装备的正常工作。辐射电磁场实验就是考查电子装备抗人为发生的持续电磁场辐射的才能。当然,矿用架线电机车发生的电火花、大型机电装备启/停发生的寄生辐射也会干扰矿井监控与通讯等电子装备的正常工作,但这种干扰重要表示为传导干扰,这将在电快速瞬变脉冲群中斟酌。当然,用于抗持续电磁辐射的抗干扰办法同样也能减少矿用架线电机车发生的电火花、大型机电装备启/停发生的寄生辐射等干扰的影响。

  辐射电磁场环境是按电磁场的强度(V/m)判断的。文献[1]将辐射电磁场严酷等级划分为1、2、3和X级,频率范畴为:27~500 MHz。1级为低级电磁辐射环境(如距本地无线电/电视台1 km以远处和小功率无线电话机左近的处所),实验场强为1 V/m。2级为中等电磁辐射环境(如靠近便携式无线电话机,但距离大于1 m的处所),实验场强为3 V/m。3级为严酷的电磁辐射环境(如靠近大功率无线电话的操纵装置的处所),实验场强为10 V/m。X级为更严酷的电磁辐射环境,实验场强由用户和制作厂约定或制作厂自定。

  煤矿井下具有甲烷等可燃性气体和煤尘,无线通讯装备必需是防爆型电气装备,并宜采纳安全性能好、体积小、重量轻、成本低的本色安全型防爆办法。因此,矿井无线通讯装备的最大输出功率受本色安全防爆限制,不会大于25 W。由于井下空间狭窄,请求基站等无线通讯的固定装备体积小,因此,无线通讯的固定装备的功率低,一般不大于5 W。由于矿工需携带自救器、矿灯、瓦斯便携仪等必备器材在上下不平的井下巷道行走数千米,因此请求无线电话的体积、重量及发射功率小,一般不大于3 W。因此,矿井的辐射电磁场环境应按2级中等电磁辐射环境斟酌。笔者在编制完成的煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》中将电磁辐射环境选为2级。

2 电快速瞬变脉冲群

  采煤机、输送机等大型机电装备启/停和架线电机车火花将会在矿井监控与通讯等电子装备的电源线、操纵线和信号线上发生脉冲干扰。电快速瞬变脉冲群实验就是考查耦合到电子装备电源线、操纵线和信号线上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群实验。文献[1]将实验严酷等级分为1、2、3、4和X级。

  1级为采纳了良好的维护办法的具有良好维护的环境(如盘算机房),其特性是:① 开关操纵线路中的电快速瞬变脉冲群被整个克制;②交直流电源线与来自属于高一级严酷等级的其他环境的信号线分别;③电源采纳滤波维护方法,电源线屏蔽层两端接地。

  2级为采纳了维护办法的受维护环境(如工厂和电厂的操纵室或终端室),其特性是:①由继电器(无接触器)切换的操纵线路上的电快速瞬变脉冲群被部分克制;②整个线路与属于较高严酷环境等级的线路分别;③无屏蔽的电源线和操纵线与信号线和通讯线分别。

  3级为采纳了必定维护办法的典范的工业环境(如工业历程装置、电厂和露天高压变电所的继电器房等),其特色如下:①由继电器(无接触器)切换的操纵线路上的电快速瞬变脉冲群没有被克制;②线路与属于较严酷环境的其他线路分别不完美;③电源、操纵、信号和通讯线采纳专用电缆;④有导电管道、电缆槽的接地导体(衔接维护接地体系)和接地网供应的接地体系。

  4级为无维护办法的严酷工业环境(如电站、露天高压变电站和工作电压达500 kV的气体绝缘的配电装置等未采用特别安装办法的工业历程装备等),其特色如下:①由继电器和接触器切换的操纵和电源线路对快速瞬变脉冲群无克制;②线路与其他属于较高严酷环境等级的线路不分别;③电源、操纵、信号和通讯电缆之间不分别;④操纵和信号线路共用多芯电缆。

  X级为需加以剖析的特别环境,可依据干扰源与装置的电路、电缆、线路等电磁分别的优劣以及装置的质量采纳高于或低于上述等级的环境。

  矿井监控与通讯装备一般为本色安全型防爆电气装备(或本色安全型与其他防爆型式复合的防爆电气装备)。为保证本色安全型电气装备的防爆性能,本安防爆电路和导线与非本安防爆电路和导线隔离,并设接地装置。常用的隔离办法有:①变压器电磁隔离;②多级限压与限流(或稳压、恒流);③光电耦合器光电隔离;④安全栅隔离;⑤本安电路导线与非本安电路导线分别,并离开部署以及本安电路电缆与非本安电路电缆分别,并离开部署等。

  这些用于本安防爆隔离的办法对克制电快速瞬变脉冲群也有作用。因此,矿井监控与通讯装备的电快速瞬变脉冲群实验严酷等级应按3级斟酌。笔者在编制完成的煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》中,电快速瞬变脉冲群实验严酷等级选为3级。

3 静电放电

  为防止静电放电引起井下瓦斯和煤尘爆炸,用于井下的电气装备均具有防静电办法,例如:采纳塑料外壳的装备,应能防止正常工作时外壳积累危险静电,其塑料外壳表面的绝缘电阻应不大于1×109 Ω,并且由于煤矿井下有淋水、潮湿,因此,工作在煤矿井下的电气装备没有必要对静电放电再进行请求。

  但工作在地面调度室、晋升机房、空压机房、主扇风机房、变电所等环境的装备,由于环境相对湿度较低,并使用无防止静电积累的塑料外壳和人造纤维地毯等,当操作人员在地毯上走动或操作人员衣服与座椅摩擦将会发生静电。这些静电积累到必定水平时就会产生静电放电,影响装置的正常工作,甚至会毁坏电子元件。因此,工作在地面的矿用电子装备应对装置的静电放电进行请求。

  为考查电子装备的静电放电请求,文献〔3〕将实验严酷等级分为4级。1级为相对湿度最低为35%,抗静电织物的环境;2级为相对湿度最低为10%,抗静电织物的环境;3级为相对湿度最低为50%,人造纤维的环境;4级为相对湿度最低为10%,人造纤维的环境。由于煤矿地面环境最低相对湿度一般不会低于50%,但有可能使用人造纤维地毯,操作人员也会穿着人造纤维服装。因此,煤矿地面监控与通讯装备的静电放电实验严酷等级应选为3级。笔者在编制完成的煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》中,静电放电实验严酷等级选为3级。

4 电浪涌

  煤矿很多在山区,而山区又是雷击事件多发地域。在我国,雷击矿井监控体系的事故屡有产生。依据用户的请求,笔者在制订煤炭行业尺度《煤矿安全生产监控体系通用技能请求》,对体系防雷提出了请求“体系应具有防雷办法,防止雷电击毁装备,引起井下瓦斯爆炸”[4]。电浪涌实验就是模仿电子装备在遭遇雷击或输电线路开关动作所造成的电压和电漂泊涌对电子装备的影响。

  迄今为止,我国还没有正式公布该方面的尺度。因此,笔者在制订煤炭行业尺度《煤矿用信息传输装置通用技能条件》时,没有规定实验的严酷等级,只提出了该方面的请求,待有关国度尺度公布后再修订。

* 高级学校博士学科点专项科研基金赞助项目;煤炭科学基金赞助项目。

作者简介 孙继平 1958年生,教授,博士生导师,1988年于中国矿业大学北京钻研生部获博士学位,长期从事矿井监控与通讯方面的教学和科研工作,出版专著3部、译著1部,公开发表论文50余篇。地址:北京市学院路丁11号,邮码:100083。

作者单位:中国矿业大学(北京校区)

参考文献

 1 国度技能监视局.GB/T13926.3-92工业历程测量和操纵装置的电磁兼容性辐射电磁场请求.北京:中国尺度出版社,1994

 2 国度技能监视局.GB/T13926.4-92工业历程测量和操纵装置的电磁兼容性电快速瞬变脉冲群请求.北京:中国尺度出版社,1994

 3 国度技能监视局.GB/T13926.2-92工业历程测量和操纵装置的电磁兼容性静电放电请求.北京:中国尺度出版社,1994

 4 孙继平.矿井安全生产监控体系重要性能与技能指标.煤矿设计,1998(12)

 5 孙继平.《煤矿用信息传输装置通用技能请求》重要内容的判断.煤矿主动化,1998(2)