一種防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)

宋俊芳

(潞安化工集團(tuán) 王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031)

1 目前王莊煤礦物位儀存在的不足

王莊煤礦目前使用的顯示煤倉(cāng)煤位的物位儀，其原理是利用微波、雷達(dá)、紅外線等進(jìn)行測(cè)距。由于容易受到煤塵、潮氣的影響，降低了精確性，經(jīng)常誤導(dǎo)膠帶司機(jī)的操作。再者，現(xiàn)在的煤倉(cāng)也沒(méi)有避免涌倉(cāng)的膠帶開(kāi)關(guān)閉鎖裝置，因而有可能在膠帶司機(jī)疲勞、大意等情況下，當(dāng)煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí),膠帶卻沒(méi)有停機(jī)，導(dǎo)致涌倉(cāng)事故的發(fā)生。而目前的堆煤保護(hù)又不具備顯示煤位的功能，而且經(jīng)常誤動(dòng)作，造成膠帶頻繁啟動(dòng)，因而不宜應(yīng)用在煤倉(cāng)煤位保護(hù)上。針對(duì)目前王莊煤礦物位儀存在的不足，王莊煤礦職工經(jīng)反復(fù)研究，制作出一種能在煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí)報(bào)警和停止膠帶運(yùn)轉(zhuǎn)，并加以閉鎖的防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置。

2 防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置的研發(fā)思路

受串聯(lián)電阻分壓原理和三極管的輸出特性的啟發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)一種能在大量煤炭的重力作用下，拉動(dòng)滑動(dòng)電阻移動(dòng)，進(jìn)而改變其端電壓，從而控制三極管導(dǎo)通和截止，實(shí)現(xiàn)膠帶開(kāi)關(guān)閉鎖并報(bào)警的功能。實(shí)質(zhì)上就是運(yùn)用一種簡(jiǎn)單的電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)煤炭滿倉(cāng)和及時(shí)閉鎖膠帶的功能。

3 基本構(gòu)成

防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置包括兩部分：有受壓感應(yīng)裝置(圖1和圖2)和閉鎖報(bào)警電路(圖3)。受壓感應(yīng)裝置用于監(jiān)測(cè)煤倉(cāng)的滿倉(cāng)情況，閉鎖報(bào)警電路用于在煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí)及時(shí)報(bào)警和使膠帶停機(jī)并閉鎖。

3.1 受壓感應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理

受壓感應(yīng)裝置包括：固定在煤倉(cāng)壁上的受壓架(如圖1所示)，以及安裝在煤倉(cāng)上方頂板上的變阻器(如圖2所示)。

圖1 受壓架結(jié)構(gòu)示意

圖2 變阻器構(gòu)造示意

如圖1所示，其正面為壓板，是一塊切割成長(zhǎng)方形的鋼板，通過(guò)合頁(yè)與底部的鋼板鉸接。壓板上方焊接了1個(gè)半圓形的吊環(huán)，用于掛接吊鉤。受壓架側(cè)面各有1塊梯形鋼板，均與底部裝設(shè)合頁(yè)的長(zhǎng)條形鋼板焊接在一塊。受壓架頂端和底端沒(méi)有封閉，均為開(kāi)口。壓板向倉(cāng)壁方向傾斜一定的角度，以利于落到其表面煤炭的滑落，而且在煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí)能快速推動(dòng)壓板轉(zhuǎn)動(dòng)，提高受壓板感應(yīng)的靈敏度。該受壓架用短錨桿穿過(guò)位于其四角上的4塊鋼板，然后再打設(shè)固定在煤倉(cāng)壁上。

如圖2所示，變阻器外殼為1個(gè)幾乎完全封閉的長(zhǎng)方體。殼內(nèi)底板固定1個(gè)滑動(dòng)變阻器?；梢栽诮饘贄U上滑動(dòng)，從而改變接入電路中的電阻阻值。該滑片為特制的鋼板，兩端連接彈簧和鋼絲(或急停拉線)。鋼絲向外拉伸的一面也為一塊鋼板，但有小孔，鋼絲穿過(guò)其中。在有小孔的鋼板外面，在兩側(cè)的鋼板上固定1個(gè)轉(zhuǎn)軸，其上套1轉(zhuǎn)輪，用于減少鋼絲繩滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力。在電阻絲和金屬桿的1端各有1個(gè)接線頭，用于連接導(dǎo)線。

該裝置還需要進(jìn)行防爆性能改造，加厚上述穿孔的鋼板，在鋼板上按照螺旋式喇叭嘴制作1個(gè)引入裝置，可以加裝密封圈、彈簧墊等防爆配件。鋼絲如同電纜一樣穿進(jìn)密封圈，但為了減少鋼絲在密封圈穿行在孔中的摩擦力，還需在密封圈與鋼絲之間留有間隙，并在鋼絲上涂抹潤(rùn)滑油。在變阻器尾部接近上端的位置再制作1個(gè)螺旋式喇叭嘴，用于進(jìn)線，見(jiàn)圖3。

圖3 變阻器防爆改造示意

4 控制電路的設(shè)計(jì)和原理

4.1 控制電路的設(shè)計(jì)

如圖4所示，主電路交流電經(jīng)變壓器和整流橋，變成低壓脈動(dòng)電壓后，再經(jīng)R1限壓，然后再通過(guò)電容和三端穩(wěn)壓器變成較為平直的直流電。R2和Rb串聯(lián)，其中Rb為下拉電阻，兩電阻之間再接到三極管VT1的基極， R3接到VT1的集電極上，為上拉電阻。VT1的集電極再與VT2的基極連接。延時(shí)繼電器KT再接到VT2的基極上。KT的延時(shí)閉合觸點(diǎn)KT1與電鈴串聯(lián)，然后再與電阻R4并聯(lián)，一同接到整流橋和副邊線圈之間。

圖4 一種防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置電氣原理

如圖5所示，KT另一個(gè)延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)應(yīng)與開(kāi)關(guān)中的停止按鈕串聯(lián)，即串入啟動(dòng)電路中，也可以與啟動(dòng)電路的自保觸點(diǎn)串聯(lián)。

圖5 閉鎖原理

如果膠帶采用的是變頻器控制的方式，可以將電路板接入電控箱，再將KT1的輔助觸點(diǎn)串入變頻器啟動(dòng)電路中。

4.2 控制電路的原理

如圖4所示，變壓器副邊線圈的交流電經(jīng)過(guò)整流橋、濾波電路以及穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)變成直流電壓，為控制電路提供直流電源。但Rb的阻值較小時(shí)，其分得的電壓較小，三極管VT1截止，但其基極電壓較高，因而三極管VT2導(dǎo)通，根據(jù)三極管輸出特性，時(shí)間繼電器KT電壓增大，使KT吸合，其觸點(diǎn)KT1斷開(kāi)，電鈴不響。KT2吸合，電路保持接通狀態(tài)。反之，當(dāng)Rb阻值增加時(shí)，三極管VT1導(dǎo)通，但拉低其基極的電壓，導(dǎo)致VT2截止，KT失電斷開(kāi)，KT1延時(shí)閉合，電鈴發(fā)出響聲。KT2延時(shí)斷開(kāi)，電路斷電，實(shí)現(xiàn)報(bào)警閉鎖的功能。采用時(shí)間繼電器KT的目的是為了避免因短時(shí)落煤碰撞造成的誤動(dòng)作。

5 防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置的工作原理

如圖6所示，將受壓架安裝在接近煤倉(cāng)口的位置，且為了防止受壓架的上端開(kāi)口被落煤堵住，或鋼絲(急停拉線)被落煤碰撞損壞，在受壓架上方，用鋼板或輕質(zhì)合金焊制1個(gè)防護(hù)槽，直到超過(guò)煤倉(cāng)口約30 mm的高度。

圖6 一種防止煤倉(cāng)涌倉(cāng)的閉鎖報(bào)警裝置

當(dāng)煤倉(cāng)中的煤位接近煤倉(cāng)頂端時(shí)，受壓架會(huì)因?yàn)槭艿矫禾孔銐虻膲毫?，而通過(guò)克服復(fù)位彈簧的彈力向倉(cāng)壁轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而向下拉動(dòng)鋼絲。鋼絲拉動(dòng)變阻器的滑片向外移動(dòng)，增大變阻器Rb的阻值，如圖4所示，增大VT1基極的電平，使VT1導(dǎo)通，拉低VT2基極的電平，迫使VT2截止，KT失電斷開(kāi)。KTI延時(shí)閉合，電鈴發(fā)出報(bào)警聲。KT2延時(shí)斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)啟動(dòng)電路分?jǐn)啵z帶開(kāi)關(guān)閉鎖。當(dāng)煤位下降，受壓架的壓板受到的壓力減少時(shí)，在復(fù)位彈簧拉力的作用下向外轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)變阻器電阻絲的阻值減少，繼而VT1截止，VT2導(dǎo)通，KT1得電斷開(kāi)，電鈴?fù)Ｖ鬼憚?dòng)，KT2得電吸合，膠帶開(kāi)關(guān)允許啟動(dòng)。另外，如果在未能處理涌倉(cāng)事故的情況下就想停止電鈴，只能采取斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)的辦法。

6 結(jié) 語(yǔ)

該裝置實(shí)現(xiàn)了在煤倉(cāng)即將滿倉(cāng)時(shí)，及時(shí)報(bào)警提醒膠帶司機(jī)和閉鎖膠帶開(kāi)關(guān)的目的。該裝置的制作材料比較低廉，幾乎全部取自廢舊設(shè)備和材料。結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，且比較實(shí)用。在630膠帶巷的煤倉(cāng)投入應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)該裝置不受潮氣和煤塵的影響，穩(wěn)定性和可靠性極高，具有極高的推廣價(jià)值。