3%風電瓦斯閉鎖控制局部通風機開關技術改造應用

崔文創 郭喜濤 林 偉 景保松

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452477）

3%風電瓦斯閉鎖控制局部通風機開關技術改造應用

崔文創 郭喜濤 林 偉 景保松

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452477）

根據《國家煤炭安全監控系統通用技術要求AQ 6201-2006》之4．5．22條規定：監控系統必須由現場設備完成風電甲烷瓦斯閉鎖功能。告成煤礦分別對分站、風機開關閉鎖設計控制電路進行優化改造，通過井下實際應用，取得顯著效果。

3%風電瓦斯閉鎖；優化改造；應用

根據KJ110N型JF-F4型分站的風電瓦斯閉鎖功能工作原理和局部通風機開關工作原理，對電路進行深入分析，結合3%風電瓦斯閉鎖要求，分別對分站、風機開關閉鎖進行設計對控制電路進行改造，實現了掘進工作面回風流中甲烷濃度大于3.0%時，對局部通風機進行閉鎖使之不能起動，只有通過密碼操作軟件或使用專用工具方可人工解鎖，當掘進工作面回風流中甲烷濃度低于1.5%時，自動解鎖的功能。通過井下實際運行，提高了告成煤礦局部通風機運行的安全性，為礦井的安全生產提供了保障。

1 分站工作原理

1.1 KJ110N型JF-F4型分站的風電瓦斯閉鎖功能工作原理

1.1.1 當1號模擬量通道監測的瓦斯濃度≥1.5%時，分站切斷掘進工作面內全部非本質安全型電器設備的電源，并報警，對應分站上斷電1控制量燈亮；當1號模擬量通道監測值的瓦斯濃度＜1.0%時，對應分站1斷電控制量燈滅，具備復電條件。

1.1.2 當2號模擬量通道監測的瓦斯濃度≥1.0%時，分站切斷掘進工作面內全部非本質安全型電器設備的電源，并報警，對應分站上1斷電控制量燈亮；當2號模擬量通道監測的瓦斯濃度＜1.0%時，對應分站1斷電控制量燈滅，具備復電條件。

1.1.3 當3號模擬量通道監測的瓦斯濃度≥0.5%時，分站切斷被串掘進工作面內全部非本質安全型電器設備的電源，并報警，對應分站斷電2控制量燈亮；當3號模擬量通道監測的瓦斯濃度＜0.5%時，對應分站斷電2控制量燈滅，具備復電條件。

1.1.4 當開關量1號局扇停止或開關量2號監測到無風時，切斷供風區域的全部非本質安全型電器設備的電源，并報警，對應分站斷電1、2、控制量燈亮；當1號開關量運行并且2號開關量監測到有風時，對應分站1、2、斷電控制量燈滅，具備復電條件。

1.1.5 當局扇停止運行時，1號開關量監測到的設備停止運行2號開關量監測到無風。當1號或2號模擬量通道監測到的瓦斯濃度≥3.0%，分站切斷供風區域的全部非本質安全型電器設備電源，以及局部通風機的電源，并報警，對應分站上1、2、3、號控制量燈亮，局部通風機通過人工解鎖的方式，局部通風機才能送電。或當甲烷濃度小于1.5%時，自動解鎖，局部通風機可以人工恢復運行。分站執行風電瓦斯閉鎖功能所需的傳感器及安裝布置方式如圖1：

圖1 風電瓦斯閉鎖功能傳感器安裝布置示意圖

圖2 風機組合開關工作原理圖

2 風機開關工作原理

常用風機組合開關原理圖如圖2所示。

2.1 開關工作原理

把風機組合開關手把打到“切換“位置，合上隔離開關Q，此時主、備起動器供電支路控制變壓器BK得電，智能綜保ABD8經4、6腳得到36V電壓，保護對電機絕緣情況進行自動檢測，當絕緣值符合要求時，ABD8的3#、4#接點閉合，為主、備起動器的起動作好準備。

2.1.1 按下起動按鈕QA1，中間繼電器ZJ1得電吸合——ZJ1-1、ZJ1-2閉合——KA1得電吸合——KA1-1閉合——真空接觸器CJ1得電吸合——CJ1-1閉合——主通風機起動。常開接點ZJ1-1閉合，實現對按鈕QA1的自保。

CJ1得電吸合：常開接點CJ1-2閉合，備用風機開關切換繼電器QJ2得電吸合，接點QJ2-1閉合，使中間繼電器ZJ2得電吸合，接點ZJ2-1、ZJ2-2閉合，其中ZJ2-1實現自保，為備用風機開關起動作好準備。

QJ2得電吸合，QJ2-2斷開，繼電器KA2斷電，接點KA2-1斷開，實現了兩臺風機開關倒臺互相閉鎖功能。

CJ1、KA1得電吸合，接點CJ1-4、KA1常閉接點斷開，避免高壓串入保護中造成保護器損壞。

2.1.2 當主通風機或主起動器出現故障或斷電時，中間繼電器ZJ1失電——ZJ1-1、ZJ1-2斷開——KA1失電——KA1-1斷開——真空接觸器CJ1失電——CJ1-1斷開——主通風機停機。

CJ1失電：常開接點CJ1-2斷開，備用風機開關切換繼電器QJ2失電，接點QJ2-1斷開（此時ZJ2-1已實現自保），QJ2-2延時閉合——KA2得電吸合——KA2-1閉合——真空接觸器CJ2得電吸合——CJ2-1閉合——備用通風機起動，實現風機自動倒臺。

2.1.3 R-C為阻容吸收電路，用來抑制真空接觸器通斷電路時產生的過電壓。ABD為電機綜合保護器，用它實現通風機的過載、斷相、短路、漏電閉鎖等功能。保護器中的電流互感器串接于通風機回路中作為信號檢測元件，保護器中執行繼電器的一組常開觸點串接于中間斷電器的線圈控制回路中，實現保護。

3 技術改造

圖3 風機開關電路改造圖

常用風機開關改造原理圖如圖3所示。

3.1 將風機開關的2#線與啟動按鈕QA1連線斷開，在斷開點串接繼電器FJ，使用常閉接點同樣原理把備用風機的啟動按鈕QA2與標號2#線斷開，通過風機開關內部連線串接繼電器FJ上。

3.2 監控分站JF-F4是無源斷電輸出，結合分站工作原理技改為有源輸出，JF-F4分站模擬量數據采集電路主要由光電隔離器TLP521-4、四選一開關4066、鎖存器74HC175、整形電路4013以及門電路74HC00等組成。模擬量輸入信號經光電隔離器TLP51-4耦合后送到四選一開關4066。單片機在程序的控制下由數據總線低4位（D0、D1、D2、D3）發出采樣通道選通信號，經鎖存器74HC175鎖存送至四選一開關4066，選通相應的通道將輸入信號送入單片機P89c58x2BN的2腳進行信號周期測量，然后計算出信號量值。計算出信號值大于或等于設定的斷電值是，分站單片機26腳發出一高電平信號控制5伏主板光電耦合器，耦合器導通后12伏板輸出12伏500毫安本安電流控制分站內的斷電繼電器FZD3風機開關工作電源為660v，風機開關控制電路控制電壓36v，為防止高電壓誤串入監控分站內部，在分站斷電通道3繼電器FZD3控制風機開關內的繼電器FJ線路進行雙向二次隔離，把監控分站斷電通道3繼電器的1和11腳控制線分別接繼電器FZD3 3腳和6腳，相接，風機開關內的控制繼電器FJ的控制線1腳和11腳分別接分站斷電通道3繼電器FZD3的2腳和5腳。保證了監控分站安全運行。

4 技術改造后的風機開關及監控分站斷電工作原理

4.1 在3%風電瓦斯閉鎖條件未達到條件下，控制風機繼電器常閉節點FJ6-5閉合，風機能正常啟動.停止工作，且能自動倒臺，當甲烷濃度大于3.0%時：控制風機繼電器常閉節點FJ6-5斷開，此時，局部通風機仍能實現自動倒臺，當局部通風機故障或其他原因造成局部通風機停止運轉，掘進工作面或回風流中甲烷濃度大于3.0%，分站根據3%風電瓦斯閉鎖程序設計，分站控制通道3繼電器FZD3因得電閉合后，繼電器FZD3-2閉合，——FZD6-5閉合，風機控制回路繼電器得電吸合FJ5-6斷開，風機控制回路被切斷，使之風機人工不能啟動，只有通過人工解鎖，才能送風，從而保障了安全生產。

4.2 在風機正常工作狀態下，即使監控分站傳感器誤碼，控制風機回路繼電器出現誤動作情況下，由于風機自保接點ZJ1-1作用下，風機還是按正常條件下工作和自動切換。

5 關鍵技術及創新點

5.1 通過對KJ110N型JF-F4型分站和局部通風機開關的技術改造、試驗、應用，實現了3%風電瓦斯閉鎖功能，閉鎖可靠且風機控制獨立性好，不存在互相影響工作。

5.2 通過對現用KJ110N型JF-F4型分站和局部通風機開關進行技術改造，新增元器件少，接法比較方便、實用，投資少、安全性高且維修使用方便。

6 結語

對KJ110N型JF-F4型分站和局部通風機開關的3%風電瓦斯閉鎖功能技術改造，在本礦通過現場試驗，對設備檢查、檢修等工作方便、快捷、準確，，閉鎖功能可靠，風機運行穩定，同時滿足了《國家煤炭安全監控系統通用技術要求AQ6201-2006》之4.5.22條規定。目前已在告成煤礦井下全面得到應用。

TD724

A

1671-0037（2014）11-82-2

崔文創（1980-），男，助理工程師，本科，研究方向：一通三防技術管理。