礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器的研究與應(yīng)用

劉 輝 傅廷波 曹利明

（山東許廠煤礦有限公司，山東 濟(jì)寧 272113）

1 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

許廠煤礦于2018 年10 月在原有KJ76N 型礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升級(jí)到KJ76X 型礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)網(wǎng)數(shù)字傳輸，傳感器防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65，抗干擾能力加強(qiáng)，監(jiān)控分站備用電池續(xù)航能力不小于4 h，安全巡檢周期在10 s 左右，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。但是饋電傳感器只是升級(jí)到數(shù)字傳輸，監(jiān)控準(zhǔn)確性并沒(méi)有明顯提高，使用的饋電傳感器是傳統(tǒng)的固定在閉鎖饋電開(kāi)關(guān)負(fù)荷側(cè)電纜上，通過(guò)檢測(cè)電纜周?chē)妶?chǎng)感應(yīng)，監(jiān)測(cè)閉所開(kāi)關(guān)送電與停電狀態(tài)信號(hào)的傳感器。許廠煤礦井下使用的電纜大多數(shù)為鎧裝電纜，由于鎧裝電纜的鎧裝層對(duì)電磁場(chǎng)具有一定的屏蔽影響，導(dǎo)致電纜周?chē)鸁o(wú)電場(chǎng)變化或變化較弱，從而造成了許廠煤礦礦井監(jiān)控系統(tǒng)的饋電傳感器在使用過(guò)程中不能準(zhǔn)確監(jiān)控閉鎖開(kāi)關(guān)“送電”與“停電”信號(hào)。

2 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器研究背景

當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)生甲烷超限、故障、停風(fēng)后，無(wú)法確定閉鎖饋電開(kāi)關(guān)是否停電閉鎖。為了解決許廠煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的饋電傳感器監(jiān)控閉鎖饋電開(kāi)關(guān)“停電”與“送電”不準(zhǔn)確問(wèn)題，對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)饋電傳感器研究改進(jìn)顯得格外重要。許廠煤礦通過(guò)試驗(yàn)研究創(chuàng)新出一種新式的饋電傳感器，可以準(zhǔn)確監(jiān)控閉鎖饋電開(kāi)關(guān)“送電”與“停電”信號(hào)，該新式饋電傳感器就是“內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器”。該饋電傳感器是一種全新的不同于傳統(tǒng)饋電傳感器工作原理的傳感器，該饋電傳感器的使用徹底解決了許廠煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)饋電傳感器監(jiān)控不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

3 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器的基本情況及工作原理

3.1 主要內(nèi)容

3.1.1 閉鎖饋電開(kāi)關(guān)基本情況

許廠煤礦井下使用的甲烷電和風(fēng)電閉鎖饋電開(kāi)關(guān)主要有KBZ16-200/660(1140) 型和KBZ16-400/660(1140)型，該型號(hào)的閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)部沒(méi)有閑置無(wú)源觸點(diǎn)，需要在閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)部增設(shè)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)部加裝延時(shí)繼電器、交流接觸器并對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行了改造，引出一組無(wú)源觸點(diǎn)，當(dāng)做甲烷電與風(fēng)電閉鎖開(kāi)關(guān)送電與停電的反饋信號(hào)使用，代替礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)饋電傳感器。

3.1.2 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器研究方案

當(dāng)饋電閉鎖開(kāi)關(guān)接觸器吸合時(shí)（送電），繼電器得電動(dòng)作，改造引出無(wú)源觸點(diǎn)接通常開(kāi)，形成一個(gè)常開(kāi)的信號(hào)。該信號(hào)屬于模擬信號(hào)，將該模擬信號(hào)接入斷電器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，然后輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，再將該數(shù)字信號(hào)接入安全監(jiān)控分站，使用礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置監(jiān)控分站的信號(hào)接收端口號(hào)與信號(hào)輸入端口號(hào)一致，在安全監(jiān)控系統(tǒng)上將該信號(hào)命名為***地點(diǎn)的饋電傳感器，常開(kāi)顯示***地點(diǎn)的閉鎖饋電開(kāi)關(guān)送電。當(dāng)閉鎖開(kāi)關(guān)停電時(shí)，繼電器失電動(dòng)作，無(wú)源觸點(diǎn)斷開(kāi)不通，形成一個(gè)常閉信號(hào)。監(jiān)控分站接收到停信號(hào)，顯示***地點(diǎn)的閉鎖開(kāi)關(guān)停電。該閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)接觸點(diǎn)式無(wú)源接點(diǎn)的常開(kāi)與常閉可以準(zhǔn)確地反應(yīng)閉鎖開(kāi)關(guān)的送電與停電狀態(tài)。監(jiān)控分站根據(jù)這組無(wú)源接點(diǎn)的常開(kāi)與常閉就可以準(zhǔn)確監(jiān)控到閉鎖饋電開(kāi)關(guān)的送電與停電狀態(tài)。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障斷電、超限斷電、停風(fēng)斷電時(shí)可以準(zhǔn)確監(jiān)控到閉鎖饋電開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器實(shí)施過(guò)程

3.2.1 延時(shí)繼電器與交流接觸器的安裝

（1）許廠煤礦使用的KBZ16-200（400）-660（1140）型閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)腔內(nèi)一般情況無(wú)多余的常開(kāi)、常閉無(wú)源接點(diǎn)，需要再安裝一延時(shí)繼電器與交流接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)，引出常開(kāi)、常閉無(wú)源接點(diǎn)。

（2）在閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)部固定繼電器的插板上找出一塊閑置位置（不影響安全），方便延時(shí)繼電器與交流接觸器的固定，在插板上找出合適位置打孔上螺絲固定。

（3）延時(shí)繼電器與交流接觸器固定好后，將延時(shí)繼電器與交流接觸器的輸入端接入閉鎖饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)接觸器下的變壓器36 V 輸出端。

（4）再將安設(shè)交流接觸器的輸出端引出兩根線(xiàn)接入到閉鎖饋電開(kāi)關(guān)接線(xiàn)內(nèi)腔閑置的43、44 號(hào)端口上形成一組常開(kāi)或常閉接點(diǎn)。

3.2.2 內(nèi)接觸點(diǎn)式礦用饋電傳感器接設(shè)

對(duì)改造完成后的閉鎖饋電開(kāi)關(guān)的43、44 號(hào)端口各引出一芯線(xiàn)纜到斷電控制器，接入斷電控制器上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的輸入端，并設(shè)置好地址編碼，再使用2 芯線(xiàn)纜從轉(zhuǎn)換電路的輸出端接出并接到安全監(jiān)控分站，并在安全監(jiān)控系統(tǒng)上對(duì)監(jiān)控分站設(shè)置與編碼一致的地址號(hào)，在安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置為***地點(diǎn)饋電傳感器。這樣內(nèi)接觸點(diǎn)式礦用饋電傳感器完成改造工作。

3.3 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器工作原理

扳動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HK1，變壓器BK 一次接入660 V 交流電壓，使變壓器二次輸出：36 V、127 V、50 V?？刂齐娫?0#、2#輸出36 V 控制電壓，2#線(xiàn)經(jīng)由J2-2 常閉點(diǎn)，使HZ2 通電。17、19 常開(kāi)點(diǎn)導(dǎo)通，檢查饋電電路是否斷開(kāi)，2#線(xiàn)經(jīng)由J2-1 常開(kāi)點(diǎn)J2-1閉合，經(jīng)由5#、6#真空斷路器常閉點(diǎn)，使時(shí)間繼電器SJ 導(dǎo)通，8#、9#常開(kāi)點(diǎn)閉合，為饋電啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下啟動(dòng)按鈕QA 電源經(jīng)由2#、3#中間繼電器常閉點(diǎn)3#、4#使交流接觸器HZ1 吸合，HZ1 吸合的同時(shí)，經(jīng)由HZ1 輔助觸點(diǎn)8#A2 導(dǎo)通，HZ3 交流繼電器吸合，經(jīng)由2#、3#線(xiàn)自保，由H23 43、44 號(hào)控制端子將信號(hào)輸出，輸送到接收裝置?？刂凭€(xiàn)路HZ1 交流接觸器，8#、14#導(dǎo)通，ZL1 接入控制電源127 V 電壓，由11#、45#輸出，45#直接接入真空斷路器線(xiàn)圈，11#線(xiàn)經(jīng)由交流繼電器HZ1 常開(kāi)點(diǎn)11#、12#、13#導(dǎo)通，使真空斷路器吸合，由機(jī)械閉鎖鎖住，由U2、V2、W2 將電壓輸出，停止時(shí)，按下停止按鈕TA，2#、7#導(dǎo)通，HZ2 吸合，17#、19#常開(kāi)點(diǎn)導(dǎo)通，伺服F 啟動(dòng)真空斷路器斷開(kāi)電源，停止輸出，當(dāng)開(kāi)關(guān)控制下電器設(shè)備損壞時(shí)，開(kāi)關(guān)保護(hù)電路工作，J2-2 常開(kāi)點(diǎn)閉合，2#、7#線(xiàn)導(dǎo)通，HZ2 吸合，HZ2輔助觸點(diǎn)8#A2 常閉點(diǎn)斷開(kāi)，交流接觸器HZ3 斷開(kāi)。43、44 號(hào)信號(hào)停止輸出。工作原理如圖1。

4 內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器的優(yōu)點(diǎn)

（1）內(nèi)接觸點(diǎn)式傳感器具有較好的穩(wěn)定性、可靠性，準(zhǔn)確性高、檢測(cè)效果好，避免鎧裝電纜無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)饋電信號(hào)的弊端。該傳感器的使用大大提高了安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性與準(zhǔn)確性。

（2）內(nèi)接觸點(diǎn)式傳感器改變了傳統(tǒng)饋電傳感器的工作原理，通過(guò)延時(shí)繼電器與交流接觸器動(dòng)作反饋出閉鎖開(kāi)關(guān)的“送電”與“停電”信號(hào)。工作方式新穎，適用性強(qiáng)，技術(shù)成熟。

（3）內(nèi)接觸點(diǎn)式傳感器的實(shí)施應(yīng)用大大降低饋電傳感器投入成本，內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器的使用大大提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性與準(zhǔn)確性，改造安裝簡(jiǎn)單且維護(hù)容易。不用再采購(gòu)傳統(tǒng)饋電傳感器，大大節(jié)省了饋電傳感器采購(gòu)成本投入，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 工作原理電路圖

5 結(jié)論

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)接觸點(diǎn)式饋電傳感器的應(yīng)用，解決了許廠煤礦多年來(lái)安全監(jiān)控系統(tǒng)饋電傳感器監(jiān)控不準(zhǔn)確問(wèn)題。該饋電傳感器打破傳統(tǒng)傳感器工作原理，開(kāi)辟一種全新的閉鎖開(kāi)關(guān)“送電”與“停電”信號(hào)檢測(cè)手段，大大提高了安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性與安全性。