礦用隔爆型電動(dòng)閥門執(zhí)行器的研發(fā)與應(yīng)用

萬(wàn) 勇

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400039)

礦用隔爆型電動(dòng)閥門執(zhí)行器的研發(fā)與應(yīng)用

萬(wàn) 勇

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400039)

針對(duì)當(dāng)前絕大多數(shù)煤礦地面永久瓦斯抽放泵站及發(fā)電站，在傳統(tǒng)手動(dòng)閥門的使用過(guò)程中，管道系統(tǒng)存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作及按照邏輯程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制等問(wèn)題，提出了基于RS-485總線型控制理論。采用就地本安按鈕及上位機(jī)組態(tài)王軟件，研發(fā)了一種礦用隔爆型電動(dòng)閥門執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)了閥門就地及遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)，以及部分開(kāi)度控制。結(jié)合配套管理軟件能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、自動(dòng)控制及開(kāi)度控制,并闡述其工作原理等內(nèi)容。本閥門執(zhí)行器具有維護(hù)成本低、操作簡(jiǎn)單方便、執(zhí)行器控制精度高、故障率低等特點(diǎn)。通過(guò)在煤礦現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用情況，表明礦用隔爆型電動(dòng)閥門執(zhí)行器完全能夠按照事先編制的邏輯關(guān)系程序及步驟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，對(duì)相關(guān)煤炭企業(yè)在瓦斯抽采與煤層氣利用的管道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及減少值班人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度等有著重要意義。

煤礦； 防爆； 隔爆型； 電動(dòng)閥門； 執(zhí)行器； 限流電路； 通信

0 引言

目前煤礦領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的分體式電動(dòng)閥門一般由數(shù)字控制部分和執(zhí)行部分組成[1]，但是兩部分相互獨(dú)立，控制電路被置于專門的控制箱內(nèi)，存在安裝接線繁瑣、可靠性差、后期維護(hù)困難等缺陷。為克服分體式電動(dòng)閥門的不便性、提高智能化程度，常州貝斯特和蘭陵閥門控制有限公司等廠商研發(fā)并推出了礦用一體化電動(dòng)閥門，將電氣控制部分與閥門電動(dòng)裝置合成一體，不再需要專用控制箱，用戶在安裝、調(diào)試、檢修時(shí)較為方便。但是其均采用4腔體設(shè)計(jì)，存在體積和質(zhì)量較大、控制信號(hào)接口種類不夠豐富、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)種類繁多的主控設(shè)備適應(yīng)能力較差等問(wèn)題。

根據(jù)2015年國(guó)家安全監(jiān)管總局頒布的《關(guān)于開(kāi)展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的通知》(安監(jiān)總科技[2015]63號(hào))要求[2]，煤炭企業(yè)要逐步實(shí)現(xiàn)以機(jī)械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動(dòng)化控制減少人為操作，大力提高企業(yè)安全生產(chǎn)科技保障能力。因此，本文設(shè)計(jì)了一種礦用隔爆兼本安型一體化智能閥門執(zhí)行器，除了具有通用一體化電動(dòng)閥門的開(kāi)閉控制、過(guò)力矩自動(dòng)保護(hù)、閥體開(kāi)度顯示等基本功能外，還針對(duì)煤礦等特殊領(lǐng)域、電源質(zhì)量差等工況條件開(kāi)發(fā)出電機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)和故障自診斷功能[3]。該設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多種主控設(shè)備，具有靈活的現(xiàn)場(chǎng)總線型通信接口和控制功能[4]，并能夠按照PLC預(yù)先編制的邏輯關(guān)系程序及步驟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[5]，對(duì)相關(guān)煤炭企業(yè)在瓦斯抽采與煤層氣利用的管道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及減少值班人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。

1 工作原理及研發(fā)設(shè)計(jì)思路

1.1 電動(dòng)執(zhí)行器工作原理

閥門電動(dòng)執(zhí)行器主要由防爆電動(dòng)機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、電氣控制腔體、狀態(tài)檢測(cè)傳感器和相關(guān)電氣控制模塊組成。電氣控制模塊通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)的不同導(dǎo)通相序來(lái)控制電機(jī)的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，智能化的閥門控制模塊通過(guò)限位開(kāi)關(guān)、過(guò)力矩開(kāi)關(guān)和角度傳感器、電流互感器、熱保護(hù)開(kāi)關(guān)等傳感部件的信息來(lái)判斷電機(jī)和齒輪機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)、診斷其故障狀況并進(jìn)行有效的保護(hù)[6-8]。

1.2 研發(fā)設(shè)計(jì)思路

首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，獲取煤礦現(xiàn)場(chǎng)瓦斯抽放系統(tǒng)、通風(fēng)、排水系統(tǒng)和防滅火系統(tǒng)常用閥門管徑型號(hào)、壓力等級(jí)、材質(zhì)要求等參數(shù)。然后，根據(jù)調(diào)研的參數(shù)要求，選擇閥體供應(yīng)商，按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工況條件對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，并兼容閘閥、蝶閥驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。最后，開(kāi)始電動(dòng)執(zhí)行器軟、硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作，主要包含以下幾個(gè)方面：①電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)，執(zhí)行器可靠性提升；②智能診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)；③直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)。

電動(dòng)執(zhí)行器整機(jī)方案框圖如圖1所示。

綜上所述，學(xué)前教育的質(zhì)量會(huì)直接影響幼兒的健康成長(zhǎng)。首先，由高校牽頭，吸納政府及相關(guān)幼兒服務(wù)單位以成立幼教協(xié)會(huì)，并由專人負(fù)責(zé)與政府、高校、用人單位的協(xié)同合作事宜。其次，嚴(yán)把學(xué)生質(zhì)量，應(yīng)招收有藝術(shù)加試合格證的學(xué)生入學(xué)，這是保障人才質(zhì)量的基石。最后，對(duì)入學(xué)后的學(xué)生要進(jìn)行職業(yè)認(rèn)同感及社會(huì)責(zé)任感的思政培訓(xùn)，讓學(xué)生牢記社會(huì)使命，肩負(fù)起學(xué)前教育事業(yè)健康發(fā)展的重任。

圖1 電動(dòng)執(zhí)行器整機(jī)方案框圖

2 分部設(shè)計(jì)概況

2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)設(shè)計(jì)

閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低慣量、高力矩的專用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，并采用具有簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、額定電壓高等特點(diǎn)的接觸器作為開(kāi)關(guān)和換相器件。為了保證其工作穩(wěn)定可靠，保障用戶的用電及生產(chǎn)安全，對(duì)驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行軟件和硬件的多級(jí)保護(hù)。第一級(jí)硬件保護(hù)電路是利用接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)關(guān)換相接觸器互鎖保護(hù)。當(dāng)主控電路開(kāi)向接觸器KO閉合時(shí)，電機(jī)執(zhí)行開(kāi)向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)接觸器上常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，關(guān)向接觸器KC的控制線圈回路被切斷，主控電路無(wú)法使關(guān)向接觸器動(dòng)作，從而防止因接觸器同時(shí)閉合造成的相間短路事故，有效實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。

除了第一級(jí)的接觸器互鎖保護(hù)之外，微控制器也會(huì)通過(guò)電流互感器監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作電流，一旦產(chǎn)生大電流，微控制器會(huì)切斷電機(jī)電源并給出故障提示，接觸器控制電路的中間繼電器及其控制回路也采用了多重保護(hù)。此外，微控制器的開(kāi)閥控制信號(hào)通過(guò)硬件邏輯電路與開(kāi)到位和開(kāi)過(guò)矩信號(hào)實(shí)現(xiàn)互鎖，關(guān)閥控制信號(hào)通過(guò)硬件邏輯電路與關(guān)到位和關(guān)過(guò)矩信號(hào)實(shí)現(xiàn)互鎖，保證在微控制器發(fā)生故障或者死機(jī)的時(shí)候，閥門到位或過(guò)力矩后仍然能夠自動(dòng)停止執(zhí)行。

2.2 缺相檢測(cè)與相序識(shí)別和自動(dòng)糾正電路

對(duì)于三相交流電機(jī)來(lái)說(shuō)，電源缺相的危害很大。當(dāng)發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嚴(yán)重不平衡，會(huì)嚴(yán)重增加電機(jī)震動(dòng)，從而破壞軸承和機(jī)座。此外，定子會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流，引起轉(zhuǎn)子電流劇增及嚴(yán)重發(fā)熱，使電機(jī)帶載能力急劇下降；電機(jī)會(huì)吸收大量有功功率，導(dǎo)致定子電流急劇增加。但增大的電流不能使熔絲熔斷，如果長(zhǎng)期缺相運(yùn)行，溫度上升很快，容易燒毀電動(dòng)機(jī)。在實(shí)踐中，60%～70%的電動(dòng)機(jī)燒毀事故都是由于電源缺相運(yùn)行所致，故對(duì)電動(dòng)機(jī)的缺相保護(hù)十分重要。

電動(dòng)執(zhí)行器的相序檢測(cè)與缺相保護(hù)電路如圖2所示。三相交流電經(jīng)光電耦合隔離后，得到整形后的三路電壓波形信號(hào)進(jìn)入微處理器；采用軟件計(jì)算三路波形的相位差，判斷是否發(fā)生缺相及識(shí)別三相波形相序[9]，完成相序自動(dòng)糾正。

圖2 相序檢測(cè)與缺相保護(hù)電路

2.3 通信與控制接口方案

隨著煤礦自動(dòng)化水平的提高，全數(shù)字化通信和分散控制易于系統(tǒng)的重構(gòu)和擴(kuò)展[6]。煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化主控設(shè)備越來(lái)越多，控制接口和控制方式也越來(lái)越多。為更好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同主控設(shè)備，本電動(dòng)閥門執(zhí)行器設(shè)計(jì)了觸點(diǎn)控制、RS-485總線通信、4～20 mA電流信號(hào)輸入輸出等接口。目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)，通信距離可達(dá)千米，其采用的平衡發(fā)送和差分接收方式可抑制共模干擾。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一個(gè)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互聯(lián)時(shí)非常方便，可以節(jié)省許多信號(hào)線，聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。本電動(dòng)閥門執(zhí)行器采用ADM2582，該芯片集成了磁隔離技術(shù)。和傳統(tǒng)的光電耦合隔離相比，該芯片可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、減少PCB板面積、提高數(shù)據(jù)收發(fā)速率、增強(qiáng)通信接口的可靠性[10-17]。

2.4 電動(dòng)閥門執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)與保護(hù)設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用接觸器互鎖換相控制電路控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。這種換相技術(shù)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉，易于控制和檢修。為了保證控制電路抗干擾能力，采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)，包括缺相、過(guò)載、過(guò)流、過(guò)力矩、過(guò)熱保護(hù)等功能，保證電機(jī)可靠工作。

執(zhí)行器的電氣控制部分采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由變壓器模塊、智能控制模塊、接觸器、電流互感器、行程限位開(kāi)關(guān)組、過(guò)力矩開(kāi)關(guān)組、角度傳感器等構(gòu)成，接觸器的控制回路和智能控制模塊供電回路統(tǒng)一采用36 VAC控制電壓，全系列閥門電動(dòng)執(zhí)行器均采用相同的控制模塊和控制電路結(jié)構(gòu)，380 V和660 V的電動(dòng)執(zhí)行器僅電動(dòng)機(jī)和變壓器模塊不同，通過(guò)軟件配置控制模塊的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)適應(yīng)不同大小的閥門。

2.5 電動(dòng)執(zhí)行器一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘閥電動(dòng)裝置一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[18]包括控制腔、接線腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與閘閥、蝶閥的接口設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，電氣控制部分模塊化、系列化通用設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)操作結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，信息顯示系統(tǒng)和顯示窗隔爆設(shè)計(jì)等方面。根據(jù)GB 3836.1-2001爆炸性環(huán)境設(shè)備通用要求，電動(dòng)執(zhí)行器的控制腔和接線腔采用獨(dú)立分隔的設(shè)計(jì)，接線腔的控制信號(hào)通過(guò)隔爆接線端子引入控制腔；控制腔設(shè)有顯示窗口，該窗口采用復(fù)合要求的鋼化玻璃隔爆。電機(jī)采用具有防爆合格證和安標(biāo)證的礦用閥門電動(dòng)裝置專用電機(jī)，電機(jī)引線通過(guò)隔爆導(dǎo)管引入控制腔。電動(dòng)執(zhí)行器采用多回轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，輸出部分為棘爪結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)閘閥、隔膜閥等作推拉運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，采用絲杠的方式直接接入，驅(qū)動(dòng)蝶閥、球閥、風(fēng)門等部分回轉(zhuǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，采用加裝蝸桿減速機(jī)構(gòu)的方式接入。

2.6 本安直流電動(dòng)閥限流設(shè)計(jì)

為了適應(yīng)本安電源負(fù)載電流和沖擊電流受限的特點(diǎn)，在電源的引入端口設(shè)計(jì)了限流電路。通過(guò)硬件對(duì)整機(jī)的工作電流進(jìn)行初步限制，引入限流電路也可以有效隔離電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的大容量?jī)?chǔ)能電容的能量向外部電路釋放，避免產(chǎn)生可以點(diǎn)燃瓦斯的電火花。限流電路原理圖如圖3所示。

圖3 限流電路原理圖

圖3中，整機(jī)工作電流通過(guò)R6進(jìn)行取樣，U3和分壓電阻R7、R8為誤差放大器LM258提供參考電壓，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，誤差放大器驅(qū)動(dòng)調(diào)整管Q2進(jìn)行分壓，使得負(fù)載上的電壓降低，從而保持電流恒定不再增大，實(shí)現(xiàn)了恒流限流的功能。

本安直流電動(dòng)裝置采用無(wú)刷直流電機(jī)[19-20]作為動(dòng)力源。和有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)沒(méi)有換相電刷，運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電火花，具有安全性高、噪聲小、效率高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)依靠電子功率開(kāi)關(guān)完成換相，故其驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)軟件比有刷直流電機(jī)復(fù)雜得多。本電動(dòng)裝置采用MOS管無(wú)刷直流電機(jī)依靠電子功率開(kāi)關(guān)完成換相，并采用MOS管作為電機(jī)換相的功率開(kāi)關(guān)，將驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)電路和電動(dòng)機(jī)的引線用環(huán)氧樹(shù)脂澆封到一起，從而最大程度保證安全。由于電機(jī)功率較小，采用集成的PN雙MOS芯片作為功率開(kāi)關(guān)，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)潔、可靠。通過(guò)采樣電阻和軌對(duì)軌運(yùn)算放大器完成電流的采集和放大，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大20倍后，進(jìn)入微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供軟件處理。

3 系統(tǒng)性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)室測(cè)試

電動(dòng)閥門執(zhí)行器經(jīng)過(guò)裝配及初步調(diào)試完畢后，就地在試驗(yàn)室進(jìn)行一般參數(shù)及轉(zhuǎn)矩性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果分析比較

2016年度，在四川芙蓉(集團(tuán))實(shí)業(yè)公司白皎煤礦泵站排水管道、四川省古敘煤田開(kāi)發(fā)股份公司敘永煤礦抽放泵站，根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊拇笮∽詣?dòng)開(kāi)閉排空和供氣的管道，分別進(jìn)行了對(duì)應(yīng)于不同應(yīng)用場(chǎng)合及工況條件的工業(yè)性試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，閥門平均4天動(dòng)作一次。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，兩個(gè)煤礦的運(yùn)行均未出現(xiàn)故障，完全能夠按照瓦斯抽放泵站生產(chǎn)運(yùn)行流程實(shí)現(xiàn)閥門開(kāi)關(guān)順序及閥門開(kāi)度等控制邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)化控制。與傳統(tǒng)閥門相比，本設(shè)計(jì)優(yōu)化效果如下。①電動(dòng)執(zhí)行器與閥體一體化設(shè)計(jì)，有一套完整的一體化組裝工藝。在裝配及實(shí)際安裝時(shí)較簡(jiǎn)易，避免了目前分體式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)的繁瑣安裝；具備就地、遠(yuǎn)程控制功能，符合業(yè)界自動(dòng)化控制需求；傳統(tǒng)手動(dòng)閥門，必須要有相關(guān)配件及管路安裝才能匹配，裝配相對(duì)復(fù)雜，需要承擔(dān)較多的保養(yǎng)費(fèi)用，且不能滿足自動(dòng)化控制要求的條件，電動(dòng)閥門性能及經(jīng)濟(jì)成本較手動(dòng)閥門劃算。②電動(dòng)閥門執(zhí)行器具有多重保護(hù)機(jī)制與智能故障處理功能，在CPU程序內(nèi)部建立一般故障數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)時(shí)根據(jù)各傳感器數(shù)據(jù)綜合判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保證執(zhí)行器工作穩(wěn)定可靠；較傳統(tǒng)手動(dòng)閥門開(kāi)閉完全靠人工憑借工作經(jīng)驗(yàn)控制，提升了實(shí)現(xiàn)故障預(yù)處理及預(yù)保護(hù)功能。③閘閥、蝶閥驅(qū)動(dòng)兼容性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一種執(zhí)行器配接驅(qū)動(dòng)兩種閥體。④本安直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，滿足本安電源負(fù)載電流和沖擊電流受限要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)的一系列電動(dòng)閥門采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的分體式閥門電動(dòng)執(zhí)行器相比，具有維護(hù)成本低、操作簡(jiǎn)單方便、控制精度高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，滿足國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的《關(guān)于開(kāi)展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的通知》(安監(jiān)總科技[2015]63號(hào))要求。與目前煤炭自動(dòng)化領(lǐng)域廠商生產(chǎn)的礦用一體化閥門電動(dòng)執(zhí)行器相比，本設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、腔體相對(duì)較少、有效減輕質(zhì)量、降低安裝和運(yùn)輸成本的優(yōu)點(diǎn)。執(zhí)行器具有多重自保護(hù)和故障處理系統(tǒng)，采用非侵入式操作和參數(shù)設(shè)置，在保障設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的同時(shí)提供了友好的人機(jī)交互方式。產(chǎn)品具有靈活、豐富的控制與通信接口，便于不同工程和系統(tǒng)的應(yīng)用；具有開(kāi)放的通信協(xié)議，可以接入常用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，也可以無(wú)縫接入KJ90NB煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。

電動(dòng)閥門執(zhí)行器的產(chǎn)品系列化，覆蓋了煤礦現(xiàn)場(chǎng)常用管徑范圍，為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的提升和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)提供了支持。由前期的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和部分產(chǎn)品的銷售情況可以看出，該電動(dòng)閥門執(zhí)行器完全能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，得到了客戶的廣泛認(rèn)可，對(duì)煤炭相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)抽采自動(dòng)化及減少值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度的有重要意義。

[1] 謝碧蓉.總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007,12(4):13-16.

[2] 袁輝.設(shè)備“轉(zhuǎn)型升級(jí)”安全“脫胎換骨”：訪國(guó)家安全監(jiān)管總局規(guī)劃科技司副司長(zhǎng)施衛(wèi)祖[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2015(9):8-13.

[3] 安群濤.三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中逆變器故障診斷與容錯(cuò)控制策略研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[4] 張學(xué)輝.基于以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表,2017,38(3)：41-43.

[5] 曹益凌.基于PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(3):84-84.

[6] 謝碧蓉.總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究[D].重慶:重慶大學(xué)，2006.

[7] 張建淵.智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究與實(shí)現(xiàn)[D].重慶:重慶大學(xué)，2006.

[8] 錢榮.閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制與檢測(cè)技術(shù)研究[D].北京:華北電力大學(xué),2013.

[9] 付燕星，楊年法，盛占石，等.三相交流電源過(guò)零點(diǎn)及相序檢測(cè)電路設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù),2016(3):132-135.

[10]劉東波，呂方，陳玉娟，等.現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表與核電廠DCS的接口分析及應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2015,36(11):41-44.

[11]陳新亞，牛玉廣，余康，等.總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)[C]//全國(guó)自動(dòng)化應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)暨中國(guó)計(jì)量學(xué)會(huì)冶金分會(huì)2009年會(huì),2009.

[12]繆學(xué)勤.工業(yè)4.0推動(dòng)機(jī)電一體化走向智能技術(shù)系統(tǒng)[J].自動(dòng)化儀表,2016,37(1):1-5.

[13]杜品圣.回歸“工業(yè)4.0”的本源,駛向智能制造的快車道[J].自動(dòng)化儀表,2016,37(6):1-7.

[14]祝榮榮，張士文，殳國(guó)華.智能型閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2005(4):26-28.

[15]諸銀興，施竹仁，巢樂(lè)，等.現(xiàn)場(chǎng)總線智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研制[J].自動(dòng)化儀表,2001,22(2):5-6.

[16]王曉明，劉大為，孫力，等.智能型閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的研制[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2008(1):22-23.

[17]陳新亞，牛玉廣，余康，等.總線型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)[J].冶金自動(dòng)化,2009,33(s2)：812-816.

[18]王莉,王福忠,蘇波,等. 機(jī)電一體化智能大流量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究[J]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2003(3):20-23.

[19]朱世安.煤礦無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器啟動(dòng)技術(shù)[J].煤礦安全,2016,47(6):115-118.

[20]張懿，徐源，魏海峰.電動(dòng)閥門用無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].變頻器世界,2016(9):80-82.

Development and Application of the Explosion Isolated Electric Valve Actuator for Mining Use

WAN Yong

(Chongqing Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group,Chongqing 400039,China)

At present,in most of the ground permanent gas pumping stations and power generation stations of coal mines,due to the fact that the traditional manual operated valves are used,remote operation and automatic logic control cannot be implemented for the pipeline system;to solve the problems,the control theory based on RS-485 is proposed. Adopting the local and intrinsic safe button and PC KingVIEW configuration software,the explosion isolated electric valve actuator for mining use is designed and developed to control On/Off and opening of the valve on spot and lemotely.Combined with the management software,the remote,automatic control and opening control can be realized,and the working principle is expounded.The valve actuator features low maintenance cost,simple and convenient operation,high control precision and low failure rate.Through the practical application in the coal mine site for a long period,the explosion isolated electric valve actuator can completely implement the automatic control according to the logic program and procedures programmed in advance.It is of great significance for the relevant coal enterprises to realize the automation and reduce the labor intensity of the workers in the pipeline systems of the gas extraction and coalbed methane utilization.

Coal mine; Explosion-proof; Exd; Electric valve; Actuator; Current limiting circuit; Communication

國(guó)家“十三五”重大專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(101564116、101564216)、中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司礦用閥門項(xiàng)目(CQ1616)

萬(wàn)勇(1980—)，男，學(xué)士，工程師，主要從事瓦斯抽放監(jiān)控技術(shù)和儀器儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)工作。 E-mail:280210058@qq.com。

TH-39；TP27

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201708013

修改稿收到日期:2017-04-07