煤礦立風井防爆門液壓控制系統(tǒng)設計

郭江濤

摘 要：針對煤礦立風井MFBL型防爆門在自然通風時會出現無法自動打開，反風時需人工操作壓板裝置等問題，本文提出改造一套防爆門液壓控制系統(tǒng)，實現遠程一鍵按鈕操控打開/壓緊防爆門。在保證MFBL型防爆門的工作原理和功能不變的條件下，實現兩套系統(tǒng)獨立運行、互為備用。運行時相互配合，解決了不易打開防爆門、壓緊防爆門操作煩瑣等問題。在發(fā)生緊急情況時，能第一時間實現自然通風，為職工生命安全增加一道防護墻。

關鍵詞：防爆門;液壓站;液壓缸;自動控制

中圖分類號：TD726文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）25-0052-03

Abstract： In view of the problems that MFBL explosion-proof door of coal mine vertical air shaft can not be opened automatically in natural ventilation， and the pressure plate device needs to be manually operated in case of reverse air， this paper proposed to reform a set of explosion-proof door hydraulic control system to realize remote one key button control to open / compress the explosion-proof door. Under the condition that the working principle and function of mfbl explosion-proof door remain unchanged， the two sets of systems can operate independently and be standby for each other. It can solve the problems such as difficult to open the explosion-proof door， press the explosion-proof door tightly， and so on. In case of emergency， the system can realize natural ventilation at the first time and add a protective wall for the life safety of employees.

Keywords： explosion proof door;hydraulic station;hydraulic cylinder;automatic control

目前，國內煤礦立風井防爆門的主流產品為MFBL型防爆門，由防爆蓋、反風裝置、重錘裝置等部件組成。礦井主通風機停運時，依靠重錘裝置自動打開防爆門，實現自然通風;反風時，手動操作反風裝置（壓板）壓緊防爆門，及時開機反風。但是，該產品也存在諸多問題：第一，礦井主通風機長期穩(wěn)定運行，防爆門長期未打開，防爆門密封槽內積有煤塵、雜物、油漬等混合物，在緊急情況下，會出現因阻力大而無法自動打開防爆門的現象，影響礦井安全通風;第二，在人工打開防爆門時，需要組織人力、增加配重、增加處理時間，影響礦井應急處置，且會危及井下職工生命安全;第三，自然通風和反風時增加人力、物力投入[1]。

針對以上問題，本文提出在原有MFBL型防爆門基礎上設計安裝一套液壓控制系統(tǒng)，以實現第一時間自動打開/壓緊防爆門，無須投入大量人力和物力，確保礦井安全通風和應急處置。

1 防爆門液壓控制系統(tǒng)設計原則

設計安裝一套防爆門液壓控制系統(tǒng)，自然通風時自動打開防爆門，反風時自動壓緊防爆門。防爆門原設計人工打開/壓緊操作功能不變。兩套系統(tǒng)互為備用、獨立運行。

2 設計方案

防爆門液壓控制系統(tǒng)選用1臺ZYJ-250/16.5D型液壓站、4根HSG-63/35E-1000型液壓缸用于打開防爆門，4根HSG-63/32E-200型液壓缸用于壓緊防爆門，并配備液壓管、電磁閥、調速閥、閥板、電控箱、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等設備，實現防爆門的遠程監(jiān)測監(jiān)控，提高礦井的應急處置能力和安全通風。

2.1 防爆門裝置改造

在4組重錘裝置支架外側、重錘內側安裝4根HSG-63/35E-1000型液壓缸，如圖1、2所示。自然通風時打開防爆門，同時將重錘裝置的單股鋼絲繩輪改造為雙股繩輪，并加裝一個液壓缸張緊繩輪。兩根鋼絲繩通過雙股繩輪分別連接重錘裝置和液壓缸，確保液壓缸和重錘裝置在打開防爆門時獨立工作、互不影響。

在4組重錘裝置支架內側安裝4根HSG-63/32E-300型液壓缸，如圖1、2所示。反風時壓緊防爆門，實現代替手動操作反風裝置，節(jié)約人力投入，降低職工勞動強度。

2.2 液壓缸選型

2.2.1 防爆門基本情況

①立風井防爆門型號為MFBL-5.5/450，總重量為5 630 kg（防爆門重量2 200 kg），最大負壓為4 413 Pa。

②西風井運行負壓為2 000 Pa，反風時風壓為1 200 Pa（反風正壓取正常運行負壓值的50%，且安全系數取1.2）。

③配重鐵：防爆門設置4組配重，每組配重由8塊直徑45 cm×厚度5 cm、1塊直徑45 cm×厚度15 cm圓餅狀配重鐵和1根直徑2.8 cm×長度135 cm圓鋼組成。每個圓餅狀配重鐵開槽規(guī)格為長24 cm×寬4.5 cm;鐵的密度為7.87 g/cm3。配重鐵質量為：

2.3 液壓站選型

防爆門液壓控制系統(tǒng)選用1臺ZYJ-250/16.5D型液壓站，運行壓力為6 MPa。為保證打開/壓緊防爆門時，液壓缸同步運行，8根液壓缸安裝16個調速閥。建立液壓缸冗余控制回路，確保防爆門液壓系統(tǒng)安全運行[2]。液壓控制原理如圖3所示。

2.4 電控系統(tǒng)

在主通風機房控制室安裝一套電控箱，顯示液壓站的電源信號、液壓缸電磁閥控制信號、液壓缸到位信號（8根液壓缸安裝限位開關）等，液壓站的電源和控制系統(tǒng)接入雙回路電源。同時，在防爆門處安裝2臺防爆攝像頭，并接入主通風機房的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便于遠程操作和監(jiān)控，實現遠程監(jiān)測監(jiān)控。

3 應用效果

在原有MFBL型防爆門基礎上增加一套液壓控制系統(tǒng)，通過遠程操作，實現自動打開/壓緊防爆門。在緊急情況下，不需要增加人力和物力，主通風機司機即可在第一時間打開防爆門，實現自然通風，為礦井應急處置爭取寶貴時間，安全效益顯著。

反風時，主通風機司機通過控制箱，一鍵操作壓緊防爆門，不需要人工操作反風裝置壓緊防爆門，減少人工投入，降低職工勞動強度。

4 結論

本文在保證原MFBL型防爆門設備完好、功能不變的情況下，設計了一套液壓控制系統(tǒng)，實現防爆門的遠程操控。兩套系統(tǒng)獨立運行、互為備用，運行時相互配合，解決不易打開防爆門、壓緊防爆門操作煩瑣等問題。在發(fā)生緊急情況時，能第一時間實現自然通風，為職工生命安全增加一道防護墻，對煤礦安全通風具有重要的推廣意義。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊：第5卷[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]魏宏玲.液壓氣動傳動與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.