基于礦用管道自動(dòng)控制抑爆裝置安全研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 張 建

基于礦用管道自動(dòng)控制抑爆裝置安全研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 張 建

為了保證礦井的正常生產(chǎn)工作與安全，必須要加強(qiáng)基于礦用管道抑爆裝置的安全研究，做好礦井的安全防護(hù)工作，提高礦井生產(chǎn)的安全性，下面我們就深入具體地進(jìn)行基于礦用管道抑爆裝置的安全研究。

礦用管道；抑爆裝置；安全研究

煤礦的工作涉及面非常廣，煤礦安全工作也是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，需要對(duì)工作人員的行為活動(dòng)檢查，又要對(duì)煤礦的機(jī)電設(shè)備、礦井環(huán)境以及可能發(fā)生的自然災(zāi)害事故等等進(jìn)行分析，另外在礦井下工作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的技術(shù)固定與要求，遵守工程施工的安全質(zhì)量要求，下面我們將具體分析下煤礦開采工作中一個(gè)比較重要的工作環(huán)節(jié)：抑爆裝置的安全性研究。

1 抑爆裝置原理分析

抑爆裝置主要由三部分組成：傳感檢測(cè)器、控制器與抑爆器。抑爆裝置工作原理過(guò)程如下：將一定數(shù)量的抑爆介質(zhì)ABC干粉存儲(chǔ)在抑爆器內(nèi)部，當(dāng)?shù)V山中礦用管道內(nèi)部出現(xiàn)瓦斯爆炸的時(shí)候，傳感器根據(jù)其光學(xué)原理將信號(hào)捕捉到，然后通過(guò)光電變換，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)傳播給控制器，控制器處理過(guò)這些信號(hào)之后，會(huì)輸出一個(gè)新的電信號(hào)給抑爆器，電子觸發(fā)裝置作用下，會(huì)將抑爆器內(nèi)的密封膜片打開，這時(shí)，存儲(chǔ)在抑爆器中的干粉滅火劑在壓力作用下會(huì)很快地噴射出來(lái)，形成一道高能的抑爆屏障，從而對(duì)瓦斯爆炸產(chǎn)生的沖擊波壓力以及火焰起到降壓滅火的作用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抑爆效果，下面我們將分別來(lái)探討下以下這三個(gè)部分的工作原理，抑爆裝置原理圖如圖1所示。

圖1 抑爆裝置原理圖

1.1 檢測(cè)器原理

礦井中的瓦斯爆炸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量、光以及一些濃煙等爆炸信號(hào)。發(fā)現(xiàn)這些爆炸信號(hào)的裝置手段就是傳感測(cè)量技術(shù)，這種傳感測(cè)量技術(shù)能夠及早及時(shí)地發(fā)現(xiàn)信號(hào)，從而做好預(yù)防工作。傳感壓力器常用的有三種：壓力、光敏以及熱敏。壓力傳感器的敏感性較差，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，在管道內(nèi)的瓦斯爆炸檢測(cè)不是十分適合；熱敏傳感器的使用，需要直接接觸到火焰才能檢測(cè)到爆炸；光敏傳感器主要利用的是紅外光敏傳感器與紫外光敏傳感器，瓦斯中的烴類火焰中的光譜在紫外線與紅外線之間。礦用的瓦斯輸送管道處在一個(gè)密閉的狀態(tài)下，幾乎不受外界光源干擾，但是太陽(yáng)光進(jìn)入瓦斯排空管道的可能性很大，此外，管道內(nèi)部的氣流的流速很快，這樣會(huì)導(dǎo)致管壁的溫度升高，在管道的一些拐彎處溫度會(huì)更高。這種溫度狀況下，有可能輻射出紅外線。太陽(yáng)光譜中的紫外線能夠被臭氧完全的吸收，地表不會(huì)存在，這樣看來(lái)，紫外傳感器的抗干擾性能更強(qiáng)一些，也更適宜。因此抑爆裝置中的檢測(cè)器采用紫外傳感器，能夠保護(hù)礦用管道、延長(zhǎng)管道的壽命[1]，紫外傳感器的具體參數(shù)值如表1所示。

表1 紫外傳感器參數(shù)值

1.2 控制器原理

抑爆裝置中的控制器主要的工作是處理燃燒、爆炸信息、還要觸發(fā)抑爆器。抑爆裝置采用單片機(jī)控制技術(shù)，遵守信號(hào)處理約定的關(guān)系，通過(guò)單片機(jī)的0口將抑爆器的啟動(dòng)指令發(fā)出，按照預(yù)先規(guī)定的程序方式，對(duì)其他裝置進(jìn)行控制與觸發(fā)?？刂破饔泻軓?qiáng)大的功能：循環(huán)檢測(cè)、顯示故障以及聲光報(bào)警等等，并且具有5路的耦繼電器來(lái)控制負(fù)載，瞬態(tài)的最大電流8A，正常電流4A都能通過(guò)?？刂破髟诠ぷ鲿r(shí)，電壓在5~12VDC，電流在72～180mA，控制裝置響應(yīng)時(shí)間小于等于15ms。

1.3 抑爆器原理

抑爆裝置類型現(xiàn)在越來(lái)越多，產(chǎn)氣噴粉式、儲(chǔ)壓噴粉式等一些抑爆裝置都在瓦斯管道以及井下巷道等其他危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)用的越來(lái)越多。本次探討的抑爆器使用的主要是儲(chǔ)壓式噴粉裝置，能夠?qū)缁饎﹥?chǔ)存并高效地噴灑出去。這種抑爆器的開啟機(jī)構(gòu)采用的是電子觸發(fā)模式，聯(lián)合傳感器、控制器，能夠高效快速地將滅火劑噴射出去，將燃燒或者是傳播過(guò)程中的火焰撲滅。抑爆器觸發(fā)時(shí)，電壓大于等于4.7V，滅火劑噴灑滯后時(shí)間小于等于15ms，噴灑效率高，完成整個(gè)噴灑工作時(shí)間不超過(guò)150ms。

2 礦用管道下抑爆裝置安全研究

2.1 抑爆裝置可靠性分析

研究分析礦用管道下的抑爆裝置，需要首先考慮分析其可靠性，并想辦法提高裝置的可靠性。抑爆裝置滅火方面的可靠性需要重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：電路電源可靠性、關(guān)鍵器件、警報(bào)檢測(cè)以及環(huán)境適應(yīng)性的可靠性等方面。需要單獨(dú)挑出來(lái)考慮的是電路設(shè)計(jì)的可靠性，抑爆裝置主要依靠的是內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)來(lái)配合完成工作，影響抑爆滅火裝置的可靠性分析因素有工作電源的可靠性、起火時(shí)的信號(hào)真實(shí)可靠性、以及電腦機(jī)器工作的可靠性等等。針對(duì)這些影響電路設(shè)計(jì)可靠性的方面，我們要提出一些解決的措施，抑爆滅火裝置設(shè)置5V的工作電源，采用雙信供電電源也是5V，將紫外管的工作電源設(shè)置在240V-400V處于一個(gè)可以調(diào)控的范圍[2]。設(shè)計(jì)電源一定要首先考慮到礦井下的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)，電壓波動(dòng)是非常大的，對(duì)電壓的穩(wěn)定輸出會(huì)有一定的影響，因而需要將集成開關(guān)電源進(jìn)行調(diào)整，紫外線管道中的電源電路也為穩(wěn)定地自動(dòng)輸出提供了支持，兩路通信電源，保證了通信的暢通可靠用紫外線檢測(cè)火災(zāi)信號(hào)，檢測(cè)火焰中的各種紫外線信號(hào)，保障火焰信號(hào)檢測(cè)的真實(shí)性。抑爆裝置中的CPU是抑爆系統(tǒng)裝置的核心，因而需要對(duì)其重視起來(lái)，抑爆裝置需要快速響應(yīng)并處理大量數(shù)據(jù)，因而選用含有DSP的PIC公司生產(chǎn)的具有16位數(shù)字的信號(hào)控制芯片，作為核心芯片，為單片機(jī)的工作做出貢獻(xiàn)。

2.2 抑爆裝置維修安全分析

礦井管道下，抑爆裝置在維修設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是通用化、系列化與模塊化的設(shè)計(jì)要求。抑爆管道在維修安全性方面考慮，使用的是模塊化的裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，技術(shù)成熟與定型的產(chǎn)品能夠在一個(gè)較大限度內(nèi)使用，專件的使用隨之減少，抑爆裝置系統(tǒng)及其零件的可維修性會(huì)顯著提高的。抑爆裝置在更換按照零部件時(shí)，也需要分具體的場(chǎng)合，主要分為內(nèi)場(chǎng)與外場(chǎng)?？刂破鞯慕M件與電纜的組件如果是同意型號(hào)，那么就能夠直接互換過(guò)來(lái)，相同容量的滅火瓶也能夠被任意換過(guò)來(lái)[3]。抑爆裝置中各個(gè)零部件在組合、拼接時(shí)，需要事先做好預(yù)防性的措施，更好地使抑爆裝置具有良好的正確性與安全性。

2.3 抑爆裝置測(cè)試安全分析

為了確保抑爆裝置的安全性，進(jìn)行必要的安全測(cè)試是十分重要的，安全測(cè)試進(jìn)行過(guò)后，抑爆裝置能夠定期就自動(dòng)執(zhí)行狀態(tài)自檢，這種測(cè)試安全的裝置內(nèi)容，有效地檢測(cè)到出現(xiàn)的故障狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出警告，使維護(hù)人員開展裝置維護(hù)工作。

2.4 抑爆裝置保障安全分析

為了抑爆裝置的安全可靠性，需要對(duì)裝置的保障性設(shè)計(jì)做出一些規(guī)定，規(guī)定的具體內(nèi)容如下：使設(shè)備的配套方案盡可能地采用簡(jiǎn)化的品種，保障設(shè)備的利用盡量使用現(xiàn)有的或者是能夠在市場(chǎng)上搜尋到的。使用保障性設(shè)備，最應(yīng)該的是根據(jù)實(shí)際環(huán)境來(lái)使用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)將運(yùn)輸條件考慮在內(nèi)，另外裝置的系留點(diǎn)大小、形態(tài)特征以及相關(guān)的標(biāo)記等等。裝置包裝箱上，裝置的編號(hào)、名字以及有些需要注意的特殊要求都要有明顯的標(biāo)記[4]。

2.5 抑爆裝置安全設(shè)計(jì)分析

抑爆裝置的安全性分析，主要集中在裝置的調(diào)試裝配方面，對(duì)加熱、帶電設(shè)備檢測(cè)，有些必須使用明火檢測(cè)，給工作人員的生命安全造成了威脅，按照規(guī)定操作乙方設(shè)備出現(xiàn)安全性問(wèn)題現(xiàn)在是十分重要的。高壓電路存在與抑爆裝置的傳感器內(nèi)，它實(shí)際上面臨著較大的危險(xiǎn)，需要在外包裝、外殼設(shè)計(jì)上都多加注意，防止出現(xiàn)火源的外泄，進(jìn)而出現(xiàn)瓦斯爆炸事故。按規(guī)定使用滅火瓶能夠有效減少電氣干擾，電氣干擾危及工作人員以及設(shè)備的安全，本著安全第一的原則，一定要嚴(yán)格按照操作規(guī)定進(jìn)行操作。

3 結(jié)語(yǔ)

礦用管道下的抑爆裝置采用的是紫外線火焰?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)以及電子觸發(fā)技術(shù)等等，從而有效地提高了礦井中瓦斯輸送管道自動(dòng)抑爆的可能性，具有廣泛的適應(yīng)性。煤礦開采業(yè)本身就是一個(gè)比較危險(xiǎn)的產(chǎn)業(yè)，煤礦一旦發(fā)生瓦斯爆炸事故，將會(huì)給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失，瓦斯爆炸事故防治是一個(gè)非常重要的工作，也是一個(gè)系統(tǒng)性的工程。抑爆器裝置的使用在礦山開采中是非常有用的，抑爆裝置能夠有效地抑制減少管道內(nèi)部氣體的傳播，防止爆炸時(shí)火焰的進(jìn)一步蔓延，防止爆炸氣體的蔓延，對(duì)瓦斯管道以及發(fā)電機(jī)組幾乎沒(méi)有影響，有效地起到了抑爆器裝置的作用。

[1]田丹青,胡雙啟,周溫等．ZYBG型瓦斯輸送管道主動(dòng)抑爆裝置技術(shù)研究[J]．煤炭技術(shù),2015,34(2):154-156．

[2]賈丑偉．ZYBG型礦用管道抑爆裝置安全分析[J]．科技創(chuàng)業(yè)家,2013,(22):127-127．

[3]周溫,榮佳,雷武等．新型清潔氣體式主動(dòng)抑爆裝置研制及抑爆性能研究[J]．煤礦現(xiàn)代化,2014,(6):68-70．

[4]魏春榮．多孔材料對(duì)瓦斯爆炸抑制作用研究[D]．哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012．