3%風(fēng)電瓦斯閉鎖控制局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)技術(shù)改造應(yīng)用

崔文創(chuàng) 郭喜濤 林 偉 景保松

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452477）

3%風(fēng)電瓦斯閉鎖控制局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)技術(shù)改造應(yīng)用

崔文創(chuàng) 郭喜濤 林 偉 景保松

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452477）

根據(jù)《國(guó)家煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求AQ 6201-2006》之4．5．22條規(guī)定：監(jiān)控系統(tǒng)必須由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成風(fēng)電甲烷瓦斯閉鎖功能。告成煤礦分別對(duì)分站、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)閉鎖設(shè)計(jì)控制電路進(jìn)行優(yōu)化改造，通過(guò)井下實(shí)際應(yīng)用，取得顯著效果。

3%風(fēng)電瓦斯閉鎖；優(yōu)化改造；應(yīng)用

根據(jù)KJ110N型JF-F4型分站的風(fēng)電瓦斯閉鎖功能工作原理和局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)工作原理，對(duì)電路進(jìn)行深入分析，結(jié)合3%風(fēng)電瓦斯閉鎖要求，分別對(duì)分站、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)閉鎖進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)控制電路進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中甲烷濃度大于3.0%時(shí)，對(duì)局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行閉鎖使之不能起動(dòng)，只有通過(guò)密碼操作軟件或使用專(zhuān)用工具方可人工解鎖，當(dāng)掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中甲烷濃度低于1.5%時(shí)，自動(dòng)解鎖的功能。通過(guò)井下實(shí)際運(yùn)行，提高了告成煤礦局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性，為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障。

1 分站工作原理

1.1 KJ110N型JF-F4型分站的風(fēng)電瓦斯閉鎖功能工作原理

1.1.1 當(dāng)1號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛取?.5%時(shí)，分站切斷掘進(jìn)工作面內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備的電源，并報(bào)警，對(duì)應(yīng)分站上斷電1控制量燈亮；當(dāng)1號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)值的瓦斯?jié)舛龋?.0%時(shí)，對(duì)應(yīng)分站1斷電控制量燈滅，具備復(fù)電條件。

1.1.2 當(dāng)2號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛取?.0%時(shí)，分站切斷掘進(jìn)工作面內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備的電源，并報(bào)警，對(duì)應(yīng)分站上1斷電控制量燈亮；當(dāng)2號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛龋?.0%時(shí)，對(duì)應(yīng)分站1斷電控制量燈滅，具備復(fù)電條件。

1.1.3 當(dāng)3號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛取?.5%時(shí)，分站切斷被串掘進(jìn)工作面內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備的電源，并報(bào)警，對(duì)應(yīng)分站斷電2控制量燈亮；當(dāng)3號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛龋?.5%時(shí)，對(duì)應(yīng)分站斷電2控制量燈滅，具備復(fù)電條件。

1.1.4 當(dāng)開(kāi)關(guān)量1號(hào)局扇停止或開(kāi)關(guān)量2號(hào)監(jiān)測(cè)到無(wú)風(fēng)時(shí)，切斷供風(fēng)區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備的電源，并報(bào)警，對(duì)應(yīng)分站斷電1、2、控制量燈亮；當(dāng)1號(hào)開(kāi)關(guān)量運(yùn)行并且2號(hào)開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)到有風(fēng)時(shí)，對(duì)應(yīng)分站1、2、斷電控制量燈滅，具備復(fù)電條件。

1.1.5 當(dāng)局扇停止運(yùn)行時(shí)，1號(hào)開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)到的設(shè)備停止運(yùn)行2號(hào)開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)到無(wú)風(fēng)。當(dāng)1號(hào)或2號(hào)模擬量通道監(jiān)測(cè)到的瓦斯?jié)舛取?.0%，分站切斷供風(fēng)區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備電源，以及局部通風(fēng)機(jī)的電源，并報(bào)警，對(duì)應(yīng)分站上1、2、3、號(hào)控制量燈亮，局部通風(fēng)機(jī)通過(guò)人工解鎖的方式，局部通風(fēng)機(jī)才能送電?；虍?dāng)甲烷濃度小于1.5%時(shí)，自動(dòng)解鎖，局部通風(fēng)機(jī)可以人工恢復(fù)運(yùn)行。分站執(zhí)行風(fēng)電瓦斯閉鎖功能所需的傳感器及安裝布置方式如圖1：

圖1 風(fēng)電瓦斯閉鎖功能傳感器安裝布置示意圖

圖2 風(fēng)機(jī)組合開(kāi)關(guān)工作原理圖

2 風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)工作原理

常用風(fēng)機(jī)組合開(kāi)關(guān)原理圖如圖2所示。

2.1 開(kāi)關(guān)工作原理

把風(fēng)機(jī)組合開(kāi)關(guān)手把打到“切換“位置，合上隔離開(kāi)關(guān)Q，此時(shí)主、備起動(dòng)器供電支路控制變壓器BK得電，智能綜保ABD8經(jīng)4、6腳得到36V電壓，保護(hù)對(duì)電機(jī)絕緣情況進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)絕緣值符合要求時(shí)，ABD8的3#、4#接點(diǎn)閉合，為主、備起動(dòng)器的起動(dòng)作好準(zhǔn)備。

2.1.1 按下起動(dòng)按鈕QA1，中間繼電器ZJ1得電吸合——ZJ1-1、ZJ1-2閉合——KA1得電吸合——KA1-1閉合——真空接觸器CJ1得電吸合——CJ1-1閉合——主通風(fēng)機(jī)起動(dòng)。常開(kāi)接點(diǎn)ZJ1-1閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)按鈕QA1的自保。

CJ1得電吸合：常開(kāi)接點(diǎn)CJ1-2閉合，備用風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)切換繼電器QJ2得電吸合，接點(diǎn)QJ2-1閉合，使中間繼電器ZJ2得電吸合，接點(diǎn)ZJ2-1、ZJ2-2閉合，其中ZJ2-1實(shí)現(xiàn)自保，為備用風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)起動(dòng)作好準(zhǔn)備。

QJ2得電吸合，QJ2-2斷開(kāi)，繼電器KA2斷電，接點(diǎn)KA2-1斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)倒臺(tái)互相閉鎖功能。

CJ1、KA1得電吸合，接點(diǎn)CJ1-4、KA1常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，避免高壓串入保護(hù)中造成保護(hù)器損壞。

2.1.2 當(dāng)主通風(fēng)機(jī)或主起動(dòng)器出現(xiàn)故障或斷電時(shí)，中間繼電器ZJ1失電——ZJ1-1、ZJ1-2斷開(kāi)——KA1失電——KA1-1斷開(kāi)——真空接觸器CJ1失電——CJ1-1斷開(kāi)——主通風(fēng)機(jī)停機(jī)。

CJ1失電：常開(kāi)接點(diǎn)CJ1-2斷開(kāi)，備用風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)切換繼電器QJ2失電，接點(diǎn)QJ2-1斷開(kāi)（此時(shí)ZJ2-1已實(shí)現(xiàn)自保），QJ2-2延時(shí)閉合——KA2得電吸合——KA2-1閉合——真空接觸器CJ2得電吸合——CJ2-1閉合——備用通風(fēng)機(jī)起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)倒臺(tái)。

2.1.3 R-C為阻容吸收電路，用來(lái)抑制真空接觸器通斷電路時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。ABD為電機(jī)綜合保護(hù)器，用它實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的過(guò)載、斷相、短路、漏電閉鎖等功能。保護(hù)器中的電流互感器串接于通風(fēng)機(jī)回路中作為信號(hào)檢測(cè)元件，保護(hù)器中執(zhí)行繼電器的一組常開(kāi)觸點(diǎn)串接于中間斷電器的線圈控制回路中，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

3 技術(shù)改造

圖3 風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)電路改造圖

常用風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)改造原理圖如圖3所示。

3.1 將風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)的2#線與啟動(dòng)按鈕QA1連線斷開(kāi)，在斷開(kāi)點(diǎn)串接繼電器FJ，使用常閉接點(diǎn)同樣原理把備用風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕QA2與標(biāo)號(hào)2#線斷開(kāi)，通過(guò)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)內(nèi)部連線串接繼電器FJ上。

3.2 監(jiān)控分站JF-F4是無(wú)源斷電輸出，結(jié)合分站工作原理技改為有源輸出，JF-F4分站模擬量數(shù)據(jù)采集電路主要由光電隔離器TLP521-4、四選一開(kāi)關(guān)4066、鎖存器74HC175、整形電路4013以及門(mén)電路74HC00等組成。模擬量輸入信號(hào)經(jīng)光電隔離器TLP51-4耦合后送到四選一開(kāi)關(guān)4066。單片機(jī)在程序的控制下由數(shù)據(jù)總線低4位（D0、D1、D2、D3）發(fā)出采樣通道選通信號(hào)，經(jīng)鎖存器74HC175鎖存送至四選一開(kāi)關(guān)4066，選通相應(yīng)的通道將輸入信號(hào)送入單片機(jī)P89c58x2BN的2腳進(jìn)行信號(hào)周期測(cè)量，然后計(jì)算出信號(hào)量值。計(jì)算出信號(hào)值大于或等于設(shè)定的斷電值是，分站單片機(jī)26腳發(fā)出一高電平信號(hào)控制5伏主板光電耦合器，耦合器導(dǎo)通后12伏板輸出12伏500毫安本安電流控制分站內(nèi)的斷電繼電器FZD3風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)工作電源為660v，風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)控制電路控制電壓36v，為防止高電壓誤串入監(jiān)控分站內(nèi)部，在分站斷電通道3繼電器FZD3控制風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)內(nèi)的繼電器FJ線路進(jìn)行雙向二次隔離，把監(jiān)控分站斷電通道3繼電器的1和11腳控制線分別接繼電器FZD3 3腳和6腳，相接，風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)內(nèi)的控制繼電器FJ的控制線1腳和11腳分別接分站斷電通道3繼電器FZD3的2腳和5腳。保證了監(jiān)控分站安全運(yùn)行。

4 技術(shù)改造后的風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)及監(jiān)控分站斷電工作原理

4.1 在3%風(fēng)電瓦斯閉鎖條件未達(dá)到條件下，控制風(fēng)機(jī)繼電器常閉節(jié)點(diǎn)FJ6-5閉合，風(fēng)機(jī)能正常啟動(dòng).停止工作，且能自動(dòng)倒臺(tái)，當(dāng)甲烷濃度大于3.0%時(shí)：控制風(fēng)機(jī)繼電器常閉節(jié)點(diǎn)FJ6-5斷開(kāi)，此時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)仍能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒臺(tái)，當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)故障或其他原因造成局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，掘進(jìn)工作面或回風(fēng)流中甲烷濃度大于3.0%，分站根據(jù)3%風(fēng)電瓦斯閉鎖程序設(shè)計(jì)，分站控制通道3繼電器FZD3因得電閉合后，繼電器FZD3-2閉合，——FZD6-5閉合，風(fēng)機(jī)控制回路繼電器得電吸合FJ5-6斷開(kāi)，風(fēng)機(jī)控制回路被切斷，使之風(fēng)機(jī)人工不能啟動(dòng)，只有通過(guò)人工解鎖，才能送風(fēng)，從而保障了安全生產(chǎn)。

4.2 在風(fēng)機(jī)正常工作狀態(tài)下，即使監(jiān)控分站傳感器誤碼，控制風(fēng)機(jī)回路繼電器出現(xiàn)誤動(dòng)作情況下，由于風(fēng)機(jī)自保接點(diǎn)ZJ1-1作用下，風(fēng)機(jī)還是按正常條件下工作和自動(dòng)切換。

5 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

5.1 通過(guò)對(duì)KJ110N型JF-F4型分站和局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)的技術(shù)改造、試驗(yàn)、應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了3%風(fēng)電瓦斯閉鎖功能，閉鎖可靠且風(fēng)機(jī)控制獨(dú)立性好，不存在互相影響工作。

5.2 通過(guò)對(duì)現(xiàn)用KJ110N型JF-F4型分站和局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)進(jìn)行技術(shù)改造，新增元器件少，接法比較方便、實(shí)用，投資少、安全性高且維修使用方便。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)KJ110N型JF-F4型分站和局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)的3%風(fēng)電瓦斯閉鎖功能技術(shù)改造，在本礦通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備檢查、檢修等工作方便、快捷、準(zhǔn)確，，閉鎖功能可靠，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)滿(mǎn)足了《國(guó)家煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求AQ6201-2006》之4.5.22條規(guī)定。目前已在告成煤礦井下全面得到應(yīng)用。

TD724

A

1671-0037（2014）11-82-2

崔文創(chuàng)（1980-），男，助理工程師，本科，研究方向：一通三防技術(shù)管理。