煤礦安全監控系統風筒風量傳感器的技術改進與應用

潘旭東

（汾西礦業集團高陽煤礦電訊中心， 山西 孝義 032300）

1 高陽煤礦安全監控系統情況概述

高陽煤礦屬于20世紀70年代建設投產的老礦，經過多次改擴建后礦井年設計生產能力600萬t。礦井屬低瓦斯礦井，混合式通風目前有4個采區，掘開作業面8處。

高陽煤礦安全監控系統使用天地常州自動化股份有限公司生產的KJ95N型煤礦安全監控系統，共安裝各類監控傳感器490余臺，可以及時掌握井下各采掘工作面等地的環境數據以及工礦設備運行情況，同時具有報警及瓦斯、風電閉鎖斷電功能。系統與集團公司聯網，運行穩定、監測數據準確、瓦斯超限斷電、風電閉鎖功能可靠。但是，從長期使用過程中發現，原風筒風量傳感器在實際運用過程中存在一些不足，還有技術改進空間，并且通過改進能更好地適應煤礦井下惡劣的使用環境，達到監控準確，安裝維護方便的效果。

2 風筒風量傳感器的作用及技改目的

風筒風量傳感器是用于煤礦井下帆布或橡膠等柔性材質風筒風量的安全監測。該開關傳感器安裝在出風口處的風筒上，遙測風筒是井下掘開工作面監控風筒風量變化、實現風電閉功能的主要設備。

根據《煤礦安全規程》及《煤礦安全監控系統使用管理規范》要求，掘進工作面風筒末端應安設風筒風量傳感器，保證工作面風量充足穩定，出現異常能夠實現風電閉鎖，保證工作面作業人員及設備財產安全。

原風筒風量開關傳感器存在如下幾方面問題。

1）弓形夾動作緩慢，動作機構銹蝕，容易受井下潮濕惡劣環境影響導致裝置修飾、動作不靈活甚至失效。

2）按鈕開關在風筒由停風到送風瞬間突然受力較大，導致開關損壞。

3）觸點受井下潮濕、有毒有害氣體腐蝕，觸點接觸面氧化、銹蝕，導致監控狀態不準確，或監控失效等情況。

4）受不同直徑風筒影響，風筒弓形夾不能通用，直接導致風筒傳感器無法使用，通用性較差。

3 風筒風量傳感器改進措施及工作原理

新GFT16型礦用風筒風量傳感器采用干簧管替代原風筒傳感器的按鈕開關，電路組件和磁體組件外殼由工程塑料一次性注塑而成，安裝板由鍍鋅鋼板制成，原鋼筋弓形夾使用工程綁帶替代，更好地適應不同直徑風筒的安裝。傳感器整體結構更為精巧，并且一次性注塑保證電路部分不受井下潮濕環境等影響。

新GFT16型礦用風筒風量傳感器的電路組件、磁體組件分別有一個作用面，作用面用紅點標示，有紅點標示在同一側。傳感器輸出為一組常開、或常閉轉換接點信號，當磁體組件距電路組件不大于動作角度時，常開接點閉合，常閉接點斷開；當磁體組件離開電路組件不小于復位角度時，常開接點斷開，常閉接點閉合（轉換接點恢復常態）。

4 傳感器技術參數與使用條件

4.1 傳感器技術改進前后主要參數對比（如下頁表1所示）

4.2 使用環境條件

1）環境溫度：0～40℃。

2）平均相對濕度：不大于95%（＋25℃）。

3）大氣壓力：80～106 kPa。

4）無劇烈振動和沖擊的場所。

5）煤礦井下有瓦斯、煤塵等爆炸危險的環境，但周圍介質無腐蝕性氣體。

6）煤礦井下沒有濺水或者有輕微濺水和淋水的場所。

表1 傳感器技術改進前后主要參數對比

5 安裝與維護

5.1 安裝

新GFT16礦用風筒風量開關傳感器的外形如圖1所示。其中，兩組件平行時，間距為22mm。新風筒風量開關傳感器由磁體組件和電路組件兩部分組成，磁體組件和電路組件分別固定在安裝板上，其中磁體組件安裝在可以活動的一端，電路組件安裝在不可以活動的一端。兩個活動組件在出廠時已調整好，電路組件和磁體組件的作用面用紅點指示。電路組件有兩個出線嘴，可通過線徑Φ5～Φ10mm的電纜與監測監控系統相連。

圖1 礦用風筒風量傳感器外形圖（單位：mm）

為了更好地使用GFT16風筒風量開關傳感器，推薦3種安裝方法。

方法一：將磁體組件A通過扎帶固定在風筒上，通過吊環或固定架固定在巷道頂部，當有風時處于動作狀態（圖2所示），無風時處于不動做狀態。

方法二：在有風狀態下如圖3所示，將磁體組件通過扎帶固定在風筒右下角（風筒外側），通過固定架固定在巷道頂部，此時風筒風量開關處于不動作狀態。

方法三：參照方法二，安裝在風筒內側（風筒處于不動作狀態），將固定架固定在墻上，不需要較長的固定支架。

圖2 風筒風量開關安裝方法（處于動作狀態）

圖3 固定在風筒（外側）

在現場安裝GFT16礦用風筒風量開關傳感器時，可以根據實際情況安裝，推薦在合適的安裝位置將電路組件一端固定在安裝架上，同時將磁體組件一端固定在風筒處即可。

5.2 接線

GFT16礦用風筒風量開關傳感器電路組件按圖4接線。

圖4 GFT16礦用風筒風量開關傳感器接線圖

圖 4 中 1、2、3、4 為常用接線端子，其中 1、2 端子接線傳感器工作在常開狀態，1、3端子接線傳感器工作在常閉狀態，4端子為空。

5.3 維護

1）該傳感器結構簡單，維護方便，但考慮監控狀態準確避免誤動作等情況，建議專人維護，按規程操作。

2）傳感器在巷道內安裝，應避免淋水和掉渣。3）傳感器需經常清潔，定期調校。

5.4 故障處理

故障現象：傳感器磁體組件靠近電路組件到達動作角度，或磁體組件遠離電路組件達到復位角度，電路組件不動作。

排除方法：打開電路組件的外殼，檢查里面的接線端子是否正常連接或觸點氧化，若連接不對，進行改正；若觸點氧化則處理氧化部分重新接線。

6 應用成果

通過技術改進后，新型風筒風量傳感器具有結構簡單、小巧輕便的特點、觸點響應時間大大縮短，傳感器動作靈敏可靠，機構靈活。通過延長、縮短風筒綁帶，使風量傳感器能夠適應各種尺寸的風筒，無需更換設備及配件，適應性強。