一种防止煤仓涌仓的闭锁报警装置的设计

宋俊芳

(潞安化工集团 王庄煤矿，山西 长治 046031)

1 目前王庄煤矿物位仪存在的不足

王庄煤矿目前使用的显示煤仓煤位的物位仪，其原理是利用微波、雷达、红外线等进行测距。由于容易受到煤尘、潮气的影响，降低了精确性，经常误导胶带司机的操作。再者，现在的煤仓也没有避免涌仓的胶带开关闭锁装置，因而有可能在胶带司机疲劳、大意等情况下，当煤仓满仓时,胶带却没有停机，导致涌仓事故的发生。而目前的堆煤保护又不具备显示煤位的功能，而且经常误动作，造成胶带频繁启动，因而不宜应用在煤仓煤位保护上。针对目前王庄煤矿物位仪存在的不足，王庄煤矿职工经反复研究，制作出一种能在煤仓满仓时报警和停止胶带运转，并加以闭锁的防止煤仓涌仓的闭锁报警装置。

2 防止煤仓涌仓的闭锁报警装置的研发思路

受串联电阻分压原理和三极管的输出特性的启发，通过设计一种能在大量煤炭的重力作用下，拉动滑动电阻移动，进而改变其端电压，从而控制三极管导通和截止，实现胶带开关闭锁并报警的功能。实质上就是运用一种简单的电子电路来实现感应煤炭满仓和及时闭锁胶带的功能。

3 基本构成

防止煤仓涌仓的闭锁报警装置包括两部分：有受压感应装置(图1和图2)和闭锁报警电路(图3)。受压感应装置用于监测煤仓的满仓情况，闭锁报警电路用于在煤仓满仓时及时报警和使胶带停机并闭锁。

3.1 受压感应装置的结构和动作原理

受压感应装置包括：固定在煤仓壁上的受压架(如图1所示)，以及安装在煤仓上方顶板上的变阻器(如图2所示)。

图1 受压架结构示意

图2 变阻器构造示意

如图1所示，其正面为压板，是一块切割成长方形的钢板，通过合页与底部的钢板铰接。压板上方焊接了1个半圆形的吊环，用于挂接吊钩。受压架侧面各有1块梯形钢板，均与底部装设合页的长条形钢板焊接在一块。受压架顶端和底端没有封闭，均为开口。压板向仓壁方向倾斜一定的角度，以利于落到其表面煤炭的滑落，而且在煤仓满仓时能快速推动压板转动，提高受压板感应的灵敏度。该受压架用短锚杆穿过位于其四角上的4块钢板，然后再打设固定在煤仓壁上。

如图2所示，变阻器外壳为1个几乎完全封闭的长方体。壳内底板固定1个滑动变阻器。滑片可以在金属杆上滑动，从而改变接入电路中的电阻阻值。该滑片为特制的钢板，两端连接弹簧和钢丝(或急停拉线)。钢丝向外拉伸的一面也为一块钢板，但有小孔，钢丝穿过其中。在有小孔的钢板外面，在两侧的钢板上固定1个转轴，其上套1转轮，用于减少钢丝绳滑动时受到的摩擦力。在电阻丝和金属杆的1端各有1个接线头，用于连接导线。

该装置还需要进行防爆性能改造，加厚上述穿孔的钢板，在钢板上按照螺旋式喇叭嘴制作1个引入装置，可以加装密封圈、弹簧垫等防爆配件。钢丝如同电缆一样穿进密封圈，但为了减少钢丝在密封圈穿行在孔中的摩擦力，还需在密封圈与钢丝之间留有间隙，并在钢丝上涂抹润滑油。在变阻器尾部接近上端的位置再制作1个螺旋式喇叭嘴，用于进线，见图3。

图3 变阻器防爆改造示意

4 控制电路的设计和原理

4.1 控制电路的设计

如图4所示，主电路交流电经变压器和整流桥，变成低压脉动电压后，再经R1限压，然后再通过电容和三端稳压器变成较为平直的直流电。R2和Rb串联，其中Rb为下拉电阻，两电阻之间再接到三极管VT1的基极， R3接到VT1的集电极上，为上拉电阻。VT1的集电极再与VT2的基极连接。延时继电器KT再接到VT2的基极上。KT的延时闭合触点KT1与电铃串联，然后再与电阻R4并联，一同接到整流桥和副边线圈之间。

图4 一种防止煤仓涌仓的闭锁报警装置电气原理

如图5所示，KT另一个延时断开触点应与开关中的停止按钮串联，即串入启动电路中，也可以与启动电路的自保触点串联。

图5 闭锁原理

如果胶带采用的是变频器控制的方式，可以将电路板接入电控箱，再将KT1的辅助触点串入变频器启动电路中。

4.2 控制电路的原理

如图4所示，变压器副边线圈的交流电经过整流桥、滤波电路以及稳压电路转变成直流电压，为控制电路提供直流电源。但Rb的阻值较小时，其分得的电压较小，三极管VT1截止，但其基极电压较高，因而三极管VT2导通，根据三极管输出特性，时间继电器KT电压增大，使KT吸合，其触点KT1断开，电铃不响。KT2吸合，电路保持接通状态。反之，当Rb阻值增加时，三极管VT1导通，但拉低其基极的电压，导致VT2截止，KT失电断开，KT1延时闭合，电铃发出响声。KT2延时断开，电路断电，实现报警闭锁的功能。采用时间继电器KT的目的是为了避免因短时落煤碰撞造成的误动作。

5 防止煤仓涌仓的闭锁报警装置的工作原理

如图6所示，将受压架安装在接近煤仓口的位置，且为了防止受压架的上端开口被落煤堵住，或钢丝(急停拉线)被落煤碰撞损坏，在受压架上方，用钢板或轻质合金焊制1个防护槽，直到超过煤仓口约30 mm的高度。

图6 一种防止煤仓涌仓的闭锁报警装置

当煤仓中的煤位接近煤仓顶端时，受压架会因为受到煤炭足够的压力，而通过克服复位弹簧的弹力向仓壁转动，继而向下拉动钢丝。钢丝拉动变阻器的滑片向外移动，增大变阻器Rb的阻值，如图4所示，增大VT1基极的电平，使VT1导通，拉低VT2基极的电平，迫使VT2截止，KT失电断开。KTI延时闭合，电铃发出报警声。KT2延时断开，开关启动电路分断，胶带开关闭锁。当煤位下降，受压架的压板受到的压力减少时，在复位弹簧拉力的作用下向外转动。同时变阻器电阻丝的阻值减少，继而VT1截止，VT2导通，KT1得电断开，电铃停止响动，KT2得电吸合，胶带开关允许启动。另外，如果在未能处理涌仓事故的情况下就想停止电铃，只能采取断开隔离开关的办法。

6 结 语

该装置实现了在煤仓即将满仓时，及时报警提醒胶带司机和闭锁胶带开关的目的。该装置的制作材料比较低廉，几乎全部取自废旧设备和材料。结构和原理简单，且比较实用。在630胶带巷的煤仓投入应用后，发现该装置不受潮气和煤尘的影响，稳定性和可靠性极高，具有极高的推广价值。