防爆蓄電池機車智能充電硐室實踐應用

夏西進　尹承山　張鵬

摘要：翟鎮煤礦對原來的大巷電機車運輸系統進行優化，在-400水平大巷建成一處智能充電硐室，對防爆蓄電池充電進行智能化管理和控制，實現了對蓄電池充電全過程的實時監測與控制，為機電維修工對蓄電池的檢查、檢修、維修、保養提供有效數據，確保蓄電池充放電的合理性，有效延長了蓄電池的使用壽命。

關鍵詞：防爆蓄電池機車；智能充電硐室；煤礦運輸；蓄電池；充放電 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD52 文章編號：1009-2374（2015）27-0059-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.031

1 問題的提出

翟鎮煤礦大巷輔助運輸系統由-400東大巷、西大巷、后組西大巷和南翼集中軌道大巷組成，巷道總里程21km，采用軌道運輸方式，軌型為43kg/m，軌距600mm；原采用架線電機車進行運輸，由于架線為裸露導線，在電機車運行時容易產生電火花，同時產生有毒有害氣體，不僅增加大巷行車、行人、大件運輸的安全隱患，同時由于有毒有害氣體的產生對井下職工身體健康造成一定影響，為減少井下安全隱患，減少礦井有害氣體含量，翟鎮煤礦將架線電機車運輸方式改為CTL12/6B型12噸防爆特殊型蓄電池電機車運輸方式。蓄電池機車投用后，考慮蓄電池電機車充電使用，蓄電池充放電頻繁，初步在井下各采區建立蓄電池充電站，由運搬工區對各采區蓄電池進行充電，但是隨著設備運行，此種管理機制暴露出許多問題：蓄電池充電站由人工進行充電，充電點分散，占用人員多，充電效率低，充電時間不固定，無法確保所有蓄電池能夠充分充放電，人工充電過程中存在較多失誤，對蓄電池使用造成不利影響；機電維修工對蓄電池的充電、維護、檢查、保養不到位，不能及時對蓄電池進行維修保養，造成電瓶的損壞，帶來經濟損失較大；充電時產生大量氫氣和酸性氣體揮發，此氣體為有毒有害氣體，嚴重影響了人員的身體健康，由于有害氣體隨風流進入采區，對整個采區的職工身體健康都存在影響。由于以上問題的存在，要求對充電系統進行系統優化，建立統一的、自動化的、健康的充電硐室，以達到提質、提效、無害的

目的。

2 智能充電硐室實施方案

為解決存在的問題，翟鎮煤礦通過調查研究，確定了建立礦井統一智能充電硐室的方案，經過實踐應用，取得了良好的效果。

第一，撤消了原一采區、六采區、七采區、后組采區、井底車場區五處充電硐室，在井底車場南石門開拓一集中充電硐室，硐室長90m、寬4m、高4.5m，并與礦井總回風巷相連通，安裝有毒有害氣體收集裝置，減少有毒有害氣體擴散；在充電硐室內安裝了井下防爆電動葫蘆，作為機車更換蓄電池用的吊裝設備。

第二，購買智能充電機15臺，新蓄電池12組，在井下將待充電蓄電池沿一字型擺開；在充電硐室新安裝一套電瓶更換起吊裝置——電動葫蘆。在以前更換蓄電池時使用手拉葫蘆工作效率低、安全系數低。新投入使用的電動葫蘆使用127V電壓，使用操作手柄進行操作，操作方便快捷，大大減少了更換蓄電池使用的時間，提高工作效率，同時提高施工安全系數，有效保障職工身體健康；更換蓄電池時，使用電動葫蘆直接將待充電蓄電池吊下，將已充電蓄電池吊至機車上，每次更換蓄電池只需2分鐘，大大降低了更換蓄電池工序，提高了工作

效率。

第三，在充電硐室新安裝一套充電智能控制系統，系統分為現場數據采集、信號處理及現場后臺監測及控制。現場安裝礦用隔爆兼本安型PLC控制箱，用于各類信號的采集匯總并處理為通用協議，同時可以控制充電機的啟動與停機。安裝一臺防爆計算機作為監測后臺，實現PLC系統傳輸信號對充電系統的集中管理與控制。每臺充電機安裝電壓、電流采集模塊，采集每臺充電機的實時充電電壓、充電電流；在每組電池充電地點安設一個溫度探頭，采集充電過程中的蓄電池電解液溫度；將防塵水管路截門改為電磁閥控制，當蓄電池電解液溫度過高時，溫度傳感器將信號發送給PLC控制箱，然后通過電腦處理后控制電磁閥打開，冷卻水系統打開沖刷蓄電池，即起到降溫作用，同時清理蓄電池衛生，保證蓄電池清潔。該智能控制系統通過采集充電電壓、電流信號，實現對充電全過程的實時監測，根據蓄電池充電情況實時調節充電電流，既保證蓄電池充電的充分性，又避免蓄電池因過充電造成損壞。該系統能夠很好地將蓄電池的各項指標反饋給機電維修工，通過該智能系統提供的數據，機電維修工能夠及時詳細地了解蓄電池工作狀況及實際運行狀況，保證及時排查各種隱患，及時消除隱患，將存在的隱患消除在萌芽狀態，大大延長了蓄電池使用壽命。

第四，蓄電池充電硐室安裝一套自制有毒有害氣體收集裝置。在充電硐室內敷設一趟專用氣體收集管路，將管路終端直接連接礦井總回風巷，在終端安裝管路抽氣風機，由于增加氣體收集壓力；每塊蓄電池配備一個集氣罩，集氣罩通過管路與主管路連接。當對蓄電池進行充電時，將集氣罩安裝在蓄電池上方，將蓄電池整體罩住，充電時產生的有毒有害氣體通過集氣罩收集，通過集氣罩管路進入主管路，最后進入礦井總回風巷。通過氣體收集裝置的使用，大大減少礦井有毒有害氣體的含量，保證礦井職工身體健康。

第五，建立統一的設備維護保養檔案，對每臺設備的運行情況進行動態化記錄臺賬，對設備進行日歷化檢修和維護保養，電瓶和設備的每次工作時間和參數都有詳細的記錄備查。

3 收到的效果

防爆蓄電池機車智能充電硐室實施兩年多以來，取得了較好的經濟效益和安全效益。

第一，架線電機車的取消，減少井下主要運輸大巷運輸的安全隱患，減少礦井牽引系統的整修工作量，杜絕由地軌與架線電機車到點產生的雜散電流，杜絕了雜散電流對電氣設備、設施的正常運行造成的影響，杜絕對了道床的結構鋼和附近的金屬管線造成的危害，減少地軌絕緣系統的管理工作量；提高礦井爆破安全管理，提高礦井供電安全，同時集中充電硐室的建設減少了5處充電硐室的維護、維修費用，初步估算為15萬元/年。

第二，電瓶車充電系統實現智能自動化管理，杜絕由于人為充電主觀因素帶來的過充、欠充對電瓶造成的損壞，無形中延長了蓄電池使用壽命，原來蓄電池一般500個充電循環就不能再繼續使用，實現智能化充電管理后平均充電循環達到600個，蓄電池使用壽命平均提高20%。

第三，智能充電系統的應用，提高了礦井自動化管理水平，減少人員占用，實現單位減員，每班可減少4名充電工，年節省工資支出72萬元。

第四，電氣化設備的投入大大提高了職工工作效率，原來更換蓄電池使用手拉葫蘆作為起吊工具，運行速度慢并且存在安全風險較大，現在使用電動葫蘆對蓄電池進行起吊更換，電動葫蘆后更換時間由原來的20分一次變為5分鐘一次，工作效率大大提高。

第五，礦井集中充電硐室的建立減少了采區充電硐室的數量，由原來的五處充電硐室改為一處，減少礦建工作量與硐室維護工作量，年節約資金投入約5萬元。集中充電硐室的建立有效地防止了采區有毒有害氣體的擴散，降低各采區有毒有害氣體對職工身體健康的影響。同時集中充電硐室安裝有毒有害氣體收集裝置對有害氣體進行收集，使其直接進入礦井總回風巷減少有害氣體的擴散，進一步減少有害氣體對充電職工身體健康的影響。

4 結語

防爆蓄電機車智能充電硐室的建立，有利于提高煤礦經濟效益，延長設備使用壽命，降低礦井運行經濟成本；減少礦井有毒有害氣體含量保障人員身體健康，減少礦井大巷運輸管理安全隱患，提高礦井安全管理水平，提高礦井自動化管理水平，向礦井無人化管理邁進一步，值得推廣和應用。

參考文獻

[1] 程從仁，張宏軍.井下充電硐室的設計及行車的應用[J].煤礦機械，2005，（3）.

[2] 張玉欣.行車在煤礦井下充電硐室的應用[J].江西煤炭科技，2005，（4）.

[3] 張金耀.礦井軌道工[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[4] 于學謙.礦山運輸機械[M].徐州：中國礦業大學出版社，1998.

作者簡介：夏西進（1965-），男，山東新泰人，山東能源新礦集團翟鎮煤礦副總工程師，工程師，研究方向：煤礦機電、運輸。

（責任編輯：陳 倩）