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矿用气动风门电控装置的技术原理动作全流程介绍

更新时间:2025-10-21点击次数:133
矿用气动风门电控装置需满足井下 ExdI 防爆等级与 IP65 防护标准,核心由 “控制模块、感知模块、执行接口、联动系统" 四部分组成,各组件协同实现风门自动化运行:
1. 核心控制模块
  • PLC 控制器:作为装置 “大脑",主流采用西门子 1200 系列或矿用专用 ZMK-127 型 PLC,具备 8-16 路 I/O 接口,可预设双门互锁、延时关闭等逻辑程序。例如庞庞塔煤矿通过 PLC 编程解决了 “两侧同时请求开门"“人员防夹" 等场景的逻辑冲突,经井上模拟验证后导入设备。

  • 电源模块:输入 AC127V/380V 矿用隔爆电源,输出 DC24V 稳定电压,配备备用电池(续航≥4 小时),确保突发断电时风门可完成应急关闭。

2. 感知检测模块
  • 触发传感器

  •  

  • 红外对射 / 漫反射传感器:部署于风门两侧,检测距离 5-8 米,人员或矿车遮挡时输出触发信号;

  • 热释电传感器:优化安装高度 1.2-1.5 米,辐射角度 120°,精准捕捉移动目标,避免煤尘误触发。

  • 状态监测传感器

  • 行程开关:安装于门体极限位置,检测风门 “全开 / 全关" 状态(反馈信号至 PLC 实现行程保护);

  • 风压传感器:实时监测巷道风压(0-500Pa),当风压突变时自动锁定风门,防止风流短路。

3. 执行与交互接口
  • 电磁阀驱动单元:控制二位五通防爆电磁阀动作,实现气路通断切换,驱动气缸伸缩带动风门开启 / 关闭,响应时间≤0.3 秒。

  • 人机交互面板:配备防爆触摸屏或按键组,可设置关闭延时(5-30 秒)、感应灵敏度等参数,部分型号加装保护锁防止误触碰。

  • 声光警示组件:集成红色 / 绿色指示灯与语音模块,开门时播放 “通过风门请注意安全" 提示,双门互锁时发出 “对面风门未关,请稍候" 警示。

4. 远程联动系统
  • 通信模块:通过 Modbus 协议接入井下工业环网,支持与井上集控中心通信,实现风门状态实时上传与远程控制。

  • 风网联动接口:部分 型号可接入智能风网解析系统,根据巷道风量需求联动调节风窗开度,风量调控误差≤5%。

二、工作机制:从信号触发到风门动作的全流程
电控装置通过 “感知 - 判断 - 执行 - 反馈" 闭环控制,实现气动风门的自动化与安全运行,以红外触发场景为例:
1. 触发与验证(0.1-0.3 秒)
人员进入红外传感器检测区域时,传感器将光信号转化为 DC24V 电信号传输至 PLC。控制器通过 “信号持续时间(≥0.5 秒)" 与 “强度阈值" 双重验证,排除瞬时粉尘干扰,确认有效触发。
2. 逻辑判断与指令输出
PLC 调用预设程序进行判断:
  • 若对侧风门处于关闭状态,立即输出指令至电磁阀驱动单元;

  • 若对侧风门未关,则启动声光警示,待行程开关反馈 “对侧全关" 信号后再执行动作(双门互锁逻辑)。

3. 气动执行与状态反馈
  • 电磁阀得电后切换气路,压缩空气(0.4-0.8MPa)进入气缸无杆腔,推动活塞杆伸出,带动风门绕铰接轴旋转(开启角度 85°-90°);

  • 门体到达全开位置时,行程开关触发反馈信号,PLC 切断电磁阀电源,风门保持开启状态(延时计时启动)。

4. 延时关闭与保护
延时时间结束后,PLC 反向输出指令,电磁阀切换气路使气缸复位,风门缓慢关闭。若关闭过程中防夹传感器检测到障碍物,立即触发二次开启信号,避免人员或设备被夹伤。
三、日常使用与维护规范
参考小保当煤矿、城山矿的设备运维经验,电控装置需建立 “每日巡检 - 每月维护 - 季度校准" 的管理体系:
1. 日常使用操作(值守人员执行)
  • 手动 / 自动切换:正常工况使用 “自动模式",检修时切换至 “手动模式"(通过面板按键直接控制电磁阀);

  • 参数调整禁忌:严禁擅自修改 PLC 逻辑程序,延时关闭时间调整需结合矿车通行速度(建议矿车通行时设为 20-30 秒);

  • 应急操作:突发故障时,按下面板 “紧急停止" 按钮,切断电磁阀电源,再通过手动摇杆操作风门。




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