井下风门双电源自动控制开关设计分析.pdf

2020 年第 6 期2020 年 6 月 近些年，随着矿井生产数字化水平的不断提升， 井下风门的操控逐渐由人力操控转变为智能自动化操 控。目前，矿井生产中应用最多的风门控制方式为单 电源防爆自动风门控制系统，但这种系统在使用过程 中经常出现因停电而无法有效运转的情况，对整个生 产作业的安全开展造成了巨大的影响。有鉴于此，开 展针对性的优化设计，设计应用于风门操控的双电源 自动开关，对于提升矿井生产作业的安全意义重大。 1风门自动控制开关的作用分析 在井下通风系统中，风门作为布设于井下进回风巷 道联络巷中的关键设施，既能充当行人过车通道，关键 时期还能隔断风流，提升作业安全性。一般来说，在井 下行人或车辆通行较少的区域，只需构筑普通风门即 可，不过针对通行频率较高的主运输巷道而言，就必须 增设智能控制的防爆风门。安装自动风门后，可以大幅 缩减作业人力成本，还能够规避人为因素造成的安全风 险。而对于自动风门的安装而言，其控制开关作为操 控该设备的主要组件，对风门最终功能的发挥至关重 要[1-2]。图 1 即为风门自动控制系统结构示意图。 2风门双电源自动控制开关原理分析 为了确保所涉及隔爆型风门双电源自动控制开关 能够符合井下生产作业的需求，充分考虑了井下风门 控制开关机械构造、电气原理等诸多因素。图 2 即为 风门双电源自动控制开关内部接触装置结构示意图。 通过该控制系统，不仅能够实现风门控制电源的自动切 换，还可以通过配设的液晶显示装置展示设备运行的实 时状态，同时系统还配设有网络接口，能够就近接入矿 井工业环网中，实现远程操控[3]。 1、3.风门外红外感应装置；2、4.风门内红外感应装置；5、7.风门开到 位感应装置；6、8.风门关到位感应装置；9、10.风门；M1、M2.电机。 图 1风门自动控制系统结构示意图 KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6.开关。 图 2风门双电源自动控制开关内部接触装置结构示意图 2.1风门双电源自动控制开关原理分析 分析图 2 可知，在自动控制开关作业时，首先开启 上腔接通双电源，并对其实施电源合相，从而规避电源 因不同相序而出现故障的问题。接下来，手动闭合开关 收稿日期2020-04-14 作者简介梁倩楠，1990年生，女，山西左云人，2014年毕业于中 北大学信息商务学院电气工程及其自动化专业，助理工程师。 井下风门双电源自动控制开关设计分析 梁倩楠 （ 大同煤矿集团机电装备天晟电气有限公司，山西 大同 037000 ） 摘要 以井下风门双电源自动控制开关设计为对象开展探究，在分析风门自动控制开关所发挥作用的基础上，对自 动风门双电源控制开关原理做出全面分析，并对风门双电源自动开关结构设计做出总结探究，希望能够为其他矿井相关 工作的开展提供借鉴和参考。 关键词 煤矿；风门；自动控制开关；结构设计 中图分类号 TD726文献标识码 A文章编号 2095-0802-202006-0096-02 Design and Analysis of Double Power Automatic Control Switch for Underground Air Door LIANG Qiannan Mechanical and Electrical Equipment Tiansheng Electric Co., Ltd., Datong Coal Mine Group, Datong 037000, Shanxi, China Abstract This paper discussed the design of the double power automatic control switch for the underground air door. Based on the analysis of the function of the automatic control switch for the air door, it made a comprehensive analysis of the principle of the double power supply control switch of the automatic air door, and made a summary and exploration of the structure design of the double power supply automatic switch for the air door, hoping to provide reference for other mine related work. Key words coal mine; air door; automatic control switch; structure design （总第 177 期） 技术研究 风门自动控制开关 5697810 1 234 M2M1 1号风门电机正转KM3 1号风门电机反转KM4 2号风门电机正转KM5 2号风门电机反转KM6 1路电源 KM1 2路电源 KM2 电源转 换模块 PLC控 制模块 双电源控 制回路 96 2020 年第 6 期2020 年 6 月 能源知识 KM1 和 KM2，同时在控制软件中设置电源 1 为作业电 源，电源 2 为备用电源。各个接触装置彼此间采用机 械互锁或电气互锁的方式进行闭锁控制，因此，不会 发生任意 2 个开关同时合闸的情况，以最大程度提升 作业安全。 2.2风门双电源自动控制开关作业流程分析 双电源自动切换a 在同一时段，2 个电源只有一 个负责供电，而具体由哪一路优先供电则需要根据实 际设置确定；b 2 条电路中任何一条正在运行，一旦 出现无电现象后，则系统立即自动切换至另一电路进 行供电；c 系统具备无电警报功能，当某一路出现无 电现象后，系统会立即发出声音警报。 自动控制流程图 3 为风门双电源自动控制系统 结构示意图。作业时，当 1 号门来车时，红外感应装置 闪烁 3 次，则 1 号风门开启，并在车辆通过后自行关 闭，同时 2 号门自行打开。此外，如果车快速抵达 2 号 门，则 2 号门红外感应装置闪烁 3 次，并控制 1 号门直 接关闭，不再等待过车延时。此外，系统还具有电机上 电关门功能，能够在风门长时间保持开启状态后控制其 及时关闭，从而实现对风门的闭合。自动控制系统还具 备风门逻辑保护功能，其会从风门打开时开始计时，在 10 s 后还存在风门关闭信号的持续反馈，则系统会立即 发出故障信号，提醒作业人员进行全面检查[4]。 图 3风门双电源自动控制系统结构示意图 风门手动控制风门在自动控制之外还保留有手 动控制功能，作业时需先将其从自动控制模式切换至 手动控制模式。手动控制模式的执行可借由上位机操 作按钮实现或通过人机界面利用鼠标操作实现。采用 手动控制作业前应当对手动按钮的完好情况进行检查， 确保其完好无损后方可进行手动操作。 红绿灯控制红灯长亮，表示巷道对面风门开启； 绿灯长亮，表示巷道对面风门关闭；绿灯持续闪烁， 表示本侧风门防夹功能有效，可自动控制；红灯闪烁， 表示巷道内 2 个风门均开启，且可自动控制；红绿灯 同时持续闪烁，表示风门存在故障，无法手动控制。 3风门双电源自动控制开关结构设计分析 3.1内部结构 风门双电源自动控制开关结构可大致划分为隔爆 型壳体和上下层本体两大部分。其中，隔爆型壳体分 为上下两腔，上腔属于接线腔，内含 2 路电源、2 路负 载和控制接线端子；下腔属于控制腔，采用上下两层 安装的方式，上层主要为 PLC 控制板，包括开关电源、 红绿指示灯和相应控制器，下层为开关本体板，包含 接触装置 6 个、继电装置 8 个、变压装置 3 个、隔离开 关 2 个和互感装置 2 个。整个自动开关结构简洁、紧 凑，上下层之间借助接线端子相连，便于拆卸维护。 3.2外部结构 开关外形为方形，选用上下平移式开门结构，在左 右两侧各布设隔离开关操控手柄 1 个和急停按钮操作 机构 1 个，以便于实现对双电源输入的有效控制。自动 开关前门与隔离开关通过闭锁螺栓连接，当隔离开关 闭合时，前门无法开启；当隔离开关断开后，前门能够 启动。此外，前门布设有触摸屏，能够显示风门运行的 相关数据[5]。 4结语 风门作为井下生产作业中不可或缺的关键构件， 确保其运行的安全性和有效性，对于保障生产安全和 提升作业效率具有积极意义。针对此，矿方必须加大 对相关问题的研究力度，在生产时加强新技术、新理 念的应用，在确保生产安全的同时不断优化设备结构 和性能，从而实现风门自动控制，实现其运行的持续 稳定，真正为矿井综合效益的提升提供帮助。 参考文献 ［1］ 张志刚.矿用主通风机风门双电源自动切换装置的设计 ［J］ .机 械管理开发， 2019， 3412 29-30. ［2］ 骆科学， 徐国栋， 李永岗， 等.基于 PLC 的双电源自动切换煤 矿风门监控系统 ［J］ .可编程控制器与工厂自动化， 20099 56-58. ［3］ 杨夫建， 李平， 杜以标.局部通风 “双风机双电源” 在掘进中的 应用 ［J］ .山东煤炭科技， 201410 96-98. ［4］ 张玉良.黄陵一号煤矿监测监控及自动风门双电源改造 ［J］ . 科技与企业， 20133 280. ［5］ 耿铭.基于风机监控系统的高压双电源自动切换技术应用研 究 ［J］ .内蒙古煤炭经济， 201911 42-43. （ 责任编辑白洁 ） 2号风门外 红外传感器 1号风门外 红外传感器 2号风门内 红外传感器 1号风门内 红外传感器 2号 风门 开到 位传 感器 2号 风门 关到 位传 感器 2号 风门 防夹 传感 器 1号 风门 开到 位传 感器 1号 风门 关到 位传 感器 1号 风门 防夹 传感 器 显示屏 网络通 信模块 警示灯 控制器 上位机 警示机 PLC 控制 模块 输 入 控 制 器 含煤系数 含煤系数是表示煤田、 煤产地或井田含煤丰度的量 化指标， 有时也可按含煤岩系不同的组成层段分别计算 其各自的含煤系数。不同时代、 不同地区的含煤岩系， 其 含煤系数差别很大， 低的不足 1， 高的可达百分之几、 十几甚至更高； 同一煤田、 煤产地或井田范围内， 含煤岩 系的总厚度和煤层总厚度会有变化， 含煤系数、 含煤性 也会随之变化。 梁倩楠 井下风门双电源自动控制开关设计分析 97