煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)筒風(fēng)量傳感器的技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用

潘旭東

（汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦電訊中心， 山西 孝義 032300）

1 高陽煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)情況概述

高陽煤礦屬于20世紀(jì)70年代建設(shè)投產(chǎn)的老礦，經(jīng)過多次改擴(kuò)建后礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力600萬t。礦井屬低瓦斯礦井，混合式通風(fēng)目前有4個(gè)采區(qū)，掘開作業(yè)面8處。

高陽煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用天地常州自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的KJ95N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，共安裝各類監(jiān)控傳感器490余臺(tái)，可以及時(shí)掌握井下各采掘工作面等地的環(huán)境數(shù)據(jù)以及工礦設(shè)備運(yùn)行情況，同時(shí)具有報(bào)警及瓦斯、風(fēng)電閉鎖斷電功能。系統(tǒng)與集團(tuán)公司聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、瓦斯超限斷電、風(fēng)電閉鎖功能可靠。但是，從長期使用過程中發(fā)現(xiàn)，原風(fēng)筒風(fēng)量傳感器在實(shí)際運(yùn)用過程中存在一些不足，還有技術(shù)改進(jìn)空間，并且通過改進(jìn)能更好地適應(yīng)煤礦井下惡劣的使用環(huán)境，達(dá)到監(jiān)控準(zhǔn)確，安裝維護(hù)方便的效果。

2 風(fēng)筒風(fēng)量傳感器的作用及技改目的

風(fēng)筒風(fēng)量傳感器是用于煤礦井下帆布或橡膠等柔性材質(zhì)風(fēng)筒風(fēng)量的安全監(jiān)測。該開關(guān)傳感器安裝在出風(fēng)口處的風(fēng)筒上，遙測風(fēng)筒是井下掘開工作面監(jiān)控風(fēng)筒風(fēng)量變化、實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉功能的主要設(shè)備。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用管理規(guī)范》要求，掘進(jìn)工作面風(fēng)筒末端應(yīng)安設(shè)風(fēng)筒風(fēng)量傳感器，保證工作面風(fēng)量充足穩(wěn)定，出現(xiàn)異常能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電閉鎖，保證工作面作業(yè)人員及設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全。

原風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器存在如下幾方面問題。

1）弓形夾動(dòng)作緩慢，動(dòng)作機(jī)構(gòu)銹蝕，容易受井下潮濕惡劣環(huán)境影響導(dǎo)致裝置修飾、動(dòng)作不靈活甚至失效。

2）按鈕開關(guān)在風(fēng)筒由停風(fēng)到送風(fēng)瞬間突然受力較大，導(dǎo)致開關(guān)損壞。

3）觸點(diǎn)受井下潮濕、有毒有害氣體腐蝕，觸點(diǎn)接觸面氧化、銹蝕，導(dǎo)致監(jiān)控狀態(tài)不準(zhǔn)確，或監(jiān)控失效等情況。

4）受不同直徑風(fēng)筒影響，風(fēng)筒弓形夾不能通用，直接導(dǎo)致風(fēng)筒傳感器無法使用，通用性較差。

3 風(fēng)筒風(fēng)量傳感器改進(jìn)措施及工作原理

新GFT16型礦用風(fēng)筒風(fēng)量傳感器采用干簧管替代原風(fēng)筒傳感器的按鈕開關(guān)，電路組件和磁體組件外殼由工程塑料一次性注塑而成，安裝板由鍍鋅鋼板制成，原鋼筋弓形夾使用工程綁帶替代，更好地適應(yīng)不同直徑風(fēng)筒的安裝。傳感器整體結(jié)構(gòu)更為精巧，并且一次性注塑保證電路部分不受井下潮濕環(huán)境等影響。

新GFT16型礦用風(fēng)筒風(fēng)量傳感器的電路組件、磁體組件分別有一個(gè)作用面，作用面用紅點(diǎn)標(biāo)示，有紅點(diǎn)標(biāo)示在同一側(cè)。傳感器輸出為一組常開、或常閉轉(zhuǎn)換接點(diǎn)信號，當(dāng)磁體組件距電路組件不大于動(dòng)作角度時(shí)，常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開；當(dāng)磁體組件離開電路組件不小于復(fù)位角度時(shí)，常開接點(diǎn)斷開，常閉接點(diǎn)閉合（轉(zhuǎn)換接點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)）。

4 傳感器技術(shù)參數(shù)與使用條件

4.1 傳感器技術(shù)改進(jìn)前后主要參數(shù)對比（如下頁表1所示）

4.2 使用環(huán)境條件

1）環(huán)境溫度：0～40℃。

2）平均相對濕度：不大于95%（＋25℃）。

3）大氣壓力：80～106 kPa。

4）無劇烈振動(dòng)和沖擊的場所。

5）煤礦井下有瓦斯、煤塵等爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境，但周圍介質(zhì)無腐蝕性氣體。

6）煤礦井下沒有濺水或者有輕微濺水和淋水的場所。

表1 傳感器技術(shù)改進(jìn)前后主要參數(shù)對比

5 安裝與維護(hù)

5.1 安裝

新GFT16礦用風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器的外形如圖1所示。其中，兩組件平行時(shí)，間距為22mm。新風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器由磁體組件和電路組件兩部分組成，磁體組件和電路組件分別固定在安裝板上，其中磁體組件安裝在可以活動(dòng)的一端，電路組件安裝在不可以活動(dòng)的一端。兩個(gè)活動(dòng)組件在出廠時(shí)已調(diào)整好，電路組件和磁體組件的作用面用紅點(diǎn)指示。電路組件有兩個(gè)出線嘴，可通過線徑Φ5～Φ10mm的電纜與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)相連。

圖1 礦用風(fēng)筒風(fēng)量傳感器外形圖（單位：mm）

為了更好地使用GFT16風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器，推薦3種安裝方法。

方法一：將磁體組件A通過扎帶固定在風(fēng)筒上，通過吊環(huán)或固定架固定在巷道頂部，當(dāng)有風(fēng)時(shí)處于動(dòng)作狀態(tài)（圖2所示），無風(fēng)時(shí)處于不動(dòng)做狀態(tài)。

方法二：在有風(fēng)狀態(tài)下如圖3所示，將磁體組件通過扎帶固定在風(fēng)筒右下角（風(fēng)筒外側(cè)），通過固定架固定在巷道頂部，此時(shí)風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)處于不動(dòng)作狀態(tài)。

方法三：參照方法二，安裝在風(fēng)筒內(nèi)側(cè)（風(fēng)筒處于不動(dòng)作狀態(tài)），將固定架固定在墻上，不需要較長的固定支架。

圖2 風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)安裝方法（處于動(dòng)作狀態(tài)）

圖3 固定在風(fēng)筒（外側(cè)）

在現(xiàn)場安裝GFT16礦用風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況安裝，推薦在合適的安裝位置將電路組件一端固定在安裝架上，同時(shí)將磁體組件一端固定在風(fēng)筒處即可。

5.2 接線

GFT16礦用風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器電路組件按圖4接線。

圖4 GFT16礦用風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器接線圖

圖 4 中 1、2、3、4 為常用接線端子，其中 1、2 端子接線傳感器工作在常開狀態(tài)，1、3端子接線傳感器工作在常閉狀態(tài)，4端子為空。

5.3 維護(hù)

1）該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，但考慮監(jiān)控狀態(tài)準(zhǔn)確避免誤動(dòng)作等情況，建議專人維護(hù)，按規(guī)程操作。

2）傳感器在巷道內(nèi)安裝，應(yīng)避免淋水和掉渣。3）傳感器需經(jīng)常清潔，定期調(diào)校。

5.4 故障處理

故障現(xiàn)象：傳感器磁體組件靠近電路組件到達(dá)動(dòng)作角度，或磁體組件遠(yuǎn)離電路組件達(dá)到復(fù)位角度，電路組件不動(dòng)作。

排除方法：打開電路組件的外殼，檢查里面的接線端子是否正常連接或觸點(diǎn)氧化，若連接不對，進(jìn)行改正；若觸點(diǎn)氧化則處理氧化部分重新接線。

6 應(yīng)用成果

通過技術(shù)改進(jìn)后，新型風(fēng)筒風(fēng)量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、小巧輕便的特點(diǎn)、觸點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間大大縮短，傳感器動(dòng)作靈敏可靠，機(jī)構(gòu)靈活。通過延長、縮短風(fēng)筒綁帶，使風(fēng)量傳感器能夠適應(yīng)各種尺寸的風(fēng)筒，無需更換設(shè)備及配件，適應(yīng)性強(qiáng)。