金属矿山井下维修作业可移动动力基站的研发与应用

2016-10-13山东黄金矿业莱州有限公司焦家金矿尹春伟董金波徐小粝张明杰

电子世界 2016年17期

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿尹春伟董金波徐小粝张明杰

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿尹春伟董金波徐小粝张明杰

金属矿山由于受到地质条件等限制因素，井下作业环境相对局限，部分巷道断面较小，因此一旦断电，当井下突发状况需要抢险时，电力设施难以立即恢复供电，给抢修带来很大的困难。本论文介绍的山井下维修作业可移动动力基站，完全解决了上述问题，值得在同类矿山中推广。

可移动；动力；多能；高效

1. 研发背景

1.1部分井下巷道深窄，不利于抢险维修工作的进展

金属矿山井下作业环境由于地质条件等限制因素，部分巷道断面较小，如遇突发情况需要井下维修抢险时，一旦断电，电力设施难以立即恢复供电，易耽误抢修最佳时间。

1.2井下配电柜不可移动，接线带来不便

由于用电需要，井下各中段、各巷道会设置不同规格的配电柜，配电柜作为井下固定设备，不可移动性成为其最大缺点，配电柜在井下的分布也并不均匀，井下维修时，设备经常需要架设100—300米长度不等的电缆，操作不便又存在安全隐患，因此，迫切需要一种便捷的移动动力源。

1.3井下突发停电事故

井下特殊的作业环境，加之其他外力突发状况，有可能加剧井下线路的老化、破损等现象，线路短路或断路情况也时有发生。线路的重建或修补工作必须在有限的时间内迅速完成，快捷的移动动力源可以节省维修时间，确保井巷安全。

1.4井下无轨设备快速充电服务

矿山井下无轨设备由于受到恶劣条件及操作失误的影响，经常出现电瓶缺电造成设备无法运行的情况，该动力基站可以直达故障设备现场，为其实现快速充电服务。

2. 设计原理

2.1内燃机做原动力，一机多能，便携高效

“金属矿山井下维修作业用可移动动力基站”采用BJ2030CET1发动机作为源动力，高效实现了化学能到机械能的转化，扭矩通过离心离合器输出。通过V型皮带连接活塞式压缩缸实现输出高压风压，风压大小可根据应用要求通过压力调节器进行调节，外部有可供多种风动工具使用的风源快速接口。

通过V型皮带连接发电机，还可输出交流380v功率为5kw的动力电源，可供电焊机及其他电动工具使用。（见图1）

图1 原动机结构原理图

通过平带连接24V发电机，可为井下无轨设备提供充电服务，避免老式电瓶充电设备受电源的限制，以及庞大的体积不适应矿山井下对于灵活机动的要求。

采用内燃机作为动力源，这极大的提升了设备的可移动性，且内燃机动力强劲，不受电力制约完全可以满足井下绝大部分机械、电气设备的使用要求，实现了快速机动便捷的维修工效。

2.2动力配置

（1）压缩机流量1000L/min，输出风压0.4-0.8MPa（可调）。（2）发电机功率7.5kw，输出电压380v。

（3）直流发电机输出电压24V，发动机实现定速运行，通过设计压控自动启停回路，根据压力值反馈信号实现BJ2030CET1发动机自动启动熄火。

3. 实现的功能及优势

3.1功能

（1）提供高压风能

设备自带活塞式压缩缸，可以进行井下无轨设备轮胎充气。内置压力控制系统，可自行调节压力，并且在达到压力后便自动停止运行，低于压力时又可自行启动充气。外置的压力仪表盘便于即时观测压力大小，有效地消除了井下无轨设备维修人员在轮胎充气时存在的安全隐患。

对于以往的井下无轨运行设备，喷漆工作往往由于条件限制不得不将设备行驶到地表，大大增加了设备的消耗成本，费时费力又降低了生产效率。当空气压缩机连接喷枪，可随时随地进行井下设备的保护喷漆工作。对于井下风水管路的除锈工作，也可高效完成，该设备可同时为多种不同的喷漆除锈设备提供风源。

（3）风动工具动力源

在无高压风管路或突发管路损坏情况的巷道，“金属矿山井下维修作业用可移动动力基站”连接空气压缩机后，可以为风动工具提供动力源，实现了雪中送炭的效果。

（4）高压发电站

当井下突遇线路断电，需要井下照明时，“金属矿山井下维修作业可移动动力基站”内部带有发电机，内燃机连接发电机，启动开关，内燃机带动发电机运作即可进行现场发电作业，连接照明设备，完成照明工作。同时作为发电装置后，还可以连接电焊机，进行便携式的电焊作业，避免传统作业时在井巷内长距离铺设临时电缆造成的安全隐患。

（5）便携充电站

该动力基站内有24V发电机，可为井下无轨设备进行充电服务，可也在设备维修时为无轨设备提供强制电源，保障设备安全运行。

3.2优势

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（1）移动方便

“金属矿山井下维修作业用可移动动力基站”整体尺寸为128cm*108cm*94cm，在壳体顶部焊接有四个水平吊钩，起吊方便，需要下井使用时，完全可以轻松的吊装至服务车上。在有轨巷道使用时，依靠自制平板车完成在井下的运输。平板车尺寸为300cm*150cm*38cm，完全按照井下铁轨标准轨距尺寸（600mm）进行制作，1-2人即可轻松完成设备的运输工作；在无轨巷道，可由服务车轻松运输至作业地点，快速便捷。总之，“金属矿山井下维修作业用可移动动力基站”的设计研发完全避免了井下运输不便的不利因素，实现了“高效”、“快速”的作业要求。

（2）一体化设计，无缝连接包装

结构紧凑，壳体采用工程专用钢板无缝连接包装，对高速旋转、高温部位进行了有效防护。表面进行严密的防腐处理，美观大方，携带方便，防水、防尘。最后采用符合井下安全要求的无轨设备作为整个系统的运输载体，实现在井巷内的机动灵活运输。