礦井安全監控系統內接觸點式饋電傳感器的研究與應用

劉 輝 傅廷波 曹利明

（山東許廠煤礦有限公司，山東 濟寧 272113）

1 礦井安全監控系統運行現狀與存在問題

許廠煤礦于2018 年10 月在原有KJ76N 型礦井安全監控系統的基礎上升級到KJ76X 型礦井安全監控系統，實現光纖環網數字傳輸，傳感器防護等級達到IP65，抗干擾能力加強，監控分站備用電池續航能力不小于4 h，安全巡檢周期在10 s 左右，系統運行穩定。但是饋電傳感器只是升級到數字傳輸，監控準確性并沒有明顯提高，使用的饋電傳感器是傳統的固定在閉鎖饋電開關負荷側電纜上，通過檢測電纜周圍電場感應，監測閉所開關送電與停電狀態信號的傳感器。許廠煤礦井下使用的電纜大多數為鎧裝電纜，由于鎧裝電纜的鎧裝層對電磁場具有一定的屏蔽影響，導致電纜周圍無電場變化或變化較弱，從而造成了許廠煤礦礦井監控系統的饋電傳感器在使用過程中不能準確監控閉鎖開關“送電”與“停電”信號。

2 內接觸點式饋電傳感器研究背景

當安全監控系統在發生甲烷超限、故障、停風后，無法確定閉鎖饋電開關是否停電閉鎖。為了解決許廠煤礦安全監控系統的饋電傳感器監控閉鎖饋電開關“停電”與“送電”不準確問題，對安全監控系統饋電傳感器研究改進顯得格外重要。許廠煤礦通過試驗研究創新出一種新式的饋電傳感器，可以準確監控閉鎖饋電開關“送電”與“停電”信號，該新式饋電傳感器就是“內接觸點式饋電傳感器”。該饋電傳感器是一種全新的不同于傳統饋電傳感器工作原理的傳感器，該饋電傳感器的使用徹底解決了許廠煤礦安全監控系統饋電傳感器監控不準確的問題。

3 內接觸點式饋電傳感器的基本情況及工作原理

3.1 主要內容

3.1.1 閉鎖饋電開關基本情況

許廠煤礦井下使用的甲烷電和風電閉鎖饋電開關主要有KBZ16-200/660(1140) 型和KBZ16-400/660(1140)型，該型號的閉鎖饋電開關內部沒有閑置無源觸點，需要在閉鎖饋電開關內部增設繼電器來實現。通過在閉鎖饋電開關內部加裝延時繼電器、交流接觸器并對線路進行了改造，引出一組無源觸點，當做甲烷電與風電閉鎖開關送電與停電的反饋信號使用，代替礦井安全監控系統傳統饋電傳感器。

3.1.2 內接觸點式饋電傳感器研究方案

當饋電閉鎖開關接觸器吸合時（送電），繼電器得電動作，改造引出無源觸點接通常開，形成一個常開的信號。該信號屬于模擬信號，將該模擬信號接入斷電器的模擬數字轉換電路，然后輸出一個數字信號，再將該數字信號接入安全監控分站，使用礦井安全監控系統設置監控分站的信號接收端口號與信號輸入端口號一致，在安全監控系統上將該信號命名為***地點的饋電傳感器，常開顯示***地點的閉鎖饋電開關送電。當閉鎖開關停電時，繼電器失電動作，無源觸點斷開不通，形成一個常閉信號。監控分站接收到停信號，顯示***地點的閉鎖開關停電。該閉鎖饋電開關內接觸點式無源接點的常開與常閉可以準確地反應閉鎖開關的送電與停電狀態。監控分站根據這組無源接點的常開與常閉就可以準確監控到閉鎖饋電開關的送電與停電狀態。當安全監控系統出現故障斷電、超限斷電、停風斷電時可以準確監控到閉鎖饋電開關的運行狀態。

3.2 內接觸點式饋電傳感器實施過程

3.2.1 延時繼電器與交流接觸器的安裝

（1）許廠煤礦使用的KBZ16-200（400）-660（1140）型閉鎖饋電開關內腔內一般情況無多余的常開、常閉無源接點，需要再安裝一延時繼電器與交流接觸器來實現，引出常開、常閉無源接點。

（2）在閉鎖饋電開關內部固定繼電器的插板上找出一塊閑置位置（不影響安全），方便延時繼電器與交流接觸器的固定，在插板上找出合適位置打孔上螺絲固定。

（3）延時繼電器與交流接觸器固定好后，將延時繼電器與交流接觸器的輸入端接入閉鎖饋電開關內接觸器下的變壓器36 V 輸出端。

（4）再將安設交流接觸器的輸出端引出兩根線接入到閉鎖饋電開關接線內腔閑置的43、44 號端口上形成一組常開或常閉接點。

3.2.2 內接觸點式礦用饋電傳感器接設

對改造完成后的閉鎖饋電開關的43、44 號端口各引出一芯線纜到斷電控制器，接入斷電控制器上的模擬數字轉換電路的輸入端，并設置好地址編碼，再使用2 芯線纜從轉換電路的輸出端接出并接到安全監控分站，并在安全監控系統上對監控分站設置與編碼一致的地址號，在安全監控系統設置為***地點饋電傳感器。這樣內接觸點式礦用饋電傳感器完成改造工作。

3.3 內接觸點式饋電傳感器工作原理

扳動轉換開關HK1，變壓器BK 一次接入660 V 交流電壓，使變壓器二次輸出：36 V、127 V、50 V。控制電源10#、2#輸出36 V 控制電壓，2#線經由J2-2 常閉點，使HZ2 通電。17、19 常開點導通，檢查饋電電路是否斷開，2#線經由J2-1 常開點J2-1閉合，經由5#、6#真空斷路器常閉點，使時間繼電器SJ 導通，8#、9#常開點閉合，為饋電啟動做好準備。按下啟動按鈕QA 電源經由2#、3#中間繼電器常閉點3#、4#使交流接觸器HZ1 吸合，HZ1 吸合的同時，經由HZ1 輔助觸點8#A2 導通，HZ3 交流繼電器吸合，經由2#、3#線自保，由H23 43、44 號控制端子將信號輸出，輸送到接收裝置。控制線路HZ1 交流接觸器，8#、14#導通，ZL1 接入控制電源127 V 電壓，由11#、45#輸出，45#直接接入真空斷路器線圈，11#線經由交流繼電器HZ1 常開點11#、12#、13#導通，使真空斷路器吸合，由機械閉鎖鎖住，由U2、V2、W2 將電壓輸出，停止時，按下停止按鈕TA，2#、7#導通，HZ2 吸合，17#、19#常開點導通，伺服F 啟動真空斷路器斷開電源，停止輸出，當開關控制下電器設備損壞時，開關保護電路工作，J2-2 常開點閉合，2#、7#線導通，HZ2 吸合，HZ2輔助觸點8#A2 常閉點斷開，交流接觸器HZ3 斷開。43、44 號信號停止輸出。工作原理如圖1。

4 內接觸點式饋電傳感器的優點

（1）內接觸點式傳感器具有較好的穩定性、可靠性，準確性高、檢測效果好，避免鎧裝電纜無法準確檢測饋電信號的弊端。該傳感器的使用大大提高了安全監控系統的可靠性與準確性。

（2）內接觸點式傳感器改變了傳統饋電傳感器的工作原理，通過延時繼電器與交流接觸器動作反饋出閉鎖開關的“送電”與“停電”信號。工作方式新穎，適用性強，技術成熟。

（3）內接觸點式傳感器的實施應用大大降低饋電傳感器投入成本，內接觸點式饋電傳感器的使用大大提高安全監控系統的可靠性與準確性，改造安裝簡單且維護容易。不用再采購傳統饋電傳感器，大大節省了饋電傳感器采購成本投入，提高了經濟效益。

圖1 工作原理電路圖

5 結論

礦井安全監控系統內接觸點式饋電傳感器的應用，解決了許廠煤礦多年來安全監控系統饋電傳感器監控不準確問題。該饋電傳感器打破傳統傳感器工作原理，開辟一種全新的閉鎖開關“送電”與“停電”信號檢測手段，大大提高了安全監控系統的可靠性與安全性。