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矿用风门控制用电控装置的闭锁功能是如何实现的?

更新时间:2025-06-24点击次数:66

矿用风门控制用电控装置的闭锁功能是保障矿井通风系统稳定、防止风流短路的核心设计,其实现方式结合了硬件互锁、电气逻辑控制及软件程序设定,具体原理和实现路径如下:

一、闭锁功能的核心实现逻辑

闭锁功能的本质是通过 “互锁机制" 确保两道(或多道)风门无法同时开启,其实现依赖于传感器检测、控制器逻辑处理及执行机构联动的闭环控制,具体可分为以下几个层面:

二、硬件层面的闭锁实现方式

1. 机械闭锁装置

  • 结构设计:在风门门框或门体上安装机械连杆、锁止销等部件,通过物理连接实现互锁。例如,两道风门之间通过刚性连杆连接,当一道风门开启时,连杆会带动另一道风门的锁止机构锁定,使其无法动作。

  • 特点:可靠性高,不受电气故障影响,但灵活性较低,适用于对自动化要求不高的场景。

2. 执行机构互锁

  • 气缸 / 油缸联动:若风门由气缸驱动,可通过气管路或油路的逻辑控制实现互锁。例如,当 A 风门的气缸接收到开启信号时,其气路会同时切断 B 风门气缸的动力源,使 B 风门无法动作;待 A 风门关闭后,才会恢复 B 风门的动力供应。

  • 电机互锁:若采用电机驱动,可通过继电器或接触器的触点互锁,确保同一时间只有一道风门的电机通电运行。

三、电气与逻辑控制层面的闭锁实现

1. 传感器信号联动

  • 位置传感器检测:在每道风门处安装接近开关、行程开关等位置传感器,实时监测风门的开闭状态。当某一道风门开启时,传感器将信号传输至控制器,控制器立即输出指令,禁止另一道风门的开启动作。

  • 红外 / 微波传感器协同:若风门具备自动感应功能,红外传感器检测到行人 / 车辆时,控制器会优先控制当前风门开启,同时锁定另一道风门,避免因两侧同时检测到信号导致误动作。

2. 控制器逻辑运算

  • 程序设定互锁规则:控制器(如 PLC 或单片机)内置互锁逻辑程序,遵循 “单门开启" 原则:

    • 当风门 A 的开启信号触发时,程序立即生成风门 B 的闭锁指令,禁止其执行开启动作;

    • 只有当风门 A 全关闭且位置传感器确认到位后,闭锁指令才会解除,风门 B 方可接收开启信号。

  • 延时逻辑:为避免风门频繁动作,控制器可设置延时闭锁功能。例如,风门 A 开启后,延时 5-10 秒再解除对风门 B 的闭锁,防止因人员快速通过导致两道风门短暂同时开启。

3. 电气回路互锁

  • 继电器触点互锁:在两道风门的控制电路中,串联对方的位置继电器触点。例如,风门 A 的开启回路中串联风门 B 的 “关闭到位" 继电器触点,若风门 B 未全关闭,触点断开,风门 A 无法开启,反之亦然。

  • 本安电路安全设计:由于矿井环境防爆要求,闭锁电路需采用本质安全型设计,通过限制电流、电压等参数,确保电气火花不引发瓦斯爆炸。

四、软件与通讯层面的闭锁扩展功能

1. 远程监控与闭锁干预

  • 部分电控装置支持通过工业以太网或 CAN 总线与井上监控系统联网,工作人员可在地面监控中心通过软件强制闭锁某道风门,或解除闭锁状态,适用于应急情况下(如瓦斯超限、火灾反风)的通风系统调控。

2. 故障诊断与闭锁保护

  • 当系统检测到传感器故障、执行机构卡滞等异常时,控制器会自动触发 “故障闭锁" 功能:

    • 例如,若风门 A 开启后超过预设时间(如 30 秒)未关闭,控制器会认为风门卡死,立即闭锁另一道风门,并发出报警信号,防止风流长时间短路。

五、典型闭锁场景示例:双风门互锁流程

  1. 初始状态:风门 A、B 均关闭,位置传感器反馈 “关闭到位" 信号,控制器允许两道风门接收开启指令。

  2. 风门 A 开启:行人 / 车辆触发风门 A 的红外传感器,控制器接收信号后,控制风门 A 开启,同时通过电气回路切断风门 B 的开启电源,并在程序中标记 “风门 A 开启中",禁止风门 B 动作。

  3. 风门 A 关闭:行人 / 车辆通过后,风门 A 延时关闭,位置传感器反馈 “关闭到位",控制器解除对风门 B 的闭锁,风门 B 恢复可开启状态。

  4. 异常情况:若风门 A 开启后因机械卡阻未关闭,控制器检测到超时信号,立即闭锁风门 B,并启动声光报警,提示工作人员处理。

六、闭锁功能的安全设计要点

  • 防爆认证:所有闭锁相关的电气部件(如继电器、传感器)需符合《煤矿安全规程》的防爆要求,取得矿用产品安全标志(MA)。

  • 冗余设计:关键闭锁回路可采用双传感器、双继电器冗余配置,避免单一元件故障导致闭锁失效。

  • 手动解锁功能:在紧急情况下(如人员被困),可通过现场手动按钮临时解除闭锁,确保安全撤离。


通过硬件、电气、软件的多重协同,矿用风门电控装置的闭锁功能可高效防止风流短路,保障矿井通风系统的稳定性,是煤矿安全生产的重要保障措施。实际应用中,需根据矿井巷道布局、通风需求及自动化水平选择合适的闭锁方案,并定期维护以确保功能可靠性。


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