一種防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置的設計

宋俊芳

(潞安化工集團 王莊煤礦，山西 長治 046031)

1 目前王莊煤礦物位儀存在的不足

王莊煤礦目前使用的顯示煤倉煤位的物位儀，其原理是利用微波、雷達、紅外線等進行測距。由于容易受到煤塵、潮氣的影響，降低了精確性，經常誤導膠帶司機的操作。再者，現在的煤倉也沒有避免涌倉的膠帶開關閉鎖裝置，因而有可能在膠帶司機疲勞、大意等情況下，當煤倉滿倉時,膠帶卻沒有停機，導致涌倉事故的發生。而目前的堆煤保護又不具備顯示煤位的功能，而且經常誤動作，造成膠帶頻繁啟動，因而不宜應用在煤倉煤位保護上。針對目前王莊煤礦物位儀存在的不足，王莊煤礦職工經反復研究，制作出一種能在煤倉滿倉時報警和停止膠帶運轉，并加以閉鎖的防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置。

2 防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置的研發思路

受串聯電阻分壓原理和三極管的輸出特性的啟發，通過設計一種能在大量煤炭的重力作用下，拉動滑動電阻移動，進而改變其端電壓，從而控制三極管導通和截止，實現膠帶開關閉鎖并報警的功能。實質上就是運用一種簡單的電子電路來實現感應煤炭滿倉和及時閉鎖膠帶的功能。

3 基本構成

防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置包括兩部分：有受壓感應裝置(圖1和圖2)和閉鎖報警電路(圖3)。受壓感應裝置用于監測煤倉的滿倉情況，閉鎖報警電路用于在煤倉滿倉時及時報警和使膠帶停機并閉鎖。

3.1 受壓感應裝置的結構和動作原理

受壓感應裝置包括：固定在煤倉壁上的受壓架(如圖1所示)，以及安裝在煤倉上方頂板上的變阻器(如圖2所示)。

圖1 受壓架結構示意

圖2 變阻器構造示意

如圖1所示，其正面為壓板，是一塊切割成長方形的鋼板，通過合頁與底部的鋼板鉸接。壓板上方焊接了1個半圓形的吊環，用于掛接吊鉤。受壓架側面各有1塊梯形鋼板，均與底部裝設合頁的長條形鋼板焊接在一塊。受壓架頂端和底端沒有封閉，均為開口。壓板向倉壁方向傾斜一定的角度，以利于落到其表面煤炭的滑落，而且在煤倉滿倉時能快速推動壓板轉動，提高受壓板感應的靈敏度。該受壓架用短錨桿穿過位于其四角上的4塊鋼板，然后再打設固定在煤倉壁上。

如圖2所示，變阻器外殼為1個幾乎完全封閉的長方體。殼內底板固定1個滑動變阻器?；梢栽诮饘贄U上滑動，從而改變接入電路中的電阻阻值。該滑片為特制的鋼板，兩端連接彈簧和鋼絲(或急停拉線)。鋼絲向外拉伸的一面也為一塊鋼板，但有小孔，鋼絲穿過其中。在有小孔的鋼板外面，在兩側的鋼板上固定1個轉軸，其上套1轉輪，用于減少鋼絲繩滑動時受到的摩擦力。在電阻絲和金屬桿的1端各有1個接線頭，用于連接導線。

該裝置還需要進行防爆性能改造，加厚上述穿孔的鋼板，在鋼板上按照螺旋式喇叭嘴制作1個引入裝置，可以加裝密封圈、彈簧墊等防爆配件。鋼絲如同電纜一樣穿進密封圈，但為了減少鋼絲在密封圈穿行在孔中的摩擦力，還需在密封圈與鋼絲之間留有間隙，并在鋼絲上涂抹潤滑油。在變阻器尾部接近上端的位置再制作1個螺旋式喇叭嘴，用于進線，見圖3。

圖3 變阻器防爆改造示意

4 控制電路的設計和原理

4.1 控制電路的設計

如圖4所示，主電路交流電經變壓器和整流橋，變成低壓脈動電壓后，再經R1限壓，然后再通過電容和三端穩壓器變成較為平直的直流電。R2和Rb串聯，其中Rb為下拉電阻，兩電阻之間再接到三極管VT1的基極， R3接到VT1的集電極上，為上拉電阻。VT1的集電極再與VT2的基極連接。延時繼電器KT再接到VT2的基極上。KT的延時閉合觸點KT1與電鈴串聯，然后再與電阻R4并聯，一同接到整流橋和副邊線圈之間。

圖4 一種防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置電氣原理

如圖5所示，KT另一個延時斷開觸點應與開關中的停止按鈕串聯，即串入啟動電路中，也可以與啟動電路的自保觸點串聯。

圖5 閉鎖原理

如果膠帶采用的是變頻器控制的方式，可以將電路板接入電控箱，再將KT1的輔助觸點串入變頻器啟動電路中。

4.2 控制電路的原理

如圖4所示，變壓器副邊線圈的交流電經過整流橋、濾波電路以及穩壓電路轉變成直流電壓，為控制電路提供直流電源。但Rb的阻值較小時，其分得的電壓較小，三極管VT1截止，但其基極電壓較高，因而三極管VT2導通，根據三極管輸出特性，時間繼電器KT電壓增大，使KT吸合，其觸點KT1斷開，電鈴不響。KT2吸合，電路保持接通狀態。反之，當Rb阻值增加時，三極管VT1導通，但拉低其基極的電壓，導致VT2截止，KT失電斷開，KT1延時閉合，電鈴發出響聲。KT2延時斷開，電路斷電，實現報警閉鎖的功能。采用時間繼電器KT的目的是為了避免因短時落煤碰撞造成的誤動作。

5 防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置的工作原理

如圖6所示，將受壓架安裝在接近煤倉口的位置，且為了防止受壓架的上端開口被落煤堵住，或鋼絲(急停拉線)被落煤碰撞損壞，在受壓架上方，用鋼板或輕質合金焊制1個防護槽，直到超過煤倉口約30 mm的高度。

圖6 一種防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置

當煤倉中的煤位接近煤倉頂端時，受壓架會因為受到煤炭足夠的壓力，而通過克服復位彈簧的彈力向倉壁轉動，繼而向下拉動鋼絲。鋼絲拉動變阻器的滑片向外移動，增大變阻器Rb的阻值，如圖4所示，增大VT1基極的電平，使VT1導通，拉低VT2基極的電平，迫使VT2截止，KT失電斷開。KTI延時閉合，電鈴發出報警聲。KT2延時斷開，開關啟動電路分斷，膠帶開關閉鎖。當煤位下降，受壓架的壓板受到的壓力減少時，在復位彈簧拉力的作用下向外轉動。同時變阻器電阻絲的阻值減少，繼而VT1截止，VT2導通，KT1得電斷開，電鈴停止響動，KT2得電吸合，膠帶開關允許啟動。另外，如果在未能處理涌倉事故的情況下就想停止電鈴，只能采取斷開隔離開關的辦法。

6 結 語

該裝置實現了在煤倉即將滿倉時，及時報警提醒膠帶司機和閉鎖膠帶開關的目的。該裝置的制作材料比較低廉，幾乎全部取自廢舊設備和材料。結構和原理簡單，且比較實用。在630膠帶巷的煤倉投入應用后，發現該裝置不受潮氣和煤塵的影響，穩定性和可靠性極高，具有極高的推廣價值。