3%风电瓦斯闭锁控制局部通风机开关技术改造应用

2014-07-27崔文创郭喜涛景保松

创新科技 2014年22期

关键词：接点分站模拟量

崔文创郭喜涛林伟景保松

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南登封 452477）

3%风电瓦斯闭锁控制局部通风机开关技术改造应用

崔文创郭喜涛林伟景保松

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南登封 452477）

根据《国家煤炭安全监控系统通用技术要求AQ 6201-2006》之4．5．22条规定：监控系统必须由现场设备完成风电甲烷瓦斯闭锁功能。告成煤矿分别对分站、风机开关闭锁设计控制电路进行优化改造，通过井下实际应用，取得显著效果。

3%风电瓦斯闭锁；优化改造；应用

根据KJ110N型JF-F4型分站的风电瓦斯闭锁功能工作原理和局部通风机开关工作原理，对电路进行深入分析，结合3%风电瓦斯闭锁要求，分别对分站、风机开关闭锁进行设计对控制电路进行改造，实现了掘进工作面回风流中甲烷浓度大于3.0%时，对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁，当掘进工作面回风流中甲烷浓度低于1.5%时，自动解锁的功能。通过井下实际运行，提高了告成煤矿局部通风机运行的安全性，为矿井的安全生产提供了保障。

1 分站工作原理

1.1 KJ110N型JF-F4型分站的风电瓦斯闭锁功能工作原理

1.1.1 当1号模拟量通道监测的瓦斯浓度≥1.5%时，分站切断掘进工作面内全部非本质安全型电器设备的电源，并报警，对应分站上断电1控制量灯亮；当1号模拟量通道监测值的瓦斯浓度＜1.0%时，对应分站1断电控制量灯灭，具备复电条件。

1.1.2 当2号模拟量通道监测的瓦斯浓度≥1.0%时，分站切断掘进工作面内全部非本质安全型电器设备的电源，并报警，对应分站上1断电控制量灯亮；当2号模拟量通道监测的瓦斯浓度＜1.0%时，对应分站1断电控制量灯灭，具备复电条件。

1.1.3 当3号模拟量通道监测的瓦斯浓度≥0.5%时，分站切断被串掘进工作面内全部非本质安全型电器设备的电源，并报警，对应分站断电2控制量灯亮；当3号模拟量通道监测的瓦斯浓度＜0.5%时，对应分站断电2控制量灯灭，具备复电条件。

1.1.4 当开关量1号局扇停止或开关量2号监测到无风时，切断供风区域的全部非本质安全型电器设备的电源，并报警，对应分站断电1、2、控制量灯亮；当1号开关量运行并且2号开关量监测到有风时，对应分站1、2、断电控制量灯灭，具备复电条件。

1.1.5 当局扇停止运行时，1号开关量监测到的设备停止运行2号开关量监测到无风。当1号或2号模拟量通道监测到的瓦斯浓度≥3.0%，分站切断供风区域的全部非本质安全型电器设备电源，以及局部通风机的电源，并报警，对应分站上1、2、3、号控制量灯亮，局部通风机通过人工解锁的方式，局部通风机才能送电。或当甲烷浓度小于1.5%时，自动解锁，局部通风机可以人工恢复运行。分站执行风电瓦斯闭锁功能所需的传感器及安装布置方式如图1：

图1 风电瓦斯闭锁功能传感器安装布置示意图

图2 风机组合开关工作原理图

2 风机开关工作原理

常用风机组合开关原理图如图2所示。

2.1 开关工作原理

把风机组合开关手把打到“切换“位置，合上隔离开关Q，此时主、备起动器供电支路控制变压器BK得电，智能综保ABD8经4、6脚得到36V电压，保护对电机绝缘情况进行自动检测，当绝缘值符合要求时，ABD8的3#、4#接点闭合，为主、备起动器的起动作好准备。

2.1.1 按下起动按钮QA1，中间继电器ZJ1得电吸合——ZJ1-1、ZJ1-2闭合——KA1得电吸合——KA1-1闭合——真空接触器CJ1得电吸合——CJ1-1闭合——主通风机起动。常开接点ZJ1-1闭合，实现对按钮QA1的自保。

CJ1得电吸合：常开接点CJ1-2闭合，备用风机开关切换继电器QJ2得电吸合，接点QJ2-1闭合，使中间继电器ZJ2得电吸合，接点ZJ2-1、ZJ2-2闭合，其中ZJ2-1实现自保，为备用风机开关起动作好准备。

QJ2得电吸合，QJ2-2断开，继电器KA2断电，接点KA2-1断开，实现了两台风机开关倒台互相闭锁功能。

CJ1、KA1得电吸合，接点CJ1-4、KA1常闭接点断开，避免高压串入保护中造成保护器损坏。

2.1.2 当主通风机或主起动器出现故障或断电时，中间继电器ZJ1失电——ZJ1-1、ZJ1-2断开——KA1失电——KA1-1断开——真空接触器CJ1失电——CJ1-1断开——主通风机停机。

CJ1失电：常开接点CJ1-2断开，备用风机开关切换继电器QJ2失电，接点QJ2-1断开（此时ZJ2-1已实现自保），QJ2-2延时闭合——KA2得电吸合——KA2-1闭合——真空接触器CJ2得电吸合——CJ2-1闭合——备用通风机起动，实现风机自动倒台。

2.1.3 R-C为阻容吸收电路，用来抑制真空接触器通断电路时产生的过电压。ABD为电机综合保护器，用它实现通风机的过载、断相、短路、漏电闭锁等功能。保护器中的电流互感器串接于通风机回路中作为信号检测元件，保护器中执行继电器的一组常开触点串接于中间断电器的线圈控制回路中，实现保护。

3 技术改造

图3 风机开关电路改造图

常用风机开关改造原理图如图3所示。

3.1 将风机开关的2#线与启动按钮QA1连线断开，在断开点串接继电器FJ，使用常闭接点同样原理把备用风机的启动按钮QA2与标号2#线断开，通过风机开关内部连线串接继电器FJ上。

3.2 监控分站JF-F4是无源断电输出，结合分站工作原理技改为有源输出，JF-F4分站模拟量数据采集电路主要由光电隔离器TLP521-4、四选一开关4066、锁存器74HC175、整形电路4013以及门电路74HC00等组成。模拟量输入信号经光电隔离器TLP51-4耦合后送到四选一开关4066。单片机在程序的控制下由数据总线低4位（D0、D1、D2、D3）发出采样通道选通信号，经锁存器74HC175锁存送至四选一开关4066，选通相应的通道将输入信号送入单片机P89c58x2BN的2脚进行信号周期测量，然后计算出信号量值。计算出信号值大于或等于设定的断电值是，分站单片机26脚发出一高电平信号控制5伏主板光电耦合器，耦合器导通后12伏板输出12伏500毫安本安电流控制分站内的断电继电器FZD3风机开关工作电源为660v，风机开关控制电路控制电压36v，为防止高电压误串入监控分站内部，在分站断电通道3继电器FZD3控制风机开关内的继电器FJ线路进行双向二次隔离，把监控分站断电通道3继电器的1和11脚控制线分别接继电器FZD3 3脚和6脚，相接，风机开关内的控制继电器FJ的控制线1脚和11脚分别接分站断电通道3继电器FZD3的2脚和5脚。保证了监控分站安全运行。

4 技术改造后的风机开关及监控分站断电工作原理

4.1 在3%风电瓦斯闭锁条件未达到条件下，控制风机继电器常闭节点FJ6-5闭合，风机能正常启动.停止工作，且能自动倒台，当甲烷浓度大于3.0%时：控制风机继电器常闭节点FJ6-5断开，此时，局部通风机仍能实现自动倒台，当局部通风机故障或其他原因造成局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%，分站根据3%风电瓦斯闭锁程序设计，分站控制通道3继电器FZD3因得电闭合后，继电器FZD3-2闭合，——FZD6-5闭合，风机控制回路继电器得电吸合FJ5-6断开，风机控制回路被切断，使之风机人工不能启动，只有通过人工解锁，才能送风，从而保障了安全生产。

4.2 在风机正常工作状态下，即使监控分站传感器误码，控制风机回路继电器出现误动作情况下，由于风机自保接点ZJ1-1作用下，风机还是按正常条件下工作和自动切换。