張 磊

(潞安環(huán)能股份公司 常村煤礦，山西 長治 046102)

隨著常村煤礦470水平的開采，各采掘工作面瓦斯的涌出量顯著增加，因此必須對(duì)各采掘工作面機(jī)組附近的瓦斯進(jìn)行不間斷的有效監(jiān)測，并能及時(shí)實(shí)現(xiàn)瓦斯超限報(bào)警閉鎖機(jī)組生產(chǎn)用電。但目前我礦綜采面和掘進(jìn)面的機(jī)載斷電儀使用時(shí)間較長，設(shè)備性能下降，在使用過程中故障率較高，并且470水平的各采區(qū)工作面都為邊遠(yuǎn)地區(qū)，從井上到工作面所用時(shí)間基本在2 h以上。一旦邊遠(yuǎn)地區(qū)工作面的機(jī)載斷電儀發(fā)生內(nèi)部元件故障，更換元器件、恢復(fù)斷電儀正常監(jiān)測所需時(shí)間過長，嚴(yán)重影響礦井安全生產(chǎn)效率。我礦KJ95N監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造完畢后，退下來幾十臺(tái)KDG15型控制開關(guān)及不間斷供電電源。因此，本文利用KDG15型控制開關(guān)代替原來的機(jī)載斷電儀，和不間斷供電電源、甲烷傳感器設(shè)計(jì)組成了一套礦用機(jī)載斷電儀的備用瓦斯超限斷電閉鎖系統(tǒng)，備用在各采區(qū)工作面，既能在工作面的機(jī)載瓦斯斷電儀發(fā)生故障后，及時(shí)更換為備用瓦斯斷電系統(tǒng)對(duì)機(jī)組附近的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，縮短故障處理時(shí)間，提高工作面安全生產(chǎn)效率，也能減少機(jī)載斷電儀設(shè)備備件的投入，節(jié)約資金。

1 礦用機(jī)載斷電儀斷電控制原理

礦用機(jī)載斷電儀所攜帶的甲烷傳感器，由機(jī)載斷電儀輸出的本安18 V直流供電。當(dāng)傳感器周圍環(huán)境中甲烷的濃度超過設(shè)定的斷電值后，甲烷傳感器給斷電儀的信號(hào)處理CPU輸入控制電信號(hào)，經(jīng)CPU處理后發(fā)送電信號(hào)給斷電儀中的內(nèi)置繼電器，發(fā)出一個(gè)斷電指令給被控機(jī)組，瓦斯電閉鎖生產(chǎn)用電；當(dāng)甲烷濃度下降到設(shè)定的復(fù)電值后，甲烷傳感器無控制電信號(hào)輸入，斷電儀的斷電指令解除，被控機(jī)組恢復(fù)生產(chǎn)用電(見圖1)。

圖1 礦用機(jī)載斷電儀斷電控制原理

2 KDG15型控制開關(guān)工作原理

KDG15型遠(yuǎn)程控制開關(guān)是一種用于遠(yuǎn)距離控制設(shè)備的開關(guān)，同時(shí)帶有饋電狀態(tài)檢測功能，能反映被控設(shè)備的狀態(tài)。 KDG15型控制開關(guān)電源輸入為本安直流12～18 V，電流不大于 200 mA，當(dāng)有控制信號(hào)(本安信號(hào))輸入時(shí)，本安信號(hào)(高電平信號(hào)：輸入電壓不小于直流3 V，低電平信號(hào)：不大于直流0.7 V)通過控制回路使繼電器輸出接點(diǎn)相應(yīng)動(dòng)作(常開：控制輸入為低電平或無供電電源時(shí)，輸出接點(diǎn)斷開)，控制被控設(shè)備的開(停)。同時(shí)還可通過檢測被控設(shè)備380～1 140 V 交流電壓的有無，輸出被控設(shè)備有電、無電的本安信號(hào)。原理結(jié)構(gòu)框圖，如圖2。

圖2 原理結(jié)構(gòu)框圖

KDG15型控制開關(guān)的接線端子及引出線功能如圖3所示。其本安側(cè)的供電、控制輸入、饋電檢測輸出信號(hào)用一根電纜通過本安側(cè)接線嘴引入，按圖3左側(cè)所示接到對(duì)應(yīng)接線端子上。其中控制輸入端的接法(高電平信號(hào)輸入時(shí)遠(yuǎn)控開關(guān)動(dòng)作)，要將控制輸入“-”和電源“-”相連，外部控制輸入接本機(jī)控制輸入“+”，具體接法如圖4所示。

圖3 KDG15型遠(yuǎn)程控制開關(guān)接線

圖4 接線方法

3 系統(tǒng)工作原理及接線圖

如圖5，機(jī)組127 V交流輸入，進(jìn)入KDW65A本安直流穩(wěn)壓電源的輸入端，經(jīng)整流電路和本安處理后，穩(wěn)定地本安輸出18 V直流電，給KDG15型控制開關(guān)和甲烷傳感器(供電電壓為18 V)同時(shí)供電；當(dāng)機(jī)組閉鎖停機(jī)，無127 V交流電輸入時(shí)，KDW65A本安直流穩(wěn)壓電源中的蓄電池貯存的電能通過本安處理后，穩(wěn)定地輸出18 V直流電，給KDG15型控制開關(guān)和甲烷傳感器供電，實(shí)現(xiàn)工作面甲烷傳感器和控制開關(guān)的不間斷供電。

工作面機(jī)組附近甲烷濃度達(dá)到報(bào)警值0.8%時(shí)，甲烷傳感器聲光報(bào)警提醒工作人員采取相應(yīng)措施；工作面機(jī)組附近甲烷濃度達(dá)到斷電值1.2%時(shí)，甲烷傳感器處于斷電輸出低電平狀態(tài)，輸出一個(gè)電壓小于0.5 V的電壓信號(hào)給KDG15型控制開關(guān)，KDG15型控制開關(guān)接收到控制信號(hào)輸入后，通過控制回路使繼電器輸出接點(diǎn)相應(yīng)動(dòng)作(常開點(diǎn)打開)，閉鎖機(jī)組生產(chǎn)電源。工作面機(jī)組附近甲烷濃度低于報(bào)警值0.8%時(shí)，甲烷傳感器處于正常狀態(tài)輸出電壓信號(hào)(高電平不小于3V電壓)給KDG15型控制開關(guān)，KDG15型控制開關(guān)輸出相應(yīng)動(dòng)作(常開點(diǎn)閉合)，機(jī)組電源解除閉鎖狀態(tài)。當(dāng)甲烷傳感器故障或無供電電源輸入時(shí)，甲烷傳感器無輸出電壓信號(hào)(電壓為0)給KDG15型控制開關(guān)，即KDG15型控制開關(guān)相當(dāng)于接受到低于0.7 V的低電平信號(hào)，KDG15控制開關(guān)控制回路繼電器輸出接點(diǎn)常開，故障閉鎖機(jī)組生產(chǎn)電源。

具體斷電控制接線，如圖5。

圖5 斷電控制接線

4 結(jié) 語

由KDG15型控制開關(guān)、KDW65A本安直流穩(wěn)壓電源及甲烷傳感器組成的工作面機(jī)組瓦斯超限閉鎖備用系統(tǒng)，已在我礦井下多個(gè)采掘工作面實(shí)施，使用效果良好，有效提高了各采掘工作面的安全生產(chǎn)效率，減少了相應(yīng)設(shè)備資金投入。