《GB/T35060.4-2021滾筒采煤機通用技術條件

第4部分:電氣控制系統(tǒng)》

專題研究報告目錄智能開采浪潮下,電氣控制系統(tǒng)如何錨定安全與效率雙核心?——標準核心定位與時代價值深度剖析極端工況下穩(wěn)如磐石?電氣控制系統(tǒng)環(huán)境適應性的設計密碼與驗證方案安全紅線不可破!電氣控制系統(tǒng)保護功能的分級設計與實戰(zhàn)應用指南智能化升級中如何兼顧合規(guī)性?標準下電控系統(tǒng)的調試與驗收關鍵流程綠色開采成剛需,電控系統(tǒng)節(jié)能要求如何推動采煤機低碳轉型?從硬件到軟件的全維度規(guī)范,哪些技術指標筑牢采煤機“神經中樞”?——標準技術要求的專家視角解讀數(shù)據(jù)驅動未來開采?標準中通信與數(shù)據(jù)交互要求如何適配工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)趨勢從研發(fā)到報廢的全生命周期管理,標準如何規(guī)范電氣控制系統(tǒng)的質量控制?運維成本降低50%的秘訣?基于標準的電氣控制系統(tǒng)維護與故障診斷體系對標國際與自主創(chuàng)新并行,標準引領下我國采煤機電控系統(tǒng)的發(fā)展路智能開采浪潮下，電氣控制系統(tǒng)如何錨定安全與效率雙核心？——標準核心定位與時代價值深度剖析標準出臺的行業(yè)背景：破解采煤機電控系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸隨著煤炭行業(yè)智能化轉型加速，滾筒采煤機作為核心裝備，其電氣控制系統(tǒng)的短板日益凸顯。此前，不同廠家電控系統(tǒng)接口不統(tǒng)一、安全防護等級參差不齊、智能功能與實際工況脫節(jié)等問題，導致設備兼容性差、運維成本高、安全事故風險增加。GB/T35060.4-2021的出臺，正是針對這些痛點，構建統(tǒng)一技術規(guī)范，為電控系統(tǒng)發(fā)展劃定方向，推動采煤裝備從“機械化”向“智能化”平穩(wěn)過渡。（二）核心定位解析：安全為基、效率為綱的雙重價值導向標準明確將“安全”作為電控系統(tǒng)的首要準則，要求從電路設計、防護措施到故障響應，全環(huán)節(jié)規(guī)避觸電、過載等風險。同時，以“效率提升”為核心目標，通過規(guī)范智能控制算法、數(shù)據(jù)處理能力等要求，助力采煤機實現(xiàn)自動化截割、自適應調高等功能。這種“安全兜底、效率優(yōu)先”的定位，既契合煤礦生產“安全第一”的原則，又滿足行業(yè)降本增效的現(xiàn)實需求。（三）時代價值：為智能開采提供標準化“神經中樞”支撐在“碳達峰、碳中和”與“智能化礦山建設”雙重戰(zhàn)略下，標準的時代價值體現(xiàn)在三方面：一是統(tǒng)一技術語言，降低不同廠家設備的協(xié)同成本；二是規(guī)范智能功能開發(fā)，避免技術同質化競爭；三是提升電控系統(tǒng)可靠性，為無人化開采、遠程操控等新型作業(yè)模式提供核心保障，推動煤炭行業(yè)向安全、高效、綠色方向轉型。12、從硬件到軟件的全維度規(guī)范，哪些技術指標筑牢采煤機“神經中樞”？——標準技術要求的專家視角解讀硬件系統(tǒng)：機械結構與電氣性能的雙重剛性指標標準對電控系統(tǒng)硬件的要求覆蓋結構與性能。結構上，規(guī)定外殼防護等級不低于IP54，適應煤礦潮濕、多塵環(huán)境；電氣性能上，明確電源波動適應范圍為額定電壓的85%-110%，控制器響應時間不超過100ms。這些指標從物理防護到運行穩(wěn)定性，為硬件筑牢“防護墻”，確保極端工況下系統(tǒng)不癱瘓。（二）軟件系統(tǒng)：智能算法與程序可靠性的精準規(guī)范軟件方面，標準聚焦算法與可靠性。要求具備截割阻力自適應算法，能實時調整截割參數(shù)；程序需通過1000次啟停測試無異常，數(shù)據(jù)存儲周期不少于30天。同時，規(guī)范軟件升級流程，避免非法升級導致系統(tǒng)紊亂。這為軟件劃定“紅線”，平衡智能功能與運行穩(wěn)定性。（三）接口與連接：設備協(xié)同的標準化“橋梁”1接口要求是系統(tǒng)協(xié)同的關鍵。標準規(guī)定通信接口采用RS485或EtherCAT協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps；接線端子需具備防松脫結構，插拔壽命不低于500次。統(tǒng)一接口標準打破設備間的“信息孤島”，實現(xiàn)采煤機與刮板輸送機、液壓支架等設備的無縫協(xié)同。2、極端工況下穩(wěn)如磐石？電氣控制系統(tǒng)環(huán)境適應性的設計密碼與驗證方案環(huán)境適應性的核心設計要求：靶向應對煤礦復雜場景煤礦井下高溫、高濕、高振動的環(huán)境對電控系統(tǒng)是嚴峻考驗。標準明確系統(tǒng)需在-20℃-40℃溫度范圍穩(wěn)定運行，相對濕度95%（25℃)無凝露時正常工作，能承受10-500Hz、加速度10m/s2的振動。設計上要求采用耐高溫元器件、密封式接線盒，從源頭提升環(huán)境耐受性。12（二）抗干擾設計：電磁與機械干擾的雙重屏蔽策略01干擾是系統(tǒng)運行的“隱形殺手”。標準要求電控系統(tǒng)具備電磁屏蔽能力，輻射騷擾限值不超過30dBμV/m；采用雙絞線傳輸信號、電源模塊加濾波電容等措施，抵御電磁干擾。機械干擾方面，通過減震支架固定控制器，減少振動對元件的影響，確保信號傳輸穩(wěn)定。02（三）環(huán)境適應性驗證：模擬工況的全流程測試方案標準規(guī)定環(huán)境適應性需通過模擬測試驗證：高低溫測試需在極限溫度下連續(xù)運行48小時；濕度測試采用交變濕熱試驗，周期96小時；振動測試按正弦掃頻方式進行，覆蓋常用頻率范圍。只有通過全流程測試，系統(tǒng)方可投入使用，確保實際工況下的可靠性。、數(shù)據(jù)驅動未來開采？標準中通信與數(shù)據(jù)交互要求如何適配工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)趨勢通信架構：從點對點到網(wǎng)絡化的升級路徑01標準推動電控系統(tǒng)通信從傳統(tǒng)點對點向網(wǎng)絡化轉型。要求采用分層通信架構，現(xiàn)場設備層、控制層、監(jiān)控層各司其職；控制層與監(jiān)控層通信采用光纖傳輸，避免電磁干擾，傳輸距離不低于10km。這種架構為數(shù)據(jù)高效傳輸提供支撐，適配工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)需求。02（二）數(shù)據(jù)交互：核心數(shù)據(jù)的采集范圍與傳輸規(guī)范01數(shù)據(jù)交互要求聚焦“采得全、傳得準”。標準明確需采集的核心數(shù)據(jù)包括電機電流、截割速度、油溫等20余項參數(shù)，數(shù)據(jù)更新周期不超過100ms；傳輸過程中采用CRC校驗，確保數(shù)據(jù)準確率不低于99.9%。規(guī)范的數(shù)據(jù)交互為遠程監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析提供高質量數(shù)據(jù)源。02（三）與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的適配性：標準化數(shù)據(jù)助力智能決策A標準通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與通信協(xié)議，使電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)能直接接入煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。要求數(shù)據(jù)采用JSON或XML格式存儲，支持與主流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對接。這一設計打破數(shù)據(jù)壁壘，讓電控系統(tǒng)成為智能礦山數(shù)據(jù)鏈的關鍵節(jié)點，為生產調度、預測性維護等智能決策提供支撐。B、安全紅線不可破！電氣控制系統(tǒng)保護功能的分級設計與實戰(zhàn)應用指南保護功能分級：基于風險等級的精準防護體系標準將保護功能分為三級：一級針對人身安全，如漏電保護需在50ms內切斷電源；二級針對設備核心部件，如電機過載保護動作值設定為額定電流的1.2倍；三級針對系統(tǒng)運行，如電壓異常保護需發(fā)出預警并調整運行參數(shù)。分級設計實現(xiàn)風險的精準防控，避免過度保護或保護不足。（二）核心保護功能解析：從預警到停機的全鏈條響應01核心保護功能涵蓋電氣與機械層面。電氣上，包括漏電、過流、過壓、欠壓保護；機械上，包括截割部過載、牽引部堵轉保護。標準要求保護功能具備“預警-干預-停機”的全鏈條響應機制，如過載時先降速預警，10秒內未緩解則停機，最大限度減少損失。02（三）實戰(zhàn)應用要點：保護參數(shù)的動態(tài)調整與定期校驗A實戰(zhàn)中，需結合工況動態(tài)調整保護參數(shù)，如薄煤層開采時降低截割過載保護閾值。標準要求每月對保護功能進行校驗，采用專用儀器測試漏電保護動作時間、過載保護動作值等，確保保護功能始終處于有效狀態(tài)。同時，規(guī)范故障記錄與分析流程，為優(yōu)化保護參數(shù)提供依據(jù)。B、從研發(fā)到報廢的全生命周期管理，標準如何規(guī)范電氣控制系統(tǒng)的質量控制？研發(fā)階段：設計評審與原型測試的剛性要求A研發(fā)階段，標準要求進行三次設計評審：方案設計評審聚焦技術可行性，詳細設計評審關注指標落地，樣機評審驗證性能達標。原型測試需覆蓋環(huán)境適應性、保護功能等全維度指標，測試報告需包含200小時連續(xù)運行數(shù)據(jù)。這從源頭把控質量，避免研發(fā)缺陷流入生產環(huán)節(jié)。B（二）生產階段：元器件選型與工藝過程的雙重管控01生產環(huán)節(jié)，標準規(guī)范元器件選型與工藝。要求關鍵元器件（如控制器、接觸器）需通過煤礦安全認證；工藝上，規(guī)定焊接點拉力不低于5N，接線端子擰緊力矩符合規(guī)范。同時，實施批次抽樣檢測，每批次抽取5%樣機進行全性能測試，確保生產一致性。02（三）報廢階段：環(huán)保與信息安全的雙重處置規(guī)范01報廢時，標準要求進行環(huán)保與信息安全處置。電子元器件需分類回收，含鉛、汞等有害物質的元件交由專業(yè)機構處理；存儲設備需進行數(shù)據(jù)清除，采用物理銷毀或多次覆寫方式，防止生產數(shù)據(jù)泄露。同時，要求記錄報廢系統(tǒng)的使用年限、故障歷史，為產品迭代提供數(shù)據(jù)支撐。02、智能化升級中如何兼顧合規(guī)性？標準下電控系統(tǒng)的調試與驗收關鍵流程調試流程：從單機到聯(lián)機的階梯式驗證調試分單機與聯(lián)機兩個階段。單機調試需測試控制器、傳感器等部件的性能，如校準位移傳感器誤差不超過±0.5%；聯(lián)機調試重點驗證系統(tǒng)協(xié)同性，如采煤機與液壓支架的跟機速度匹配度。標準要求調試過程全程記錄，調試合格后方可進入試運行階段。（二）驗收核心指標：量化評估系統(tǒng)是否達標01驗收指標涵蓋性能、安全、可靠性等維度。性能上，牽引速度調節(jié)精度不低于±0.1m/min，截割功率控制誤差小于5%；安全上，保護功能動作準確率100%；可靠性上，平均無故障運行時間（MTBF）不低于2000小時。驗收需由第三方機構參與，確保結果客觀公正。02（三）智能化功能合規(guī)性驗證：平衡創(chuàng)新與標準的邊界01智能化升級中，新增功能（如AI截割路徑規(guī)劃）需通過合規(guī)性驗證。標準要求智能化功能不得降低安全性能，如自主截割時保護功能響應時間需縮短20%；同時，需提供功能測試報告，證明其符合標準的核心指標。這既鼓勵創(chuàng)新，又避免因技術盲目應用帶來風險。02、運維成本降低50%的秘訣？基于標準的電氣控制系統(tǒng)維護與故障診斷體系預防性維護：基于標準的周期與內容規(guī)范標準構建了分級預防性維護體系：日常維護（每日）檢查接線松動、指示燈狀態(tài)；定期維護（每月）清潔控制器、校準傳感器；年度維護（每年）檢測絕緣性能、更換老化元器件。明確的維護周期與內容，避免過度維護，同時及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，降低突發(fā)停機成本。（二）故障診斷：從經驗判斷到數(shù)據(jù)驅動的升級01標準推動故障診斷向數(shù)據(jù)驅動轉型。要求系統(tǒng)具備故障自診斷功能，能定位故障部件到模塊級，診斷準確率不低于95%；同時，支持通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行遠程診斷，上傳故障數(shù)據(jù)供專家分析。診斷流程需遵循“癥狀采集-數(shù)據(jù)分析-定位故障-解決方案”的規(guī)范，提升診斷效率。02（三）運維成本控制：標準化流程與備件管理的雙重助力標準化運維流程減少人為失誤，降低維護成本；統(tǒng)一備件規(guī)格（如接口、安裝尺寸）使備件通用性提升，減少庫存成本。標準要求建立運維成本臺賬，記錄維護時間、備件消耗等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析優(yōu)化維護計劃，實現(xiàn)運維成本的精準控制，助力企業(yè)降本增效。12、綠色開采成剛需，電控系統(tǒng)節(jié)能要求如何推動采煤機低碳轉型？節(jié)能核心指標：量化規(guī)范系統(tǒng)能耗水平01標準明確電控系統(tǒng)的節(jié)能指標：在額定負載下，電源轉換效率不低于90%；待機功耗不超過額定功率的5%；牽引系統(tǒng)能耗調節(jié)精度不低于±2%。這些量化指標為節(jié)能設計劃定目標，推動企業(yè)從“被動節(jié)能”向“主動節(jié)能”轉變，契合綠色開采需求。02（二）節(jié)能技術路徑：從硬件優(yōu)化到智能控制的多維發(fā)力01節(jié)能技術涵蓋多維度：硬件上，采用高效永磁電機、低功耗控制器，降低基礎能耗；軟件上，通過智能算法動態(tài)調整運行參數(shù)，如輕載時自動降低電機轉速；系統(tǒng)層面，實現(xiàn)能量回收，將制動能量轉化為電能反饋至電網(wǎng)。標準對這些技術路徑的應用進行規(guī)范，確保節(jié)能效果穩(wěn)定。02（三）低碳轉型價值：從單設備節(jié)能到全礦減排的延伸電控系統(tǒng)節(jié)能直接推動采煤機能耗降低15%-20%，按一臺采煤機日均運行16小時計算，年可節(jié)電約10萬度。同時，標準要求能耗數(shù)據(jù)接入煤礦碳排放統(tǒng)計系統(tǒng)，為全礦碳足跡核算提供依據(jù)。這種從單設備到全礦的節(jié)能延伸，助力煤炭行業(yè)實現(xiàn)“低碳開采”目標。12、對標國際與自主創(chuàng)新并行，標準引領下我國采煤機電控系統(tǒng)的發(fā)展路徑國際對標：差距分析與技術借鑒方向1與國際先進標準相比，我國在智能算法、可靠性設計上仍有差距。如德國西門子采煤機電控系統(tǒng)MTBF達5000小時，我國主流產品為2000-3000小時。標準鼓勵借鑒國際經驗，如引入功能安全標準IEC61508的理念，提升系統(tǒng)安全等級；同時，保留我國在適應性設計上的優(yōu)勢，形成差異化競爭力。2（二）自主創(chuàng)新：核心技術突破的重點領域01自主創(chuàng)新聚焦三大領域：一是核心芯片，研發(fā)適應煤礦環(huán)境的高可靠性控制器芯片，