論電子技術(shù)在坑探工程中的應(yīng)用

毛健

摘 要：隨著電子技術(shù)的不斷深入發(fā)展，基于電子技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于人們生活的方方面面。較小的體積、可靠的運(yùn)行以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等有點(diǎn)，使得其在工業(yè)工程領(lǐng)域有了施展空間。文章就電子技術(shù)在我國(guó)坑探技術(shù)方面的應(yīng)用進(jìn)行分析，運(yùn)用具體案例探討該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)以及未來發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：坑探工程；電子技術(shù)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TN0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）06-0128-02

Abstract： With the further development of electronic technology， the equipment based on electronic technology has been applied to every aspect of people's life. Small size， reliable operation and easy-to-achieve automation， and so on， it has room for application in the field of industrial engineering. In this paper， the application of electronic technology in pit exploration technology in China is analyzed， and the application characteristics and future development trend of this technology are discussed with specific cases.

Keywords： pit exploration engineering； electronic technology； application analysis

上世紀(jì)七十年代以來，我國(guó)首次將電子技術(shù)與當(dāng)時(shí)的坑探工程相結(jié)合。借助電子技術(shù)的輔助，當(dāng)時(shí)的坑探工程技術(shù)取得了很好的突破。隨著電子技術(shù)的不斷深入發(fā)展，目前我國(guó)在硅整流器、鼓風(fēng)機(jī)缺相保護(hù)設(shè)備以及無線遙控道岔、全自動(dòng)化水泵工作控制、鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)化煙霧控制等已經(jīng)具備非常成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。雖然目前在坑探過程中，基于電子技術(shù)的控制相較于日常使用電子產(chǎn)品其技術(shù)含量較低，但是一些具有重要意義的基于電子技術(shù)的坑探設(shè)備已經(jīng)在逐步研發(fā)過程中，并已經(jīng)取得了較好的效果，未來基于電子技術(shù)的坑探工程必將越來越自動(dòng)化、安全以及效率等系數(shù)都將得到極大的提升。

1 壓風(fēng)機(jī)中應(yīng)用分析

目前，國(guó)內(nèi)的坑探工程所使用的壓風(fēng)機(jī)通常以柴油電動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ矗麄€(gè)壓風(fēng)機(jī)采用電瓶作為電力供應(yīng)源。而傳統(tǒng)的電瓶往往需要經(jīng)常性的進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，且在使用中也要注意，否則容易產(chǎn)生損傷從而影響其使用壽命。為了規(guī)避傳統(tǒng)電瓶既不經(jīng)濟(jì)且使用又麻煩的弊端，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計(jì)了采用硅整流啟動(dòng)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電瓶啟動(dòng)?；诠枵麟娫矗恍枰獙㈦娫唇由辖涣麟?，打開啟動(dòng)按鈕即可實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。在可操作性上、以及產(chǎn)品的造價(jià)上后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)等方面均明顯高于傳統(tǒng)的電瓶形式。

該硅整流單元實(shí)際上是一個(gè)較為常見的電子電路，其工作主要目的是將工作日常所使用的交流電，轉(zhuǎn)化為啟動(dòng)所需要的穩(wěn)定直流電源。如圖1所示，市電在接入該設(shè)備時(shí)，首先由一級(jí)變壓器將該380V電壓（不同于居民用電220V，工程施工、大型機(jī)械設(shè)備其現(xiàn)場(chǎng)工作用電通常為380V）轉(zhuǎn)化為15或者30伏電壓。不同的電瓶容量，其所對(duì)于的電瓶電壓也不相同。結(jié)果變壓器降壓直流的電壓峰值雖然得到了有效的降低，但其依然為交流電形式。而基于產(chǎn)油電動(dòng)機(jī)的設(shè)備的啟動(dòng)需要使用直流電作為啟動(dòng)源，因此在變壓器后面追加了一個(gè)整流單元。圖1中，C為濾波電容，其主要用途將整流后的高次諧波以及雜波等進(jìn)行過濾，將不穩(wěn)定的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓操作。

由上圖可知，在基于整流元的柴油機(jī)啟動(dòng)裝置，為了簡(jiǎn)化對(duì)整流核心的電路，在整流二極管的選擇上，采用了100V耐壓的二極管。該措施可以很好避免實(shí)際用電過程中由于電壓不穩(wěn)定所帶來的浪涌等情況，基于硅二極管的過壓保護(hù)，整個(gè)啟動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)一定程度內(nèi)的自我修復(fù)，這也大大便利了后期的維護(hù)，提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全的同時(shí)，節(jié)約了維護(hù)成本。

2 鼓風(fēng)機(jī)缺相保護(hù)應(yīng)用分析

在實(shí)際坑探施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備復(fù)雜，且有些設(shè)備其功率較大一旦通電使用，會(huì)使得現(xiàn)場(chǎng)用電出現(xiàn)瞬間或者一定時(shí)間的線路不平衡情況。此時(shí)，巷道鼓風(fēng)機(jī)用電動(dòng)機(jī)，經(jīng)常出現(xiàn)由于現(xiàn)場(chǎng)施工三相不平衡現(xiàn)象或者長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)行等情況使得點(diǎn)擊無法運(yùn)轉(zhuǎn)而燒毀。因此，必須設(shè)計(jì)一套完善的保護(hù)裝置，以降低鼓風(fēng)機(jī)的損耗，提高使用壽命。傳統(tǒng)的形式，主要采用中性點(diǎn)保護(hù)法，或者三相不平衡法來進(jìn)行規(guī)避，但是在實(shí)際使用過程中，三相中性點(diǎn)極易產(chǎn)生漂移，因此基于中性點(diǎn)以及三相負(fù)載不平衡的保護(hù)法無疑其可靠性以及穩(wěn)定性等存在很大的不足。

在充分認(rèn)識(shí)到該不足情況，基于電子技術(shù)輔助，在傳統(tǒng)形式的保險(xiǎn)絲兩則并聯(lián)交流接觸繼電器可以很好的彌補(bǔ)以上問題。與此同時(shí)，為了更好的延長(zhǎng)主交流接觸繼電器的使用壽命，可以使用電子雙向可控硅來代替?zhèn)鹘y(tǒng)形式的接觸器。電子元件體積較小，且運(yùn)行可靠較高，即便在日后的使用中出現(xiàn)某個(gè)電子元件的拒動(dòng)作甚至損壞，只需要簡(jiǎn)單的進(jìn)行更換即可。

3 水泵自動(dòng)化控制

傳統(tǒng)形式的水泵自動(dòng)控制裝置，往往需要安排專人進(jìn)行看守操作，對(duì)于水泵的運(yùn)行時(shí)間以及動(dòng)作周期等都需要人為的操作。傳統(tǒng)形式的工作模式，一方面對(duì)勞動(dòng)力資源是一種浪費(fèi)，另一方面在實(shí)際工作效率上也不能得到很好的保證。自上世紀(jì)我國(guó)引進(jìn)基于自動(dòng)化控制的水泵運(yùn)行裝置，結(jié)果數(shù)十年的實(shí)踐總結(jié)，其具有很好的實(shí)用性?；谠撗b置的自動(dòng)化控制，可以實(shí)現(xiàn)無人值守且可靠運(yùn)行，給日常的工程施工提供了極大的便利。

如圖2所示，該水泵自動(dòng)化控制裝置主要分為當(dāng)前水位檢測(cè)傳感器、穩(wěn)定性晶體管開關(guān)控制單元以及相關(guān)執(zhí)行操作機(jī)構(gòu)。其主要功能為，水箱內(nèi)的水位控制器，基于現(xiàn)場(chǎng)使用要求，需要其在水箱內(nèi)滿水時(shí)停止工作，而在水位抵至一定程度上進(jìn)行抽水蓄水工作。因此，設(shè)計(jì)時(shí)在水箱內(nèi)安插了多個(gè)不同層次高度的水位傳感器。當(dāng)水位高于或者達(dá)到最高位置傳感器時(shí)，相應(yīng)的控制水泵工作的繼電器斷開，此時(shí)水泵停止工作。相應(yīng)的，當(dāng)水位低于最低位置的傳感器時(shí)，此時(shí)將會(huì)出發(fā)控制水泵電機(jī)工作的繼電器，使得水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，從而向水箱內(nèi)蓄水，保證水箱內(nèi)有水，直至水位略大于活著等于最高位置傳感器，此時(shí)繼電器斷開，水泵停止工作，水箱停止蓄水。

相反的，在水源處以及接力泵站處的自動(dòng)化控制裝置。這兩個(gè)場(chǎng)合往往要求在檢測(cè)到有水時(shí)，需要啟動(dòng)水泵進(jìn)行抽水工作，而在檢測(cè)不到水位時(shí)則可以停止工作。工作原理如圖2所示：

如圖2所示為水源處以及接力泵站其水泵控制原理圖。當(dāng)設(shè)計(jì)坑探工程現(xiàn)場(chǎng)水位達(dá)到傳感器AS所在的位置時(shí)，T2內(nèi)的水位出現(xiàn)上揚(yáng)，相應(yīng)的線路由斷開至閉合。繼電器J1與J2帶電，點(diǎn)擊啟動(dòng)，水泵開始工作，進(jìn)行抽水。當(dāng)抽水到一定程度時(shí)，水箱內(nèi)的水位逐漸低于A點(diǎn)時(shí)，晶體管T2內(nèi)由于其經(jīng)過BC形式美因此依然保持繼續(xù)工作狀態(tài)，當(dāng)水位繼續(xù)下降，降至傳感器B工作位置時(shí)，水泵才會(huì)真正停止工作，此時(shí)基本完成一個(gè)完整周期的抽水過程。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境比較復(fù)雜，因此對(duì)于電機(jī)以及電子元件等都是一種考驗(yàn)，為了確保在實(shí)際運(yùn)行中可以保證水泵的可靠、高效運(yùn)行，在該設(shè)計(jì)電路中還特別添加了相應(yīng)的水泵電機(jī)保護(hù)單元以及水泵的流量控制單元。

4 無線電遙控道岔

運(yùn)輸機(jī)在坑探工程中通常需要經(jīng)過較多的道岔，傳統(tǒng)的人工搬岔道方式無法在機(jī)車運(yùn)行時(shí)單獨(dú)完成，增加了工作人員的投入，同時(shí)也對(duì)運(yùn)輸效率造成了影響。

無線電遙控岔道的設(shè)計(jì)是將相應(yīng)的遙控設(shè)備安裝在駕駛室，駕駛員在經(jīng)過岔道時(shí)，通過操縱按鈕來搬岔道，既省時(shí)又省力。

無線電遙控岔道由三部分組成，分別是：

4.1 發(fā)射機(jī)。為簡(jiǎn)化機(jī)車安裝，通常采用干電池或電瓶供電，其電路原理：由BG7等組成的穩(wěn)壓器為發(fā)射機(jī)提供穩(wěn)定的電壓；（1）由BG5和BG6等組成的多諧振蕩器，經(jīng)開關(guān)K1或K2接通后，其振蕩頻率會(huì)發(fā)生變化。在開關(guān)接通后所形成的1.1KZ或3.8KZ的方波信號(hào)由整形電路（由BG3和BG4組成）整形放大后由電容C4、R1加至BG1的發(fā)射極。（2）BG2和石英晶體組建的載頻振蕩器形成的27.6MZ的高頻正弦波信號(hào)經(jīng)變壓器耦合到BG1的基極，在調(diào)試后由天線發(fā)射。

4.2 接收機(jī)。接收機(jī)的電源為交流穩(wěn)壓電源。（1）調(diào)諧炯路（由L1C2等組成）的頻率和發(fā)射機(jī)發(fā)射的載頻相同，接收到的信號(hào)加到變頻管BG1的基極。（2）BG2和石英晶體組建的高頻振蕩器形成的27.1MZ的本振信號(hào)加到BG1發(fā)射極進(jìn)行變頻，差拍信號(hào)由中頻放大器（由BG3、BG4等組成）放大后，經(jīng)檢波器（由2AP9等組成）檢出控制信號(hào)經(jīng)低頻放大器（由BG5、BG6和BG7組成）放大，由BG8-9選頻迥路選頻后，其對(duì)應(yīng)的繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 執(zhí)行機(jī)。執(zhí)行機(jī)的作用為在電磁鐵經(jīng)繼電器接通觸點(diǎn)后，拉動(dòng)轉(zhuǎn)撤器，將道岔搬動(dòng)。

5 結(jié)束語

隨著電子設(shè)備在坑探工程中的使用日益普及，其產(chǎn)生的效益顯著高于傳統(tǒng)的器械。由于電子設(shè)備對(duì)環(huán)境的溫度、濕度和腐蝕性氣體含量有一定的要求，而在坑探工程中，其坑道內(nèi)一般溫度較低、濕度較高，且腐蝕性氣體濃度較大，為此，進(jìn)入坑道內(nèi)的電子設(shè)備應(yīng)具備一定的防潮防腐措施。此外，目前使用的較多坑探設(shè)備都存在體型大、分量重的特征，而電子設(shè)備與之相比則輕小許多，且精密度更高。由于目前熟悉掌握電子設(shè)備使用的人員匱乏，坑探工程應(yīng)通過培訓(xùn)的方式來增加技術(shù)人員，提升線路維修質(zhì)量。從電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)角度入手，通過提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠性來提高整體設(shè)備的穩(wěn)固性。

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