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基于礦用管道自動控制抑爆裝置安全研究

文檔作者：張建文檔來源：天地（常州）自動化股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月05日
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ELECTRONICS WORLD?探索與觀察
基于礦用管道自動控制抑爆裝置安全研究
天地（常州）自動化股份有限公司 張 建
【摘要】為了保證礦井的正常生產(chǎn)工作與安全，必須要加強基于礦用管道抑爆裝置的安全研究，做好礦井的安全防護
工作，提高礦井生產(chǎn)的安全性，下面我們就深入具體地進行基于礦用管道抑爆裝置的安全研究。
【關(guān)鍵詞】礦用管道；抑爆裝置；安全研究
煤礦的工作涉及面非常廣，煤礦安全工作也是一項
綜合性很強的工作，需要對工作人員的行為活動檢查，
又要對煤礦的機電設(shè)備、礦井環(huán)境以及可能發(fā)生的自然
災(zāi)害事故等等進行分析，另外在礦井下工作時，必須嚴(yán)
格遵守相關(guān)的技術(shù)固定與要求，遵守工程施工的安全質(zhì)
量要求，下面我們將具體分析下煤礦開采工作中一個比
較重要的工作環(huán)節(jié)：抑爆裝置的安全性研究。
1 抑爆裝置原理分析
抑爆裝置主要由三部分組成：傳感檢測器、控制器
與抑爆器。抑爆裝置工作原理過程如下：將一定數(shù)量的
抑爆介質(zhì)ABC干粉存儲在抑爆器內(nèi)部，當(dāng)?shù)V山中礦用管道
內(nèi)部出現(xiàn)瓦斯爆炸的時候，傳感器根據(jù)其光學(xué)原理將信
號捕捉到，然后通過光電變換，進而產(chǎn)生電信號，電信
號傳播給控制器，控制器處理過這些信號之后，會輸出
一個新的電信號給抑爆器，電子觸發(fā)裝置作用下，會將
抑爆器內(nèi)的密封膜片打開，這時，存儲在抑爆器中的干
粉滅火劑在壓力作用下會很快地噴射出來，形成一道高
能的抑爆屏障，從而對瓦斯爆炸產(chǎn)生的沖擊波壓力以及
火焰起到降壓滅火的作用，實現(xiàn)自動抑爆效果，下面我
們將分別來探討下以下這三個部分的工作原理，抑爆裝
置原理圖如圖1所示。
圖1 抑爆裝置原理圖
1.1 檢測器原理
礦井中的瓦斯爆炸時，會產(chǎn)生大量的熱量、光以
及一些濃煙等爆炸信號。發(fā)現(xiàn)這些爆炸信號的裝置手段
就是傳感測量技術(shù)，這種傳感測量技術(shù)能夠及早及時地
發(fā)現(xiàn)信號，從而做好預(yù)防工作。傳感壓力器常用的有三
種：壓力、光敏以及熱敏。壓力傳感器的敏感性較差，
響應(yīng)時間較長，在管道內(nèi)的瓦斯爆炸檢測不是十分適
合；熱敏傳感器的使用，需要直接接觸到火焰才能檢測
到爆炸；光敏傳感器主要利用的是紅外光敏傳感器與紫
外光敏傳感器，瓦斯中的烴類火焰中的光譜在紫外線與
紅外線之間。礦用的瓦斯輸送管道處在一個密閉的狀態(tài)
下，幾乎不受外界光源干擾，但是太陽光進入瓦斯排
空管道的可能性很大，此外，管道內(nèi)部的氣流的流速很
快，這樣會導(dǎo)致管壁的溫度升高，在管道的一些拐彎處
溫度會更高。這種溫度狀況下，有可能輻射出紅外線。
太陽光譜中的紫外線能夠被臭氧完全的吸收，地表不會
存在，這樣看來，紫外傳感器的抗干擾性能更強一些，
也更適宜。因此抑爆裝置中的檢測器采用紫外傳感器，
能夠保護礦用管道、延長管道的壽命[1]，紫外傳感器的
具體參數(shù)值如表1所示。
表1 紫外傳感器參數(shù)值
1.2 控制器原理
抑爆裝置中的控制器主要的工作是處理燃燒、爆
炸信息、還要觸發(fā)抑爆器。抑爆裝置采用單片機控制技
術(shù)，遵守信號處理約定的關(guān)系，通過單片機的0口將抑爆
器的啟動指令發(fā)出，按照預(yù)先規(guī)定的程序方式，對其他
裝置進行控制與觸發(fā)。控制器有很強大的功能：循環(huán)檢
測、顯示故障以及聲光報警等等，并且具有5路的耦繼
電器來控制負(fù)載，瞬態(tài)的最大電流8A，正常電流4A都能
通過。控制器在工作時，電壓在5~12VDC，電流在72～
180mA，控制裝置響應(yīng)時間小于等于15ms。
1.3 抑爆器原理
抑爆裝置類型現(xiàn)在越來越多，產(chǎn)氣噴粉式、儲壓
噴粉式等一些抑爆裝置都在瓦斯管道以及井下巷道等其
他危險點應(yīng)用的越來越多。本次探討的抑爆器使用的主
要是儲壓式噴粉裝置，能夠?qū)缁饎﹥Υ娌⒏咝У貒姙?
出去。這種抑爆器的開啟機構(gòu)采用的是電子觸發(fā)模式，
聯(lián)合傳感器、控制器，能夠高效快速地將滅火劑噴射出
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ELECTRONICS WORLD?探索與觀察
去，將燃燒或者是傳播過程中的火焰撲滅。抑爆器觸發(fā)
時，電壓大于等于4.7V，滅火劑噴灑滯后時間小于等于
15ms，噴灑效率高，完成整個噴灑工作時間不超過150ms。
2 礦用管道下抑爆裝置安全研究
2.1 抑爆裝置可靠性分析
研究分析礦用管道下的抑爆裝置，需要首先考慮
分析其可靠性，并想辦法提高裝置的可靠性。抑爆裝置
滅火方面的可靠性需要重點從以下幾個方面來考慮：電
路電源可靠性、關(guān)鍵器件、警報檢測以及環(huán)境適應(yīng)性的
可靠性等方面。需要單獨挑出來考慮的是電路設(shè)計的可
靠性，抑爆裝置主要依靠的是內(nèi)部電路的設(shè)計來配合完
成工作，影響抑爆滅火裝置的可靠性分析因素有工作電
源的可靠性、起火時的信號真實可靠性、以及電腦機器
工作的可靠性等等。針對這些影響電路設(shè)計可靠性的方
面，我們要提出一些解決的措施，抑爆滅火裝置設(shè)置5V
的工作電源，采用雙信供電電源也是5V，將紫外管的工
作電源設(shè)置在240V-400V處于一個可以調(diào)控的范圍[2]。
設(shè)計電源一定要首先考慮到礦井下的電氣設(shè)備，電氣設(shè)
備在啟動時，電壓波動是非常大的，對電壓的穩(wěn)定輸出
會有一定的影響，因而需要將集成開關(guān)電源進行調(diào)整，
紫外線管道中的電源電路也為穩(wěn)定地自動輸出提供了支
持，兩路通信電源，保證了通信的暢通可靠用紫外線檢
測火災(zāi)信號，檢測火焰中的各種紫外線信號，保障火焰
信號檢測的真實性。抑爆裝置中的CPU是抑爆系統(tǒng)裝置的
核心，因而需要對其重視起來，抑爆裝置需要快速響應(yīng)
并處理大量數(shù)據(jù)，因而選用含有DSP的PIC公司生產(chǎn)的具
有16位數(shù)字的信號控制芯片，作為核心芯片，為單片機
的工作做出貢獻。
2.2 抑爆裝置維修安全分析
礦井管道下，抑爆裝置在維修設(shè)計時，采用的是通
用化、系列化與模塊化的設(shè)計要求。抑爆管道在維修安全
性方面考慮，使用的是模塊化的裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)
設(shè)計下，技術(shù)成熟與定型的產(chǎn)品能夠在一個較大限度內(nèi)使
用，專件的使用隨之減少，抑爆裝置系統(tǒng)及其零件的可維
修性會顯著提高的。抑爆裝置在更換按照零部件時，也需
要分具體的場合，主要分為內(nèi)場與外場。控制器的組件與
電纜的組件如果是同意型號，那么就能夠直接互換過來，
相同容量的滅火瓶也能夠被任意換過來[3]。抑爆裝置中各
個零部件在組合、拼接時，需要事先做好預(yù)防性的措施，
更好地使抑爆裝置具有良好的正確性與安全性。
2.3 抑爆裝置測試安全分析
為了確保抑爆裝置的安全性，進行必要的安全測試
是十分重要的，安全測試進行過后，抑爆裝置能夠定期
就自動執(zhí)行狀態(tài)自檢，這種測試安全的裝置內(nèi)容，有效
地檢測到出現(xiàn)的故障狀態(tài)，及時發(fā)出警告，使維護人員
開展裝置維護工作。
2.4 抑爆裝置保障安全分析
為了抑爆裝置的安全可靠性，需要對裝置的保障性
設(shè)計做出一些規(guī)定，規(guī)定的具體內(nèi)容如下：使設(shè)備的配
套方案盡可能地采用簡化的品種，保障設(shè)備的利用盡量
使用現(xiàn)有的或者是能夠在市場上搜尋到的。使用保障性
設(shè)備，最應(yīng)該的是根據(jù)實際環(huán)境來使用，產(chǎn)品設(shè)計將運
輸條件考慮在內(nèi)，另外裝置的系留點大小、形態(tài)特征以
及相關(guān)的標(biāo)記等等。裝置包裝箱上，裝置的編號、名字
以及有些需要注意的特殊要求都要有明顯的標(biāo)記[4]。
2.5 抑爆裝置安全設(shè)計分析
抑爆裝置的安全性分析，主要集中在裝置的調(diào)試裝
配方面，對加熱、帶電設(shè)備檢測，有些必須使用明火檢
測，給工作人員的生命安全造成了威脅，按照規(guī)定操作
乙方設(shè)備出現(xiàn)安全性問題現(xiàn)在是十分重要的。高壓電路
存在與抑爆裝置的傳感器內(nèi)，它實際上面臨著較大的危
險，需要在外包裝、外殼設(shè)計上都多加注意，防止出現(xiàn)
火源的外泄，進而出現(xiàn)瓦斯爆炸事故。按規(guī)定使用滅火
瓶能夠有效減少電氣干擾，電氣干擾危及工作人員以及
設(shè)備的安全，本著安全第一的原則，一定要嚴(yán)格按照操
作規(guī)定進行操作。
3 結(jié)語
礦用管道下的抑爆裝置采用的是紫外線火焰?zhèn)鞲衅骷?
術(shù)、單片機控制技術(shù)以及電子觸發(fā)技術(shù)等等，從而有效地
提高了礦井中瓦斯輸送管道自動抑爆的可能性，具有廣泛
的適應(yīng)性。煤礦開采業(yè)本身就是一個比較危險的產(chǎn)業(yè)，煤
礦一旦發(fā)生瓦斯爆炸事故，將會給國家和人民的生命財產(chǎn)
安全帶來巨大的損失，瓦斯爆炸事故防治是一個非常重要
的工作，也是一個系統(tǒng)性的工程。抑爆器裝置的使用在礦
山開采中是非常有用的，抑爆裝置能夠有效地抑制減少管
道內(nèi)部氣體的傳播，防止爆炸時火焰的進一步蔓延，防止
爆炸氣體的蔓延，對瓦斯管道以及發(fā)電機組幾乎沒有影
響，有效地起到了抑爆器裝置的作用。
參考文獻
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