喬愛鳳

（山西榆次北山煤業(yè)有限公司，山西 晉中 030619）

·試驗研究·

兩種電壓等級下風瓦電閉鎖的實現(xiàn)方法

喬愛鳳

（山西榆次北山煤業(yè)有限公司，山西 晉中 030619）

為了保證綜合機械化掘進工作面兩種不同動力電源供電的安全性，實現(xiàn)兩種不同電壓等級下風電閉鎖及瓦斯電閉鎖的安全可靠，提出了兩種電壓等級電源總開關(guān)的控制線路采用級聯(lián)接線的方案。此方案自投入運行兩年來，由于接線方式簡單，斷電運行及時、可靠，很好地保證了高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井綜掘工作面的供電安全，促進了礦井的安全生產(chǎn)。

綜合機械化掘進；動力電源；風瓦電閉鎖

1 概 述

山西榆次北山煤業(yè)有限公司兼并重組后生產(chǎn)能力為90萬t／年，采用斜井開拓，井田面積為13．303 1 km2，布置有兩個綜掘工作面，采用EBZ100型掘進機掘進，而刮板運輸機、帶式輸送機、水泵及其它設(shè)備的供電電源電壓等級均為660 V，在兩種不同的電壓等級下運行，不論是機電檢修還是監(jiān)測管理都具有一定的難度，兩種供電電源必須同時實現(xiàn)風瓦電閉鎖，這樣才能保證在綜掘工作面，在瓦斯超限或者停風后，及時、有效地切斷掘進巷道內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，保證綜掘工作面的供電安全，達到《煤礦安全規(guī)程》與AQ1029-2007《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》中礦井通風與安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定的要求。

1．1 工作面瓦斯傳感器的安裝與布置

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（2012版）第170條的規(guī)定，低瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。高瓦斯、煤（巖）與瓦斯突出礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須在工作面及其回風流中設(shè)置甲烷傳感器。根據(jù)AQ1029-2007《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》中的規(guī)定，掘進工作地面甲烷濃度達到或超過1．0%時，聲光報警；掘進工作地面甲烷濃度達到或超過1．5%時，切斷掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當掘進工作面甲烷濃度低于1．0%時，自動解鎖。掘進工作地面回風流中的甲烷濃度達到或超過1．0%時，聲光報警、切斷掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當掘進工作面回風流中的甲烷濃度低于1．0%時，自動解鎖。

1．2 兩種電壓等級動力電源的閉鎖方案的提出

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（2012版）第128條的規(guī)定：井下所有局部通風機按規(guī)定必須實行“三?！薄皟砷]鎖”、“雙電源、雙風機”，并能自動切換。

山西榆次北山煤業(yè)公司綜掘工作面供電電壓等級為1 140 V和660 V兩種，當掘進工作面局部通風機停止運轉(zhuǎn)或者工作面瓦斯超限時，閉鎖裝置既要切斷工作面660 V的用電設(shè)備、同時又要切斷1 140 V的用電設(shè)備，如何使用一臺閉鎖開關(guān)控制兩種電壓（1 140 V和660 V）等級的電源，成為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)亟待解決的難題。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及AQ1029 -2007《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合北山煤業(yè)公司井下掘進工作面供電系統(tǒng)的實際情況，提出了將兩種電源總開關(guān)的控制線路采用級聯(lián)接線的方式，從而實現(xiàn)風電瓦斯閉鎖。

2 風瓦電閉鎖的實現(xiàn)方法

針對綜掘工作面中兩種電壓等級動力電源風瓦電閉鎖控制的問題，對監(jiān)控系統(tǒng)的控制線路進行了新的設(shè)計，將兩種電壓等級動力電源的總開關(guān)進行級聯(lián)接線，下面以15206進風順槽掘進工作面的風瓦電閉鎖控制為例來說明。

2．1 斷電器的工作原理

斷電器的常開（常閉）接點與工作面總開關(guān)中的36 V控制回路相連接，當甲烷傳感器超斷電值或者局部扇風機停止運轉(zhuǎn)時，甲烷（開停）傳感器將信號傳送到監(jiān)控分站，監(jiān)控分站CPU發(fā)送觸點信號或電平信號到斷電器，斷電器接到分站的斷電指令后執(zhí)行斷電動作，見圖1。

圖1 風瓦電閉鎖斷電流程示意圖

將斷電器的一個常開觸點（一個常閉）翻轉(zhuǎn)，則與斷電器連接的工作面總開關(guān)中的36 V控制回路處于斷開狀態(tài)，工作面總開關(guān)的自?；芈窋嚅_，緊接著主接觸器斷開，于是一次電源側(cè)和二次負荷側(cè)處于斷開狀態(tài)，這樣就切斷了掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，見圖2。

圖2 斷電器接線示意圖

2．2 兩種電壓等級動力電源風瓦電閉鎖實現(xiàn)過程

2．2．1 15206進風順槽綜掘工作面監(jiān)控設(shè)備情況

1）局部通風機型號：FBD-№6．3-2×22 kW。2）局部通風機開關(guān)型號：QJZ-2×120雙電源組合開關(guān)。3）15206進風順槽660 V級總開關(guān)：QBZ-80。4）15206進風順槽1 140 V級總開關(guān)：KBZ-400。5）斷電器型號：DKJ0．3／660，控制開關(guān)型號QBZ-80。6）監(jiān)控系統(tǒng)型號：KJ160 N。7）礦用隔爆兼本安型直流電源型號：KDW-0．1／18×6。8）甲烷傳感器型號：GJC4。9）開停傳感器型號：GKT5L。

2．2．2 斷電過程描述

FBD-№-6．3×2型局扇開關(guān)采用QJZ-2× 120雙電源組合開關(guān)，660 V電壓等級供電電源總開關(guān)選用QBZ-80型真空磁力起動器，用來控制綜掘工作面660 V的設(shè)備（如刮板輸送機、皮帶運輸機、水泵等）。1 140 V電壓等級供電電源的總開關(guān)選用KBZ-400型饋電開關(guān)，用來控制EBZ-100型綜掘機，見圖3。

把斷電器的常閉觸點J1接入第一臺總開關(guān)即QBZ-80真空磁力起動器的控制回路中，當監(jiān)控分站采集到符合斷電條件的信息后，立即給斷電器下達斷電指令，斷電器常閉接點釋放，ZJ2接點處于斷開狀態(tài)，QBZ-80開關(guān)的控制回路斷路，開關(guān)送不起電，當監(jiān)控分站采集到符合復電條件的信息后，立即給斷電器下達復電指令，已斷開的常閉繼電器翻轉(zhuǎn)變成閉合狀態(tài)，ZJ2接點處于閉合狀態(tài)QBZ-80開關(guān)的控制回路通路，開關(guān)能送電，這樣達到閉鎖停電的目的。

第二臺總開關(guān)即KBZ-400饋電開關(guān)的主接觸器的自保接點J1斷開時，KBZ-400開關(guān)不能閉合，只有J1接點閉合時KBZ-400饋電開關(guān)才能啟動得電。從J1接點引出兩根線到第一臺總開關(guān)的ZJ2常開點，當?shù)谝慌_閉鎖開關(guān)為斷電狀態(tài)時，ZJ2斷開，KBZ-400饋電開關(guān)的自保回路斷路，饋電開關(guān)送不上電，達到控制兩種動力電源的目的。

斷電控制開關(guān)接線圖見圖4。

圖3 15206綜掘進風順槽工作面配電系統(tǒng)圖

圖4 斷電控制開關(guān)接線圖

3 技術(shù)方面的優(yōu)越性

1）1140 V和660 V兩種電壓等級動力電源的總開關(guān)采用級聯(lián)接線，保證了綜掘工作面兩種電壓等級供電的安全性，同時由于控制接線更加方便、實用，減少了控制線的使用量，節(jié)約了成本，簡化了系統(tǒng)，維護和檢修更方便，雙閉鎖裝置更安全、穩(wěn)定、可靠，能更好地滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的要求。

2）在傳統(tǒng)意義上，使用兩個斷電器控制兩個開關(guān)，即用來控制1 140 V工作面總開關(guān)和660 V工作面總開關(guān)，而此方案只使用一個斷電器，就實現(xiàn)了將兩個總開關(guān)斷電的目標。

3）減少了控制線路和控制設(shè)備，故障點減少，使得系統(tǒng)更加簡單，增加了系統(tǒng)的可靠性，減少了有可能出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)。

4 結(jié) 論

自北山煤業(yè)公司綜合機械化掘進工作面1 140 V和660 V兩種電壓等級電源的總開關(guān)采用級聯(lián)接線方案兩年來，由于此種接線方式簡單，斷電運行及時、可靠，能夠很好地解決不同電壓等級下的風電瓦斯電閉鎖的問題，保證了安全監(jiān)控系統(tǒng)正常有效地運行，杜絕了因瓦斯超限或無計劃停風而造成的事故，為公司的安全生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。

［1］ 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布．煤礦安全規(guī)程［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2011：92-106．

［2］ 喻孝琪，崔賢濤，劉俊波．雙回路雙風機掘進工作面兩種動力電源的閉鎖控制設(shè)計［J］．煤礦安全，2008，03（03）：73-75．

［3］ 張建立．基于Vxworks的井下通用監(jiān)控站研究［D］．青島：山東科技大學碩士論文，2007．

［4］ 郭江濤．風電瓦斯閉鎖功能設(shè)計與現(xiàn)場實現(xiàn)［M］．第五屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集，2010：439-443．

［5］ 周海坤．甲烷風電閉鎖在礦用分站中的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．煤礦安全，2008（2）：68-70．

［6］ 趙 丹，劉 劍，馬 恒，等．煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)傳感器設(shè)置［J］．煤礦安全，2009（10）：69-72．

［7］ 蔡 崇．煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)風電瓦斯閉鎖實現(xiàn)方式的探討［J］．工礦自動化，2010（7）：79-82．

Implementation Method of the W ind Gas and Electricity Closed-cycle Control under Two Voltage Levels

Qiao Ai-feng

In order to guarantee security of two different power supply in comprehensive mechanized tunneling faces，realizes safe and reliable operation of wind electricity atresia and gas electricity atresia under two different voltage grade，puts forward the scheme of using cascade connection in two kinds of voltage class power master switch control circuit．Since this plan put into operation for two years，because of its simple connection mode，power outage timely and reliably operation，ensures power supply security of comprehensive tunneling working face in highly gassy mine and coal and gas outburst mine，promotes the mine safety production．

Comprehensive mechanized drivage；Power source；Wind gas and electricity closed-cycle control

TD608

B

1672-0652（2013）10-0035-03

2013-07-20

喬愛鳳（1978—），女，山西陽曲人，2000年畢業(yè)于江南大學，工程師，主要從事機電設(shè)備運行管理和機電設(shè)備的選型設(shè)計及安全管理工作，（E-mail）hh20071204＠163．com