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

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

為了保證礦井的正常生產工作與安全，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。

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備、礦井環境以及可能發生的自然災害事故等等進行分析，另外在礦井下工作時，必須嚴格遵守相關的技術固定與要求，遵守工程施工的安全質量要求，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節：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：將一定數量的抑爆介質ABC干粉存儲在抑爆器內部，當礦山中礦用管道內部出現瓦斯爆炸的時候，傳感器根據其光學原理將信號捕捉到，然后通過光電變換，進而產生電信號，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，電子觸發裝置作用下，會將抑爆器內的密封膜片打開，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，從而對瓦斯爆炸產生的沖擊波壓力以及火焰起到降壓滅火的作用，實現自動抑爆效果，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，會產生大量的熱量、光以及一些濃煙等爆炸信號。發現這些爆炸信號的裝置手段就是傳感測量技術，這種傳感測量技術能夠及早及時地發現信號，從而做好預防工作。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，響應時間較長，在管道內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，管道內部的氣流的流速很快，這樣會導致管壁的溫度升高，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值如表1所示。

表1 紫外傳感器參數值

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、還要觸發抑爆器。抑爆裝置采用單片機控制技術，遵守信號處理約定的關系，通過單片機的0口將抑爆器的啟動指令發出，按照預先規定的程序方式，對其他裝置進行控制與觸發?？刂破饔泻軓姶蟮墓δ埽貉h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載，瞬態的最大電流8A，正常電流4A都能通過?？刂破髟诠ぷ鲿r，電壓在5~12VDC，電流在72～180mA，控制裝置響應時間小于等于15ms。

1.3 抑爆器原理

抑爆裝置類型現在越來越多，產氣噴粉式、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，能夠將滅火劑儲存并高效地噴灑出去。這種抑爆器的開啟機構采用的是電子觸發模式，聯合傳感器、控制器，能夠高效快速地將滅火劑噴射出去，將燃燒或者是傳播過程中的火焰撲滅。抑爆器觸發時，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、關鍵器件、警報檢測以及環境適應性的可靠性等方面。需要單獨挑出來考慮的是電路設計的可靠性，抑爆裝置主要依靠的是內部電路的設計來配合完成工作，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置在240V-400V處于一個可以調控的范圍[2]。設計電源一定要首先考慮到礦井下的電氣設備，電氣設備在啟動時，電壓波動是非常大的，對電壓的穩定輸出會有一定的影響，因而需要將集成開關電源進行調整，紫外線管道中的電源電路也為穩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并處理大量數據，因而選用含有DSP的PIC公司生產的具有16位數字的信號控制芯片，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，抑爆裝置在維修設計時，采用的是通用化、系列化與模塊化的設計要求。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構設計，這種結構設計下，技術成熟與定型的產品能夠在一個較大限度內使用，專件的使用隨之減少，抑爆裝置系統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，主要分為內場與外場?？刂破鞯慕M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行狀態自檢，這種測試安全的裝置內容，有效地檢測到出現的故障狀態，及時發出警告，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計做出一些規定，規定的具體內容如下：使設備的配套方案盡可能地采用簡化的品種，保障設備的利用盡量使用現有的或者是能夠在市場上搜尋到的。使用保障性設備，最應該的是根據實際環境來使用，產品設計將運輸條件考慮在內，另外裝置的系留點大小、形態特征以及相關的標記等等。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記[4]。

2.5 抑爆裝置安全設計分析

抑爆裝置的安全性分析，主要集中在裝置的調試裝配方面，對加熱、帶電設備檢測，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，按照規定操作乙方設備出現安全性問題現在是十分重要的。高壓電路存在與抑爆裝置的傳感器內，它實際上面臨著較大的危險，需要在外包裝、外殼設計上都多加注意，防止出現火源的外泄，進而出現瓦斯爆炸事故。按規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備的安全，本著安全第一的原則，一定要嚴格按照操作規定進行操作。

3 結語

礦用管道下的抑爆裝置采用的是紫外線火焰傳感器技術、單片機控制技術以及電子觸發技術等等，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，具有廣泛的適應性。煤礦開采業本身就是一個比較危險的產業，煤礦一旦發生瓦斯爆炸事故，將會給國家和人民的生命財產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，對瓦斯管道以及發電機組幾乎沒有影響，有效地起到了抑爆器裝置的作用。

[1]田丹青,胡雙啟,周溫等．ZYBG型瓦斯輸送管道主動抑爆裝置技術研究[J]．煤炭技術,2015,34(2):154-156．

[2]賈丑偉．ZYBG型礦用管道抑爆裝置安全分析[J]．科技創業家,2013,(22):127-127．

[3]周溫,榮佳,雷武等．新型清潔氣體式主動抑爆裝置研制及抑爆性能研究[J]．煤礦現代化,2014,(6):68-70．

[4]魏春榮．多孔材料對瓦斯爆炸抑制作用研究[D]．哈爾濱工業大學,2012．