煤矿监测监控系统供断电控制课件.ppt

1、2022年8月14日星期日煤矿监测监控系统供断煤矿监测监控系统供断电控制电控制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

2、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。磁力起动器定义磁力起动器定义 启动设备后要保持其运行状态，但是在正启动设备后要保持其运行状态，但是在正常停车或者超限、故障等其他紧急事故情况下又常停车或者超限、故障等其他紧急事故情况下又会要求设备停止运行，实现这种控制要求的设备会要求设备停止运行，实现这种控制要求的设备就是就是磁力起动器，也称电磁启动器。磁力起动器，也称电磁启动器。矿用隔爆型磁力起动器由矿用隔爆型磁力起动器由隔爆外壳、交流隔爆外壳、交流

3、接触器、换相隔离开关、保护电路（包括熔断器接触器、换相隔离开关、保护电路（包括熔断器、热继电器和电动机综合保护）、控制电路、控、热继电器和电动机综合保护）、控制电路、控制变压器制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，：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，并对电动机及有交流电动机直接起动、停止和反转，并对电动机及有关电路进行保护关电路进行保护 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

4、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：具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、电寿命长、安全可靠损小、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

5、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，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。测也存在一些困难。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基本相同，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

6、电压有380V380V、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

7、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380V380V、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

8、 3）额定控制电源电压）额定控制电源电压 额定控制电源电压是指提供给控制电路的电额定控制电源电压是指提供给控制电路的电压，交流有压，交流有6V6V、12V12V、24V24V、36V36V、42V42V、127V127V、220V220V、380V380V、660V660V，直流有，直流有6V6V、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36V36V。（4 4）动作性能）动作性能 动作性能动作性能是指控制电源电压在额定控制电压是指控制电源电压在额定控制电压的波动范围内的波动范围内75%110%75%110%，磁

9、力起动器应能，磁力起动器应能可靠可靠闭合闭合，并当控制电压不低于，并当控制电压不低于60%60%额定控制电源电额定控制电源电压时处于吸合状态的起动器不应释放。压时处于吸合状态的起动器不应释放。（5 5）磁力起动器应具有）磁力起动器应具有失压保护、过载保失压保护、过载保护和短路保护护和短路保护 并根据需要可设并根据需要可设断相保护，主电路漏断相保护，主电路漏电闭锁保护，控制电路绝缘监视电闭锁保护，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 磁力起动器磁力起动器启动、保持、停止状态之启动、保持、停止状态之间间的转换过程，可由一种简化的基本控制电的转换过程，可

10、由一种简化的基本控制电路来实现，图路来实现，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6.1.2 QC83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 QC83-80N6-2 QC83-80N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）QC83QC8312

11、0D120D、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 QJZ6.1.3 QJZ、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：表表6-3 QBZ6-3 QBZ、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）200A 200A 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

12、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）圆型转盖式结构是煤矿上早已使用，目圆型转盖式结构是煤矿上早已使用，目前仍大量使用的防爆外壳前仍大量使用的防爆外壳 改型后，接线箱内主电路采用了六个千改型后，接线箱内主电路采用了六个千伏级叉式接线端子，同时增设了绝缘隔板，伏级叉式接线端子，同时增设了绝缘隔板，控制回路由原产品的控制回路由原产品的5 5个接线柱改为两个七个接线柱改为两个七芯端子，且相距大于芯端子，且相距大于50mm50mm；控制电缆引入装置也由原来的控制电缆引入装置也由原来的2

13、 2个增加个增加为为4 4个，这主要是为了满足目前矿井下控制个，这主要是为了满足目前矿井下控制和监控的需要和监控的需要（2 2）200A200A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 外壳体由外壳体由主腔、接线腔、前门和托撬主腔、接线腔、前门和托撬组成。组成。壳体和门盖采用平面止口式结构。接线腔在主腔上壳体和门盖采用平面止口式结构。接线腔在主腔上方，各为独立的隔爆结构。方，各为独立的隔爆结构。开关门时要注意联锁杆的进退，隔离换相开开关门时要注意联锁杆的进退，隔离换相开关手柄分正转、停关手柄分正转、停 止、反转三档位置，开门时必

14、止、反转三档位置，开门时必须将手柄打在停的位置方可打开前门。须将手柄打在停的位置方可打开前门。壳体内装有抽屉式本体（或称车式本体）、壳体内装有抽屉式本体（或称车式本体）、卡轨和主回路静碰撞触头、隔离开关操作板及控制卡轨和主回路静碰撞触头、隔离开关操作板及控制线路连接器等，以上两种隔爆外壳集中了近几年矿线路连接器等，以上两种隔爆外壳集中了近几年矿用防爆外壳的设计精华，将成为我国煤矿井下目前用防爆外壳的设计精华，将成为我国煤矿井下目前和一段时间内开关外壳的代表作。和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

15、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1140V1140V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，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本质安全型电路，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，可实时显示开护器，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关的运行状态。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。确性及可靠性均较之同类产品有显著提高

16、。图图6-7 QJZ200/11406-7 QJZ200/1140（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

17、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承载的正常电流，并能在规定的异常条件下（如短路），在正常电流，并能在规定的异常条件下（如短路），在一定的

18、时间内分断承载的异常电流；一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、自由一般由触头系统、灭弧室、自由脱扣机构、操作机构、脱扣机构、操作机构、过电流脱扣器、

19、欠电压（失过电流脱扣器、欠电压（失压）脱扣器、分励脱扣器、压）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回路发生过载或短路时，电磁式过电流脱扣器的衔铁被吸动，断路器跳闸铁被吸动，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%额定电压时额定电压时使断路器分断。欠电压（失压）脱扣器也多为电磁使断路器分断。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，其式。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

20、继续吸持衔铁，在弹簧的作用下，电磁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。衔铁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，其衔铁（或铁心）动作，从而使断路器分断电路。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

21、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 KBD-200/6606-8 KBD-200/660（380380）馈电开）馈电开关关 6.2.2 DW15 6.2.2 DW15型断路器型断路器 断路器断路器是馈电开关的

22、核心部件，常见的是馈电开关的核心部件，常见的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型断路型断路器器 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、630KVA630KVA；（2 2）额定电压：）额定电压：1140V1140V、660V660V；（3 3）额定电流：）额定电流：400A400A（1140V1140V）、）、440A440A（660V660V）（4 4）通断能力（功率因数）通断能力（功率因数0.30.3）：）：7500A7500A（11

23、40V1140V）、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 断路器电子式脱扣器工作原理断路器电子式脱扣器工作原理 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 KBZ 6.2.3 KBZ系列矿用隔爆

24、型真空馈电开系列矿用隔爆型真空馈电开关关 KBZ-400 KBZ-400（500630500630）/1140/1140（660660）矿）矿用隔爆型真空馈电开关是用于煤矿移动变电用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站低压侧馈电开关，和煤矿井下配电系统总总开关或分支开关开关或分支开关。也可作为不频繁起动的。也可作为不频繁起动的电电动机控制开关动机控制开关。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的智能保护系统和保护系统和电子式保护电子式保护系统两种。型号意义系统两种。型号意义及基本参数如下，其技术参数见表及基本参数如下，其技术参

25、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 KBZ6-5 KBZ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大部分组成三大部分组成 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。控制回路控制回路由隔离开关、电源变压器、断由隔离开关、电源变压器、断路器的常开常闭触点、欠压线圈和分励线圈及路器的常开常闭触点、欠压线圈和分励线圈及控制

26、按钮等器件组成。当出现过载、短路、欠控制按钮等器件组成。当出现过载、短路、欠压、漏电等故障时，控制电路可发出动作信号压、漏电等故障时，控制电路可发出动作信号，使主回路按规定时间动作，同时可通过发光，使主回路按规定时间动作，同时可通过发光二极管的亮灭，指示出故障的类别。二极管的亮灭，指示出故障的类别。保护电路保护电路有漏电、过载、短路、欠压、有漏电、过载、短路、欠压、过压等保护及漏电闭锁功能。过压等保护及漏电闭锁功能。2 2）操作程序）操作程序 （1 1）移变高压侧送电（若开关独立使用时，用适）移变高压侧送电（若开关独立使用时，用适当电源送电）。当电源送电）。（2 2）将机械联锁螺杆旋出闭锁位置

27、。）将机械联锁螺杆旋出闭锁位置。（3 3）将隔离开关手柄转至合闸位置。此时开关分）将隔离开关手柄转至合闸位置。此时开关分闸信号灯亮，仪表照明灯亮，闭锁信号灯亮，电压表闸信号灯亮，仪表照明灯亮，闭锁信号灯亮，电压表有电压指示。有电压指示。（4 4）按复位按扭，闭锁信号灯灭，检测灯亮，此）按复位按扭，闭锁信号灯灭，检测灯亮，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）按合闸按扭，馈电开关合闸，合闸灯亮，）按合闸按扭，馈电开关合闸，合闸灯亮，分闸灯灭，分闸灯灭，KK表有绝缘电阻指示，如带负载，电流表有绝缘电阻指示，如带负载，电流表有指示，进入正常运行状态。表有指示，进入正常

28、运行状态。6.2.4 KBGZ6.2.4 KBGZ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10KV10KV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、

29、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 KBGZ-400/10Y6-8 KBGZ-400/10Y馈电开关

30、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、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、压敏电阻微机型保护单元、电流互感器、高压断路器、压敏电阻等组成等组成 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、保护回路三部三部分分 （1 1）主回路主回路是从外电网由三根导线经隔离装置是从外电网由三根导线经隔离装置（触头），输入断路器，再经隔离装置（触头），导（触头），输入断路器，再经隔离装置（触头），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。

31、（2 2）控制回路控制回路有控制电源变压器、继电器、按钮有控制电源变压器、继电器、按钮和电机合闸回路等器件组成。控制电源由外电路经电和电机合闸回路等器件组成。控制电源由外电路经电源变压器提供。源变压器提供。（3 3）保护电路保护电路功能由微机保护和压敏电阻实现，功能由微机保护和压敏电阻实现，提供过载保护、短路保护、欠压保护、漏电保护、过提供过载保护、短路保护、欠压保护、漏电保护、过电压保护和风电闭锁。本开关的保护电路即受本开关电压保护和风电闭锁。本开关的保护电路即受本开关保护信号的控制，又受低压侧保护箱各种保护信号的保护信号的控制，又受低压侧保护箱各种保护信号的控制。控制。（4 4）保护整定保

32、护整定包括过载保护整定、短路保护整定包括过载保护整定、短路保护整定、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 KBGZ-400/10Y6-14 KBGZ-400/10Y高压真空开关原理高压真空开关原理图图 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

33、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

34、、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。1996 1996年煤炭部颁布的年煤炭部颁布的MT631MT631煤矿用风电甲烷煤矿用风电甲烷闭锁装置通用技术条件闭锁装置通用技术条件标准中，针对风电闭锁、标准中，针对风电闭锁、瓦斯电闭锁和瓦斯风电闭锁功能主要提出了瓦斯电闭锁和瓦斯风电闭锁功能主要提出了1010条要条要求求；煤矿安全规程；煤矿安全规程（20042004版）第三章通风与安版）第三章通风与安全监控和全监控和AQ6201-2006AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技煤矿安全监控系统通用技术要求术要求对风电闭锁、瓦斯电闭锁和瓦

35、斯风电闭锁对风电闭锁、瓦斯电闭锁和瓦斯风电闭锁功能，提出了相应要求。功能，提出了相应要求。（1 1）掘进工作面掘进工作面甲烷浓度达到或超过甲烷浓度达到或超过1.0%CH1.0%CH4 4时声光报警；达到或超过时声光报警；达到或超过1.5%CH1.5%CH4 4时，切断掘进巷道时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；低于内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；低于1.0%CH1.0%CH4 4时，自动解锁。时，自动解锁。（2 2）掘进工作面）掘进工作面回风流中回风流中的甲烷浓度达到或超的甲烷浓度达到或超过过1.0%CH1.0%CH4 4时声光报警；同时切断掘进巷道内全部非时声光报

36、警；同时切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；低于本质安全型电气设备的电源并闭锁；低于1.0%CH1.0%CH4 4时时，自动解锁。，自动解锁。（3 3）当）当串联串联掘进工作面掘进工作面入风流中入风流中的甲烷浓度达的甲烷浓度达到或超过到或超过0.5%CH0.5%CH4 4时声光报警；同时切断被串联掘进时声光报警；同时切断被串联掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；低于低于0.5%CH0.5%CH4 4时，自动解锁。时，自动解锁。（4 4）局部通风机停止局部通风机停止运转或风筒运转或风筒风量低于规定风量低于规定值值时，声光报警

37、，同时时，声光报警，同时切断切断供风区域的全部非本质供风区域的全部非本质安全型电气设备的安全型电气设备的电源并闭锁电源并闭锁；当局部通风机或风；当局部通风机或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，掘进工作面或回风流中的甲烷浓度大于流中的甲烷浓度大于3%CH3%CH4 4时，应对局部通风机进行时，应对局部通风机进行闭锁使之闭锁使之不能起动不能起动，只有通过密码操作软件或使用，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专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甲烷浓度低

38、于1.5%CH1.5%CH4 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。当与闭锁控制全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有关

39、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 FDZB-1A 6.3.1 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传感器，具有保护低浓度元件和高低浓度自动转换功能；转换功能；（4 4）具有可与环境监测系统联网的功能。）具有可与环境监

40、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：一台一台主机主机、三台瓦斯、三台瓦斯传感器传感器和一台和一台风筒传感风筒传感器器（风量开关）。（风量开关）。其中：其中：（1 1）主机主机：容量：容量63VA63VA三通道三通道模拟量输入模拟量输入，二，二通道通道开关量输入开关量输入，三通道模拟量输出，三通道模拟量输出，开关量输出开关量输出为五通道电磁继电器，每个继电器具有三组常开与为五通道电磁继电器，每个继电器具有三组常开与常闭接点（只能用其中之一），接点容量为交流常闭接点（只能用其中之一），接点容量为交流220V/3A220V/3A，外型尺寸：，外

41、型尺寸：480480330330210mm210mm；重量：；重量：65kg65kg。（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%CH3%CH4 4（低浓度）（低浓度），3.5%CH 3.5%CH4 4（高浓度），外型尺寸：（高浓度），外型尺寸：235235l80l8085mm85mm，重量：，重量：2.4kg2.4kg。图图6-15 FDZB-16-15 FDZB-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

42、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 KHJ-46.3.2 KHJ-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-4 KHJ-4型风电瓦斯闭锁装置（下简称装置

43、）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、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。力设备的监控仪器。图图6-16 KHJ-46-16 KHJ-4型风电瓦斯闭锁装置组型风电瓦斯闭锁装置组成成 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

44、，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报警值和断电值，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，当需要断电时，则发出断电信号经远动开关控制有关设备有关设备 （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。断电值，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

45、测系统接入监测系统时，所采集到的信时，所采集到的信号由装置处理后送入地面中心站。装置由号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、设备开停及台瓦斯传感器、风量开关、设备开停及远动开关等组成远动开关等组成 2 2）主要功能和技术指标）主要功能和技术指标 （1 1）工作面或回风流中瓦斯浓度）工作面或回风流中瓦斯浓度1.0%1.0%时，工作时，工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）串联风流中瓦斯浓度）串联风流中瓦斯浓度0.5%0.5%时，串联通风区时，串联通风区域

46、开关断电并闭锁；瓦斯浓度降至域开关断电并闭锁；瓦斯浓度降至0.5%0.5%以下方可以下方可复电复电 （3 3）瓦斯浓度）瓦斯浓度1.0%1.0%（或（或0.5%0.5%）时，传感器发出）时，传感器发出声光报警信号。声光报警信号。（4 4）局扇正常运行时，若风筒中风速低于风速开）局扇正常运行时，若风筒中风速低于风速开关动作点预定值或局扇断电时，则供风区域总开关关动作点预定值或局扇断电时，则供风区域总开关断电并闭锁。断电并闭锁。（5 5）掘进工作面或回风流中瓦斯浓度）掘进工作面或回风流中瓦斯浓度3.0%3.0%时，时，若局扇处于停止状态，则局扇开关被闭锁，不能起动。若局扇处于停止状态，则局扇开关被

47、闭锁，不能起动。瓦斯传感器断线或发生严重故障时，则该传感器所监控瓦斯传感器断线或发生严重故障时，则该传感器所监控的动力设备断电并闭锁。排除故障恢复工作后继续闭锁的动力设备断电并闭锁。排除故障恢复工作后继续闭锁30s30s，才可进入正常工作状态。装置未送电、断电或因，才可进入正常工作状态。装置未送电、断电或因故障而失电时，回风巷道总开关、工作面开关及串联工故障而失电时，回风巷道总开关、工作面开关及串联工作面开关断电并闭锁。作面开关断电并闭锁。（6 6）装置刚送电而未达到稳定输出的）装置刚送电而未达到稳定输出的1 1分钟内，回分钟内，回风巷道总开关、工作面开关及串联工作面开关闭锁，不风巷道总开关、

48、工作面开关及串联工作面开关闭锁，不能起动主机输入容量能起动主机输入容量8 8路，输出容量路，输出容量6 6路，在液晶显示器路，在液晶显示器上可一次显示上可一次显示1616个汉字和字符，可显示瓦斯浓度值及每个汉字和字符，可显示瓦斯浓度值及每路瓦斯路瓦斯2424小时内的变化曲线。小时内的变化曲线。（7 7）瓦斯浓度测量范围为）瓦斯浓度测量范围为0.00%0.00%4.00%CH44.00%CH4。通过。通过键盘，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

49、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，从而有效避免作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、电闭锁装置瓦斯爆炸的瓦斯、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

50、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）被监视区域风流中的甲烷浓度达到预置断电点时（设定在点时（设定在1.51.5CHCH4 4）；被控设备开关闭锁，）；被控设备开关闭锁，不能不能起动，起动，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1.01.0CHCH4 4），才可复电。），才可复电。4 4）甲烷