煤矿监测监控系统供断电控制.ppt

第六章第六章供断电设备及其控制供断电设备及其控制本章主要内容本章主要内容1 1、磁力起动器及其控制磁力起动器及其控制 2 2、矿用隔爆型馈电开关、矿用隔爆型馈电开关 3 3、风电瓦斯闭锁、风电瓦斯闭锁 4 4、甲烷断电仪甲烷断电仪 1 1）在煤矿井下，电的）在煤矿井下，电的供给、断开供给、断开是非常重要的是非常重要的安全生产要素。安全生产要素。2 2）本章主要从）本章主要从安全监控的角度安全监控的角度重点讲解在安全重点讲解在安全监控系统范畴内各种紧急情况下实现设备供电、监控系统范畴内各种紧急情况下实现设备供电、断电控制的相关原理，也即矿井下供电、断电的断电控制的相关原理，也即矿井下供电、断电的各种典型控制设备主要参数、工作原理，及其控各种典型控制设备主要参数、工作原理，及其控制方法。制方法。3 3）重点掌握）重点掌握低压侧动力设备低压侧动力设备的供的供断电设备：磁断电设备：磁力起动器、馈电开关力起动器、馈电开关，高压侧高压侧的馈电开关，风、的馈电开关，风、电、瓦斯闭锁相关的控制仪器或监控设备等。电、瓦斯闭锁相关的控制仪器或监控设备等。一、一、磁力起动器及其控制磁力起动器及其控制 磁力起动器定义磁力起动器定义 启启动动设设备备后后要要保保持持其其运运行行状状态态，但但是是在在正正常常停停车车或或者者超超限限、故故障障等等其其他他紧紧急急事事故故情情况况下下又又会会要要求求设设备备停停止止运运行行，实实现现这这种种控控制制要要求求的的设设备备就就是是磁力起动器，也称电磁启动器。磁力起动器，也称电磁启动器。矿矿用用隔隔爆爆型型磁磁力力起起动动器器由由隔隔爆爆外外壳壳、交交流流接接触触器器、换换相相隔隔离离开开关关、保保护护电电路路（包包括括熔熔断断器器、热热继继电电器器和和电电动动机机综综合合保保护护）、控控制制电电路路、控控制制变压器变压器等组成等组成 。6.1.1 6.1.1 隔爆型磁力起动器概论隔爆型磁力起动器概论 1 1）用途用途：隔爆型磁力起动器主要用于煤矿井下，交隔爆型磁力起动器主要用于煤矿井下，交流电动机直接起动、停止和反转，并对电动机及有关流电动机直接起动、停止和反转，并对电动机及有关电路进行保护电路进行保护 2 2）分类：分类：空气式和真空式空气式和真空式 空气式磁力起动器空气式磁力起动器主回路采用空气式交流接触器主回路采用空气式交流接触器 主要用于起动主要用于起动不频繁不频繁的电气设备。的电气设备。空气式磁力起动器的空气式磁力起动器的优点优点：结构简单、维护方便、：结构简单、维护方便、价格便宜价格便宜 缺点缺点：极限分断能力较低，短路保护必须采用熔：极限分断能力较低，短路保护必须采用熔 断器断器 真空式磁力起动器真空式磁力起动器主电路采用真空式交流接触主电路采用真空式交流接触器器 优点优点：具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损：具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、电寿命长、安全可靠小、电寿命长、安全可靠 用途：用途：适用于煤矿井下起动频繁的电气设备。适用于煤矿井下起动频繁的电气设备。缺点：缺点：真空式交流接触器因切断电流速度太快，真空式交流接触器因切断电流速度太快，会产生操作过电压，并且真空管真空度的保持和检测会产生操作过电压，并且真空管真空度的保持和检测也存在一些困难。也存在一些困难。真空式磁力起动器的结构与空气式磁力起动器基真空式磁力起动器的结构与空气式磁力起动器基本相同，不同的是增加了过电压保护本相同，不同的是增加了过电压保护 1 1）磁力起动器主要技术性能）磁力起动器主要技术性能 （1 1）额定工作电压（）额定工作电压（）额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额定工作电压有定工作电压有380380V V、660V660V、1140V1140V三种三种 （2 2）额定发热电流）额定发热电流 额定发热电流指接触器等电器元件安装在额定发热电流指接触器等电器元件安装在确定的外壳内，在规定的工作条件下所承载的确定的外壳内，在规定的工作条件下所承载的最大电流。额定发热电流有最大电流。额定发热电流有4040（3030）A A、100100（8080）A A、160160（120120、200200）A A、315A315A、400A400A几种几种1 1）磁力起动器主要技术性能）磁力起动器主要技术性能 （1 1）额定工作电压（）额定工作电压（）额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额定工作电压有定工作电压有380380V V、660V660V、1140V1140V三种三种 （2 2）额定发热电流）额定发热电流 额定发热电流指接触器等电器元件安装在额定发热电流指接触器等电器元件安装在确定的外壳内，在规定的工作条件下所承载的确定的外壳内，在规定的工作条件下所承载的最大电流。额定发热电流有最大电流。额定发热电流有4040（3030）A A、100100（8080）A A、160160（120120、200200）A A、315A315A、400A400A几种几种（3 3）额定控制电源电压）额定控制电源电压 额额定定控控制制电电源源电电压压是是指指提提供供给给控控制制电电路路的的电电压压，交交流流有有6 6V V、12V12V、24V24V、36V36V、42V42V、127V127V、220V220V、380V380V、660V660V，直直流流有有6 6V V、12V12V、24V24V、48V48V、110V110V、200V200V。其中先导电路电压不高于其中先导电路电压不高于3636V V。（4 4）动作性能）动作性能 动动作作性性能能是是指指控控制制电电源源电电压压在在额额定定控控制制电电压压的的波波动动范范围围内内75%110%75%110%，磁磁力力起起动动器器应应能能可可靠靠闭闭合合，并并当当控控制制电电压压不不低低于于60%60%额额定定控控制制电电源源电电压压时处于吸合状态的起动器不应释放。时处于吸合状态的起动器不应释放。（5 5）磁磁力力起起动动器器应应具具有有失失压压保保护护、过过载载保保护和短路保护护和短路保护 并并根根据据需需要要可可设设断断相相保保护护，主主电电路路漏漏电电闭锁保护，控制电路绝缘监视闭锁保护，控制电路绝缘监视保护等。保护等。2 2）磁力起动器的基本原理）磁力起动器的基本原理 磁磁力力起起动动器器启启动动、保保持持、停停止止状状态态之之间间的的转转换换过过程程，可可由由一一种种简简化化的的基基本本控控制制电电路路来实现，图来实现，图6-16-1为基本控制电路简图。为基本控制电路简图。先导继电器先导继电器交流接触器交流接触器中间继电器中间继电器6.1.2QC83系列隔爆型磁力起动器及其控制系列隔爆型磁力起动器及其控制 主要技术参数主要技术参数1 1）QC83QC8380N80N型磁力起动器及其控制型磁力起动器及其控制 近停按钮远停按钮正转启动 按钮反转启动 按钮自保常开自保常开监控断电接点监控断电接点闭锁常闭锁常闭触点闭触点表表6-2 6-2 QC83-80NQC83-80N系列磁力起动系列磁力起动器的主要故障及其处理方法器的主要故障及其处理方法 2 2）QC83QC83120D120D、225D225D型磁力起动器及其控制型磁力起动器及其控制 先导继电器先导继电器交流接触器交流接触器综合保护器综合保护器6.1.3 6.1.3 QJZQJZ、QBZQBZ系列真空磁力起动器系列真空磁力起动器 1 1）产品型号和主要技术数据）产品型号和主要技术数据 产品型号产品型号产品型号含义如下：额定工作电流额定工作电流支路数支路数真空真空隔爆型（隔爆兼本安型）隔爆型（隔爆兼本安型）磁力起动器磁力起动器额定工作电压额定工作电压Q B(J)ZQ B(J)ZQ B(J)ZQ B(J)Z /表表6-3 6-3 QBZQBZ、QJZQJZ系列磁力起动器的主要技术参数系列磁力起动器的主要技术参数 2 2）隔爆型外壳结构特点）隔爆型外壳结构特点 （1 1）200200A A 及以下为圆型转盖式结构及以下为圆型转盖式结构 图图6-5 6-5 新型磁力起动器隔爆型外壳新型磁力起动器隔爆型外壳 1.1.绝缘板绝缘板 2.2.联通节联通节 3.3.叉式接线端子叉式接线端子2.2.4.4.组合式接线端子（七芯端子套）组合式接线端子（七芯端子套）圆圆型型转转盖盖式式结结构构是是煤煤矿矿上上早早已已使使用用，目目前仍大量使用的防爆外壳前仍大量使用的防爆外壳 改改型型后后，接接线线箱箱内内主主电电路路采采用用了了六六个个千千伏伏级级叉叉式式接接线线端端子子，同同时时增增设设了了绝绝缘缘隔隔板板，控控制制回回路路由由原原产产品品的的5 5个个接接线线柱柱改改为为两两个个七七芯芯端子，且相距大于端子，且相距大于5050mmmm；控控制制电电缆缆引引入入装装置置也也由由原原来来的的2 2个个增增加加为为4 4个个，这这主主要要是是为为了了满满足足目目前前矿矿井井下下控控制制和和监监控的需要控的需要（2 2）200200A A以上为方型平移式快开门结构以上为方型平移式快开门结构 图图6-6 6-6 平移式快开门外壳平移式快开门外壳 外外壳壳体体由由主主腔腔、接接线线腔腔、前前门门和和托托撬撬组组成成。壳壳体体和和门门盖盖采采用用平平面面止止口口式式结结构构。接接线线腔腔在在主主腔腔上上方方，各为独立的隔爆结构。各为独立的隔爆结构。开开关关门门时时要要注注意意联联锁锁杆杆的的进进退退，隔隔离离换换相相开开关关手手柄柄分分正正转转、停停 止止、反反转转三三档档位位置置，开开门门时时必必须须将手柄打在停的位置方可打开前门。将手柄打在停的位置方可打开前门。壳壳体体内内装装有有抽抽屉屉式式本本体体（或或称称车车式式本本体体）、卡卡轨轨和和主主回回路路静静碰碰撞撞触触头头、隔隔离离开开关关操操作作板板及及控控制制线线路路连连接接器器等等，以以上上两两种种隔隔爆爆外外壳壳集集中中了了近近几几年年矿矿用用防防爆爆外外壳壳的的设设计计精精华华，将将成成为为我我国国煤煤矿矿井井下下目目前前和和一段时间内开关外壳的代表作。一段时间内开关外壳的代表作。3 3）电路及动作原理）电路及动作原理 （1 1）电器组成及电路特点）电器组成及电路特点 组成：组成：电器主要由本体、接线箱电缆引入装置、电器主要由本体、接线箱电缆引入装置、接线端子接线端子 特点：特点：除电压升级为除电压升级为11401140V V外，具有通讯接口，外，具有通讯接口，用于实现监测监控功能用途的开关控制电路均为本用于实现监测监控功能用途的开关控制电路均为本质安全型电路，其保护采用数字式电动机综合保护质安全型电路，其保护采用数字式电动机综合保护器，并具有发光二极管显示功能，可实时显示开关器，并具有发光二极管显示功能，可实时显示开关的运行状态。主回路的负载能力和控制保护的准确的运行状态。主回路的负载能力和控制保护的准确性及可靠性均较之同类产品有显著提高。性及可靠性均较之同类产品有显著提高。图图6-7 6-7 QJZQJZ200/1140200/1140（660660）电气原理图电气原理图（2 2）操作方法和动作原理）操作方法和动作原理 单台近程单台近程 单台远控单台远控 多台近控多台近控 多台远控多台远控 6.2 6.2 矿用隔爆型馈电开关矿用隔爆型馈电开关 矿用隔爆型馈电开关是井下重要的机电设矿用隔爆型馈电开关是井下重要的机电设备，其备，其功能功能是控制馈电主回路的供电。是控制馈电主回路的供电。煤矿安全规程（煤矿安全规程（20042004）第四百五十五）第四百五十五条规定：井下由采区变电所、移动变电站或配条规定：井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。即规定馈电开关漏电保护装置。即规定馈电开关应具备短路、应具备短路、过负荷和漏电保护功能。过负荷和漏电保护功能。要求有一定的分断能要求有一定的分断能力，因为如果井下供配电线路发生过载，将引力，因为如果井下供配电线路发生过载，将引起设备烧损，甚至引起瓦斯爆炸。起设备烧损，甚至引起瓦斯爆炸。6.2.1 6.2.1 矿用隔爆型馈电开关概述矿用隔爆型馈电开关概述 作用：作用：隔爆型馈电开关用来隔爆型馈电开关用来接通和分断接通和分断承载的正承载的正常电流，并能在规定的异常条件下（如短路），在一常电流，并能在规定的异常条件下（如短路），在一定的时间内分断承载的异常电流；定的时间内分断承载的异常电流；隔爆型馈电开关有隔爆型馈电开关有空气式空气式和和真空式真空式两种。两种。组成：组成：隔爆型馈电开关由隔爆型馈电开关由隔爆外壳隔爆外壳和以和以断路器断路器为主的为主的本体本体两部分组成两部分组成 馈电开关的核心部件：馈电开关的核心部件：是断路器，是断路器，本体上本体上设有设有脱扣器、信号辅助装置和电流互感器脱扣器、信号辅助装置和电流互感器 外壳外壳由主腔、壳盖和接线盒三部分组成。由主腔、壳盖和接线盒三部分组成。低压断路器低压断路器一般由触头系统、灭弧室、自由脱一般由触头系统、灭弧室、自由脱扣机构、操作机构、扣机构、操作机构、过电流脱扣器、欠电压（失压）过电流脱扣器、欠电压（失压）脱扣器、分励脱扣器、脱扣器、分励脱扣器、辅助触头、框架等组成。辅助触头、框架等组成。过电流脱扣器过电流脱扣器是短路和过流的保护电路。当回是短路和过流的保护电路。当回路发生过载或短路时，电磁式过电流脱扣器的衔铁路发生过载或短路时，电磁式过电流脱扣器的衔铁被吸动，断路器跳闸被吸动，断路器跳闸 欠压脱扣器欠压脱扣器在电网电压低于在电网电压低于35%35%额定电压时使额定电压时使断路器分断。欠电压（失压）脱扣器也多为电磁式。断路器分断。欠电压（失压）脱扣器也多为电磁式。当主电路电压消失或降至一定数值以下时，其电磁当主电路电压消失或降至一定数值以下时，其电磁吸力不足以继续吸持衔铁，在弹簧的作用下，衔铁吸力不足以继续吸持衔铁，在弹簧的作用下，衔铁的顶板推动脱扣器半轴，从而使断路器断开。的顶板推动脱扣器半轴，从而使断路器断开。分励脱扣器分励脱扣器一般用来遥控分断断路器。分励一般用来遥控分断断路器。分励脱扣器由控制电源供电，它是一个电磁铁，可以脱扣器由控制电源供电，它是一个电磁铁，可以按操作人员的命令或继电保护信号使其线圈通电，按操作人员的命令或继电保护信号使其线圈通电，其衔铁（或铁心）动作，从而使断路器分断电路。其衔铁（或铁心）动作，从而使断路器分断电路。电子式脱扣器电子式脱扣器由信号检测、过电流保护、触由信号检测、过电流保护、触发单元、执行单元和稳压电源等组成，具有过载发单元、执行单元和稳压电源等组成，具有过载延时、短路瞬动及欠电压延时等保护功能。延时、短路瞬动及欠电压延时等保护功能。断路器可同时采用电磁式过电流脱扣器和电断路器可同时采用电磁式过电流脱扣器和电子式脱扣器，也可以只采用其中一种。馈电开关子式脱扣器，也可以只采用其中一种。馈电开关主要技术参数如表主要技术参数如表6-46-4所示。所示。表表6-4 6-4 馈电开关主要技术参数表馈电开关主要技术参数表 图图6-8 6-8 KBD-200/660KBD-200/660（380380）馈电开关馈电开关 6.2.2 6.2.2 DW15DW15型断路器型断路器 断断路路器器是是馈馈电电开开关关的的核核心心部部件件，常常见见的的DW80DW80系系列列、DZKDDZKD系列和系列和DWKBDWKB系列馈电开关采用系列馈电开关采用DW15DW15型断路器型断路器 其主要技术特征其主要技术特征如下：如下：（1 1）配电变压器容量：）配电变压器容量：315315、500500、630630KVAKVA；（2 2）额定电压：额定电压：11401140V V、660V660V；（3 3）额额 定定 电电 流流：400400A A（1140V1140V）、440A440A（660V660V）（4 4）通通断断能能力力（功功率率因因数数0.30.3）：75007500A A（1140V1140V）、9100A9100A（660V660V）；）；（5 5）长延时过流整定范围：长延时过流整定范围：0.40.41 1倍额定电流；倍额定电流；（6 6）瞬时过流整定范围：）瞬时过流整定范围：3 31010倍额定电流。倍额定电流。DW15DW15型号含义如下型号含义如下 额定工作电流设计序号万能断路器 D W 15 断断路路器器电电子子式式脱脱扣扣器器工工作作原原理理 脱扣线圈脱扣线圈长延时电容长延时电容（一般过载）（一般过载）短延时电容短延时电容（严重过载）（严重过载）无延时环节无延时环节（短路保护）（短路保护）断断路路器器 6.2.3 6.2.3 KBZKBZ系列矿用隔爆型真空馈电开关系列矿用隔爆型真空馈电开关 KBZ-400 KBZ-400（500630500630）/1140/1140（660660）矿用矿用隔爆型真空馈电开关是用于煤矿移动变电站隔爆型真空馈电开关是用于煤矿移动变电站低压侧馈电开关，和煤矿井下配电系统低压侧馈电开关，和煤矿井下配电系统总开总开关或分支开关关或分支开关。也可作为不频繁起动的。也可作为不频繁起动的电动电动机控制开关机控制开关。KBZ KBZ系列馈电开关有采用系列馈电开关有采用单片机单片机的智能保的智能保护系统和护系统和电子式保护电子式保护系统两种。型号意义及系统两种。型号意义及基本参数如下，其技术参数见表基本参数如下，其技术参数见表6-56-5。额定工作电压额定工作电流真空隔爆馈电开关 K B Z /型号意义如下型号意义如下:表表6-5 6-5 KBZKBZ馈电开关技术参数表馈电开关技术参数表 1 1）结构）结构壳体用钢板焊接加工制成壳体用钢板焊接加工制成 2 2）电气原理）电气原理馈电开关馈电开关的电气线路由的电气线路由主回路、控制回路和保护电路主回路、控制回路和保护电路三三大部分组成大部分组成 主回路主回路是通过真空断路器接通与分断。是通过真空断路器接通与分断。控控制制回回路路由由隔隔离离开开关关、电电源源变变压压器器、断断路路器器的的常常开开常常闭闭触触点点、欠欠压压线线圈圈和和分分励励线线圈圈及及控控制制按按钮钮等等器器件件组组成成。当当出出现现过过载载、短短路路、欠欠压压、漏漏电电等等故故障障时时，控控制制电电路路可可发发出出动动作作信信号号，使使主主回回路路按按规规定定时时间间动动作作，同同时时可可通通过过发发光光二二极极管的亮灭，指示出故障的类别。管的亮灭，指示出故障的类别。保保护护电电路路有有漏漏电电、过过载载、短短路路、欠欠压压、过过压等保护及漏电闭锁功能。压等保护及漏电闭锁功能。2 2）操作程序）操作程序 （1 1）移移变变高高压压侧侧送送电电（若若开开关关独独立立使使用用时时，用用适适当电源送电）。当电源送电）。（2 2）将机械联锁螺杆旋出闭锁位置。）将机械联锁螺杆旋出闭锁位置。（3 3）将将隔隔离离开开关关手手柄柄转转至至合合闸闸位位置置。此此时时开开关关分分闸闸信信号号灯灯亮亮，仪仪表表照照明明灯灯亮亮，闭闭锁锁信信号号灯灯亮亮，电电压压表表有电压指示。有电压指示。（4 4）按按复复位位按按扭扭，闭闭锁锁信信号号灯灯灭灭，检检测测灯灯亮亮，此此时电网线路绝缘正常，允许合闸。时电网线路绝缘正常，允许合闸。5 5）按按合合闸闸按按扭扭，馈馈电电开开关关合合闸闸，合合闸闸灯灯亮亮，分分闸闸灯灯灭灭，KK表表有有绝绝缘缘电电阻阻指指示示，如如带带负负载载，电电流流表表有指示，进入正常运行状态。有指示，进入正常运行状态。6.2.4 6.2.4 KBGZKBGZ矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关 KBGZ-400/10Y KBGZ-400/10Y矿用隔爆型移动变电站用高压真矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关用作移动变电站高压侧开关，空开关用作移动变电站高压侧开关，主体主体是是1010KVKV真真空断路器空断路器，电动分合闸。，电动分合闸。使用微机保护电路，更加使用微机保护电路，更加安全可靠安全可靠。液晶显示屏液晶显示屏上用汉字显示当前状态，微机实现上用汉字显示当前状态，微机实现远程联网通讯，可由上位机集中控制，远程联网通讯，可由上位机集中控制，实现远距离实现远距离合、分闸合、分闸等操作，并可直接显示远端开关当前运行等操作，并可直接显示远端开关当前运行状态，及故障情况。可方便状态，及故障情况。可方便查询查询本次及之前发生的本次及之前发生的故障及参数故障及参数。高压真空开关高压真空开关适用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的适用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井矿井中，对三相交流中，对三相交流中性点不直接接地中性点不直接接地的供电系统的供电系统进行控制、保护、计量。可以进行控制、保护、计量。可以与各种型号的低压侧与各种型号的低压侧开关或低压保护箱配套使用开关或低压保护箱配套使用。KBZ系列型号意义如下:表表6-8 6-8 KBGZ-400/10YKBGZ-400/10Y馈电开关技术参数表馈电开关技术参数表 1 1）结构）结构 高压真空开关高压真空开关由箱壳、箱门、高压电缆连接器、微由箱壳、箱门、高压电缆连接器、微机型保护单元、电流互感器、高压断路器、压敏电阻等机型保护单元、电流互感器、高压断路器、压敏电阻等组成组成 2 2）工作原理）工作原理 本开关电路包括本开关电路包括主回路、控制回路、保护回路主回路、控制回路、保护回路三部分三部分 （1 1）主主回回路路是是从从外外电电网网由由三三根根导导线线经经隔隔离离装装置置（触触头头），输输入入断断路路器器，再再经经隔隔离离装装置置（触触头头），导导电带，输入到移动变电站高压侧。电带，输入到移动变电站高压侧。（2 2）控控制制回回路路有有控控制制电电源源变变压压器器、继继电电器器、按按钮钮和和电电机机合合闸闸回回路路等等器器件件组组成成。控控制制电电源源由由外外电电路路经经电电源变压器提供。源变压器提供。（3 3）保保护护电电路路功功能能由由微微机机保保护护和和压压敏敏电电阻阻实实现现，提提供供过过载载保保护护、短短路路保保护护、欠欠压压保保护护、漏漏电电保保护护、过过电电压压保保护护和和风风电电闭闭锁锁。本本开开关关的的保保护护电电路路即即受受本本开开关关保保护护信信号号的的控控制制，又又受受低低压压侧侧保保护护箱箱各各种种保保护护信信号号的的控制。控制。（4 4）保保护护整整定定包包括括过过载载保保护护整整定定、短短路路保保护护整整定定、漏电保护整定和欠漏电保护整定和欠压保护动作值。压保护动作值。（5 5）液晶显示屏的使用及参数整定）液晶显示屏的使用及参数整定 （6 6）组网通讯功能）组网通讯功能 3 3）使用、操作）使用、操作 （1 1）安装）安装 （2 2）整定）整定 （3 3）试验）试验 图图6-14 6-14 KBGZ-400/10YKBGZ-400/10Y高压真空开关原理图高压真空开关原理图 6.3 6.3 风电瓦斯闭锁风电瓦斯闭锁 我国大部分煤矿是瓦斯矿井，防止瓦斯爆炸历来我国大部分煤矿是瓦斯矿井，防止瓦斯爆炸历来是煤矿生产的重中之重。是煤矿生产的重中之重。在我国煤矿瓦斯事故中，在我国煤矿瓦斯事故中，掘进工作面掘进工作面占有相当高占有相当高的比例。因此，防止掘进工作面瓦斯事故的安全技术的比例。因此，防止掘进工作面瓦斯事故的安全技术装备至关重要。装备至关重要。实践证明，掘进工作面的供电不仅受到局部通风实践证明，掘进工作面的供电不仅受到局部通风机的制约，还要受局部瓦斯浓度制约，并因此产生了机的制约，还要受局部瓦斯浓度制约，并因此产生了“风电瓦斯闭锁风电瓦斯闭锁”问题，即要实现问题，即要实现“三专二闭锁三专二闭锁”。三专三专是指岩巷掘进工作面的局部通风机必须采用是指岩巷掘进工作面的局部通风机必须采用专用专用开关开关、专用、专用电缆电缆、专用、专用变压器变压器进行供电；进行供电；二闭锁二闭锁是指是指瓦斯电瓦斯电闭锁、闭锁、风电风电闭锁。闭锁。19961996年年煤煤炭炭部部颁颁布布的的MT631MT631煤煤矿矿用用风风电电甲甲烷烷闭闭锁锁装装置置通通用用技技术术条条件件标标准准中中，针针对对风风电电闭闭锁锁、瓦瓦斯斯电电闭闭锁锁和和瓦瓦斯斯风风电电闭闭锁锁功功能能主主要要提提出出了了1010条条要要求求；煤煤矿矿安安全全规规程程（20042004版版）第第三三章章通通风风与与安安全全监监控控和和AQ6201-2006AQ6201-2006煤煤矿矿安安全全监监控控系系统统通通用用技技术术要要求求对对风风电电闭闭锁锁、瓦瓦斯斯电电闭闭锁锁和和瓦瓦斯斯风风电电闭闭锁锁功功能能，提出了相应要求。提出了相应要求。（1 1）掘掘进进工工作作面面甲甲烷烷浓浓度度达达到到或或超超过过1.0%1.0%CHCH4 4时时声声光光报报警警；达达到到或或超超过过1.5%1.5%CHCH4 4时时，切切断断掘掘进进巷巷道道内内全全部部非非本本质质安安全全型型电电气气设设备备的的电电源源并并闭闭锁锁；低低于于1.1.0%0%CHCH4 4时，自动解锁。时，自动解锁。（2 2）掘掘进进工工作作面面回回风风流流中中的的甲甲烷烷浓浓度度达达到到或或超超过过1.0%1.0%CHCH4 4时时声声光光报报警警；同同时时切切断断掘掘进进巷巷道道内内全全部部非非本本质质安安全全型型电电气气设设备备的的电电源源并并闭闭锁锁；低低于于1.0%1.0%CHCH4 4时时，自动解锁。自动解锁。（3 3）当当串串联联掘掘进进工工作作面面入入风风流流中中的的甲甲烷烷浓浓度度达达到到或或超超过过0.5%0.5%CHCH4 4时时声声光光报报警警；同同时时切切断断被被串串联联掘掘进进巷巷道道内内全全部部非非本本质质安安全全型型电电气气设设备备的的电电源源并并闭闭锁锁；低于低于0.5%0.5%CHCH4 4时，自动解锁。时，自动解锁。（4 4）局局部部通通风风机机停停止止运运转转或或风风筒筒风风量量低低于于规规定定值值时时，声声光光报报警警，同同时时切切断断供供风风区区域域的的全全部部非非本本质质安安全全型型电电气气设设备备的的电电源源并并闭闭锁锁；当当局局部部通通风风机机或或风风筒恢复正常工作时，自动解锁。筒恢复正常工作时，自动解锁。（5 5）局部通风机）局部通风机停止运转停止运转，掘进工作面或回风流，掘进工作面或回风流中的甲烷浓度大于中的甲烷浓度大于3%3%CHCH4 4时，应对局部通风机进行闭时，应对局部通风机进行闭锁使之锁使之不能起动不能起动，只有通过密码操作软件或使用专，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于烷浓度低于1.5%1.5%CHCH4 4时，自动解锁。时，自动解锁。（6 6）与闭锁控制有关的）与闭锁控制有关的设备设备（含分站、电源、（含分站、电源、甲烷传感器、断电控制器等）甲烷传感器、断电控制器等）故障或断电故障或断电时，声光时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源通电源1 1分钟内，应继续闭锁该设备所监控区域的全分钟内，应继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源。当与闭锁控制有部非本质安全型电气设备的电源。当与闭锁控制有关的设备关的设备工作正常并稳定运行后工作正常并稳定运行后，自动，自动解锁解锁。6.3.1 6.3.1 FDZB-1A FDZB-1A 型风电瓦斯闭锁装置型风电瓦斯闭锁装置 特点：特点：（1 1）完全符合通用技术条件的要求；）完全符合通用技术条件的要求；（2 2）主机采用单片微机控制，软件功能完）主机采用单片微机控制，软件功能完善，硬件系统简单；善，硬件系统简单；（3 3）配备）配备KG3001AKG3001A型高低浓度组合式瓦斯传型高低浓度组合式瓦斯传感器，具有保护低浓度元件和高低浓度自动转感器，具有保护低浓度元件和高低浓度自动转换功能；换功能；（4 4）具有可与环境监测系统联网的功能。）具有可与环境监测系统联网的功能。FDZB-1AFDZB-1A型风电瓦斯闭锁装置型风电瓦斯闭锁装置包括包括：一一台台主主机机、三三台台瓦瓦斯斯传传感感器器和和一一台台风风筒筒传传感感器器（风量开关）。（风量开关）。其中：其中：（1 1）主主机机：容容量量6363VAVA三三通通道道模模拟拟量量输输入入，二二通通道道开开关关量量输输入入，三三通通道道模模拟拟量量输输出出，开开关关量量输输出出为为五五通通道道电电磁磁继继电电器器，每每个个继继电电器器具具有有三三组组常常开开与与常常闭闭接接点点（只只能能用用其其中中之之一一），接接点点容容量量为为交交流流220220V/3AV/3A，外外型型尺尺寸寸：480480330330210210mmmm；重重量量：6565kgkg。（2 2）瓦斯传感器瓦斯传感器（KG3001AKG3001A型）：本安电源型）：本安电源DC16VDC16V、370mA370mA，测量范围：测量范围：0 03%3%CHCH4 4（低浓度），低浓度），3.5%3.5%CHCH4 4（高浓度），外型尺寸：高浓度），外型尺寸：235235l80l8085mm85mm，重量：重量：2.42.4kgkg。图图6-15 6-15 FDZB-1FDZB-1型风电瓦斯闭锁装置原理框图型风电瓦斯闭锁装置原理框图 瓦斯传感器瓦斯传感器（3模拟量入）模拟量入）风量开关量入风量开关量入局扇开关量入局扇开关量入断电开关量输出断电开关量输出6.3.2 6.3.2 KHJ-4KHJ-4型风电瓦斯闭锁装置型风电瓦斯闭锁装置 近年来随着科学技术的发展，矿井的现代化管理近年来随着科学技术的发展，矿井的现代化管理水平不断提高。但在开采过程中由于矿井条件的不断水平不断提高。但在开采过程中由于矿井条件的不断变化，自然灾害仍时有发生，而且大部分都是由于瓦变化，自然灾害仍时有发生，而且大部分都是由于瓦斯爆炸引起的，因此，提高技术装备的水平，防患于斯爆炸引起的，因此，提高技术装备的水平，防患于未然就显得非常重要。未然就显得非常重要。KHJ-4KHJ-4型风电瓦斯闭锁装置（下简称装置）根据型风电瓦斯闭锁装置（下简称装置）根据矿用风电瓦斯闭锁装置通用技术条件的要求而设矿用风电瓦斯闭锁装置通用技术条件的要求而设计，能可靠的实现计，能可靠的实现风、电、瓦斯闭锁风、电、瓦斯闭锁功能，是一种有功能，是一种有效地杜绝掘进工作面和回风巷道瓦斯爆炸事故的先进、效地杜绝掘进工作面和回风巷道瓦斯爆炸事故的先进、实用、安全、可靠的智能型多功能通风、瓦斯及动力实用、安全、可靠的智能型多功能通风、瓦斯及动力设备的监控仪器。设备的监控仪器。图图6-16 6-16 KHJ-4KHJ-4型风电瓦斯闭锁装置组成型风电瓦斯闭锁装置组成 1 1）主要结构和组成）主要结构和组成 以以80318031单片机为核心，对信号进行采集和处理。单片机为核心，对信号进行采集和处理。（1 1）当）当接收到瓦斯信号接收到瓦斯信号时，判断信号是否超过报时，判断信号是否超过报警值和断电值，并将数据存入内存和显示其数值，警值和断电值，并将数据存入内存和显示其数值，当需要断电时，则发出断电信号经远动开关控制有当需要断电时，则发出断电信号经远动开关控制有关设备关设备 （2 2）显示器显示器可轮流显示所测的每路信号。可轮流显示所测的每路信号。（3 3）按）按键盘键盘上的功能键可以设置瓦斯的报警和断上的功能键可以设置瓦斯的报警和断电值，显示各路信号和瓦斯的曲线等。电值，显示各路信号和瓦斯的曲线等。（4 4）当该装置）当该装置接入监测系统接入监测系统时，所采集到的信号时，所采集到的信号由装置处理后送入地面中心站。装置由由装置处理后送入地面中心站。装置由1 1台主机、台主机、1 1台电源、台电源、3 3台瓦斯传感器、风量开关、设备开停及远台瓦斯传感器、风量开关、设备开停及远动开关等组成动开关等组成 2 2）主要功能和技术指标）主要功能和技术指标 （1 1）工工作作面面或或回回风风流流中中瓦瓦斯斯浓浓度度1.0%1.0%时时，工工作作面开关断电并闭锁；瓦斯浓度降至面开关断电并闭锁；瓦斯浓度降至1.0%1.0%下时复电。下时复电。（2 2）串串联联风风流流中中瓦瓦斯斯浓浓度度0.5%0.5%时时，串串联联通通风风区区域域开开关关断断电电并并闭闭锁锁；瓦瓦斯斯浓浓度度降降至至0.5%0.5%以以下下方方可可复复电电 （3 3）瓦瓦斯斯浓浓度度1.0%1.0%（或或0.5%0.5%）时时，传传感感器器发发出出声光报警信号。声光报警信号。（4 4）局局扇扇正正常常运运行行时时，若若风风筒筒中中风风速速低低于于风风速速开开关关动动作作点点预预定定值值或或局局扇扇断断电电时时，则则供供风风区区域域总总开开关关断断电并闭锁。电并闭锁。（5 5）掘掘进进工工作作面面或或回回风风流流中中瓦瓦斯斯浓浓度度3.0%3.0%时时，若若局局扇扇处处于于停停止止状状态态，则则局局扇扇开开关关被被闭闭锁锁，不不能能起起动动。瓦瓦斯斯传传感感器器断断线线或或发发生生严严重重故故障障时时，则则该该传传感感器器所所监监控控的的动动力力设设备备断断电电并并闭闭锁锁。排排除除故故障障恢恢复复工工作作后后继继续续闭闭锁锁3030s s，才才可可进进入入正正常常工工作作状状态态。装装置置未未送送电电、断断电电或或因因故故障障而而失失电电时时，回回风风巷巷道道总总开开关关、工工作作面面开开关关及及串串联联工工作面开关断电并闭锁。作面开关断电并闭锁。（6 6）装装置置刚刚送送电电而而未未达达到到稳稳定定输输出出的的1 1分分钟钟内内，回回风风巷巷道道总总开开关关、工工作作面面开开关关及及串串联联工工作作面面开开关关闭闭锁锁，不不能能起起动动主主机机输输入入容容量量8 8路路，输输出出容容量量6 6路路，在在液液晶晶显显示示器器上上可可一一次次显显示示1616个个汉汉字字和和字字符符，可可显显示示瓦瓦斯斯浓浓度度值值及及每每路瓦斯路瓦斯2424小时内的变化曲线。小时内的变化曲线。（7 7）瓦瓦斯斯浓浓度度测测量量范范围围为为0.00%0.00%4.00%4.00%CH4CH4。通通过过键盘，可任意设置断电点和接入的传感器类型。键盘，可任意设置断电点和接入的传感器类型。3 3）硬件电路）硬件电路（1 1）微处理器）微处理器 （2 2）键盘电路）键盘电路 （3 3）显示电路）显示电路 （4 4）复位电路）复位电路 （5 5）采样电路）采样电路 （6 6）输入电路的隔离）输入电路的隔离 4 4）软件系统）软件系统 6.4 6.4 甲烷断电仪甲烷断电仪 甲烷断电仪甲烷断电仪是一种当瓦斯超限时，及时切断工作是一种当瓦斯超限时，及时切断工作面一切非本质安全型电器设备电源，从而有效避免瓦面一切非本质安全型电器设备电源，从而有效避免瓦斯爆炸的瓦斯、电闭锁装置斯爆炸的瓦斯、电闭锁装置 6.4.1 6.4.1 甲烷断电仪概述甲烷断电仪概述 组成：组成：主机、高低浓度甲烷传感器主机、高低浓度甲烷传感器 甲烷断电仪主要实现功能如下甲烷断电仪主要实现功能如下 ：1 1）断电仪刚送电而未达到稳定输出的）断电仪刚送电而未达到稳定输出的l l分钟内，分钟内，被控设备开关闭锁，不能起动。被控设备开关闭锁，不能起动。2 2）断电仪未送电，断电或因故障而失电时，被）断电仪未送电，断电或因故障而失电时，被控设备开关闭锁，不能起动。控设备开关闭锁，不能起动。3 3）被监视区域风流中的甲烷浓度达到预置断电点）被监视区域风流中的甲烷浓度达到预置断电点时（设定在时（设定在1.51.5CHCH4 4）；）；被控设备开关闭锁，被控设备开关闭锁，不能起不能起动，动，待甲烷浓度降至预置复电点以下时（设定在待甲烷浓度降至预置复电点以下时（设定在1.