煤礦風(fēng)門自動(dòng)閉鎖氣動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡福麗

（西山煤電集團(tuán)公司，山西 太原 030000）

1 項(xiàng)目概況

西山煤電集團(tuán)官地礦井下通風(fēng)系統(tǒng)在進(jìn)、回風(fēng)巷道之間設(shè)置普通單門扇風(fēng)門，主要是方便人員和物料的通行需要，同時(shí)也可以用來(lái)控制風(fēng)量。但是從該礦以往的實(shí)踐過(guò)程來(lái)看，普通單門扇風(fēng)門的問(wèn)題較多，主要有：人力推開風(fēng)門需要強(qiáng)力，造成行人通車的不便；作業(yè)時(shí)采用防爆電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加礦用電器失爆風(fēng)險(xiǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患；人工作業(yè)的自動(dòng)化程度低，導(dǎo)致工人工作效率低下。針對(duì)這些問(wèn)題，官地礦通過(guò)調(diào)研分析，設(shè)計(jì)了一種新型煤礦用風(fēng)門自動(dòng)閉鎖純氣動(dòng)控制裝置[1-6]，從而可以有效解決普通單門扇風(fēng)門存在的不足。

2 風(fēng)門自動(dòng)閉鎖純氣動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)普通單門扇風(fēng)門存在的不足，設(shè)計(jì)了一種新型煤礦用風(fēng)門自動(dòng)閉鎖純氣動(dòng)控制裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1。該裝置主要包括門框、氣動(dòng)控制箱、互為閉鎖箱、紅外感應(yīng)器、報(bào)警箱、橫梁等部件。

從圖中可知，該裝置中巷道內(nèi)部安裝有第一門框和第二門框，兩者呈平行分布狀態(tài)，在門框上方開有水平設(shè)置的方形門槽，該方形門槽內(nèi)壁安裝有橫梁，橫梁底部安裝有第一氣動(dòng)門，橫梁的上方設(shè)置有安裝在門框上的聲音報(bào)警箱，通過(guò)設(shè)置的聲音報(bào)警箱可達(dá)到信息的及時(shí)通知、及時(shí)處理，提高了工作效率。巷道一側(cè)內(nèi)壁固定安裝有氣動(dòng)控制箱，巷道靠近氣動(dòng)控制箱的位置固定設(shè)置有安裝在地面上的第一紅外感應(yīng)器，第一門框與第二門框之間的位置設(shè)置有固定在巷道側(cè)內(nèi)壁上的互為閉鎖箱，巷道靠近互為閉鎖箱的位置固定設(shè)置有安裝在地面上的第二紅外感應(yīng)器，互為閉鎖箱實(shí)現(xiàn)了第一氣動(dòng)門與第二氣動(dòng)門之間的互為閉鎖關(guān)系，保證了巷道內(nèi)的壓力平衡。

第一氣動(dòng)門正面開有觀察窗，且觀察窗內(nèi)通過(guò)密封圈嵌接有透明窗，通過(guò)透明窗可對(duì)巷道內(nèi)的情況進(jìn)行觀測(cè)處理。第一氣動(dòng)門正面的外壁上固定安裝有兩個(gè)規(guī)格相同的門拉手，第一橫梁的背面設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的伸縮桿，且伸縮桿的一端通過(guò)螺栓活動(dòng)安裝在第一氣動(dòng)門一側(cè)外壁上，伸縮桿外壁通過(guò)螺栓固定連接有氣缸，伸縮桿一端套接有安全繩，第一橫梁正面一側(cè)的外壁上設(shè)置有定滑輪組，且安全繩傳動(dòng)連接在定向滑輪組上，安全繩遠(yuǎn)離伸縮桿的一端設(shè)置有千斤墜。

第一紅外感應(yīng)器頂部通過(guò)螺栓固定安裝有入射窗，且第一紅外感應(yīng)器內(nèi)卡接有外殼，外殼底部固定安裝有集成芯片，集成芯片頂部設(shè)置有氧化鋁基板，氧化鋁基板頂部設(shè)置有感知元件，感知元件頂部設(shè)置有氧化膜，感知元件一側(cè)設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)晶體管、集成芯片源極端子、接地端子和漏極端子。

定向滑輪組通過(guò)螺栓固定安裝在第一橫梁一側(cè)外壁上。定向滑輪組包括固定安裝在第一橫梁一側(cè)外壁上的固定支架，固定支架底端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有固定軸，固定軸通過(guò)軸套接有定向輪，定向輪軸心設(shè)置有定向滑套。

第一門框一側(cè)外壁固定安裝有門控箱，門控箱正面設(shè)置有攝像頭，且攝像頭下方設(shè)置有顯示屏，顯示屏一側(cè)設(shè)置有若干個(gè)等距離分布的控制按鈕，控制按鈕分別是緊急暫停按鈕、強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕和強(qiáng)制關(guān)閉按鈕。在遇到突發(fā)狀況時(shí)可對(duì)第一氣動(dòng)門和第二氣動(dòng)門進(jìn)行手動(dòng)控制，及時(shí)解決突發(fā)狀況。攝像頭可對(duì)巷道內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)解決和杜絕突發(fā)狀況的發(fā)生。

圖1 自動(dòng)閉鎖純氣動(dòng)控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖

伸縮桿外壁開有圓形槽，圓形槽通過(guò)螺紋管連接在氣缸上，伸縮桿與螺紋管接口處設(shè)置有密封墊圈。伸縮桿為單向拉桿，伸縮桿插接在氣缸一端的內(nèi)部，伸縮桿的一端固定安裝有活塞，伸縮桿通過(guò)活塞活動(dòng)插接在氣缸的內(nèi)部。

第一氣動(dòng)門和第二氣動(dòng)門的四周連接處均卡接有密封條，密封條采用龍骨式密封條橡膠材質(zhì)制成。通過(guò)設(shè)置的密封條可對(duì)巷道內(nèi)的風(fēng)量進(jìn)行有效控制，保證了巷道內(nèi)的壓力平衡，避免了因風(fēng)量而造成的安全隱患。

定向滑輪為不銹鋼材質(zhì)，定向滑輪軸心處密布有潤(rùn)滑層，避免了因使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成的滑輪卡死的狀況。入射窗外部設(shè)置有防護(hù)殼，入射窗的頂部覆蓋有防塵膜，降低了灰塵對(duì)紅外線的干擾作用，使紅外感應(yīng)更加準(zhǔn)確。

2.2 工作原理分析

當(dāng)工作人員通過(guò)巷道步入第一紅外線感應(yīng)器的感應(yīng)范圍時(shí)，該礦用風(fēng)門自動(dòng)閉鎖純氣動(dòng)控制裝置將信息傳達(dá)至控制面板，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)控制箱將第一氣動(dòng)門打開，通過(guò)設(shè)置的互為閉鎖箱，第一氣動(dòng)門打開時(shí)第二氣動(dòng)門處于閉合狀態(tài)。工作人員通過(guò)第一氣動(dòng)門時(shí)，控制面板通過(guò)控制互為閉鎖箱工作將第一氣動(dòng)門關(guān)閉，當(dāng)工作人員步入第二紅外線感應(yīng)器時(shí)第二氣動(dòng)門打開。當(dāng)遇到突發(fā)狀況或機(jī)器故障時(shí)，可對(duì)門控箱進(jìn)行操作，門控箱可對(duì)第一氣動(dòng)門或第二氣動(dòng)門進(jìn)行強(qiáng)制啟動(dòng)、強(qiáng)制關(guān)閉和緊急暫停處理。攝像頭可對(duì)巷道內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)聲音報(bào)警箱可對(duì)突發(fā)狀況通知播報(bào)。

2.3 特點(diǎn)分析

通過(guò)設(shè)置的紅外感應(yīng)器，降低了人員通過(guò)時(shí)的手動(dòng)開門的頻次，提升了工作效率，避免了由于人為開啟造成漏風(fēng)而誘發(fā)的安全事故。通過(guò)設(shè)置的互為閉鎖箱，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)門A 開啟時(shí)保證了氣動(dòng)門B的閉合，減少了風(fēng)量的流失，保證了巷道內(nèi)的壓力平衡，杜絕了因風(fēng)量而造成的安全隱患。

通過(guò)設(shè)置的門控箱，實(shí)現(xiàn)了由于氣動(dòng)門故障而造成的無(wú)法開啟和關(guān)閉的情況、在遇到突發(fā)情況時(shí)的緊急制動(dòng)情況，攝像頭實(shí)現(xiàn)了對(duì)巷道情況的基本了解，解決了在面對(duì)突發(fā)情況時(shí)的緊急處理及應(yīng)對(duì)。

3 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

該新型煤礦風(fēng)門自動(dòng)閉鎖氣動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)完成后，在西山煤電集團(tuán)官地礦井下進(jìn)、回風(fēng)巷道之間進(jìn)行了安裝應(yīng)用。從2019 年5 月至2020 年10 月，該新型煤礦風(fēng)門自動(dòng)閉鎖氣動(dòng)控制裝置工作狀態(tài)穩(wěn)定，效果較好，主要表現(xiàn)有：實(shí)現(xiàn)了巷道內(nèi)的壓力平衡；行人行車時(shí)，風(fēng)門開啟便利，方便行人通行和運(yùn)輸車輛的通行；風(fēng)門的開啟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉鎖氣動(dòng)控制，自動(dòng)化程度高；安全隱患少，沒(méi)有因風(fēng)門關(guān)閉問(wèn)題而導(dǎo)致的安全事故發(fā)生。煤礦風(fēng)門自動(dòng)閉鎖氣動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了其設(shè)計(jì)目的，應(yīng)用效果理想。