赵名名 马志国 赵永波
赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司 内蒙古赤峰024039
摘要：本文在自动控制理论和现代机械的基础上，介绍了通过气控自动风门装置来达成远距离风门的控制实践，并对装置的工作原理和结构施行介绍，并具体分析了全气控自动风门开关装置在高河煤矿的使用状况和经济效益等。
关键词：全气控；风门开关装置；自动
1、背景技术
当前国内煤矿的井下风门控制大多是人为手动控制，如机械闭锁以及手控式门扇开关，人工的成本较高，而市场上的自动控制需要借助电力，使用电红外线感应探头电信号装置，将信号传达至控制主机，通过电源输出电信号来控制电磁阀的开关，并获得气动驱动系统和液压系统的权限，达成风门控制开关的目的。因此，电源是十分必要的。电传感器是一种信号，通过防爆电器对主机进行控制并处理，控制驱动的防爆电磁阀来获取液压和气缸驱动系统。同样需要依靠电信号进行处理，而防爆电器的使用会提高电器爆炸的风险，电器维修和保养需要定时进行，工作量较大，针对高瓦斯较多的矿井则不适合使用。
2、全气控自动平衡风门开关装置
2.1 装置结构
装置由四套全气控风门主（副）按钮控制箱、八套拉线开关、两套气动执行机构、两个气动开关感应装置、两个气动闭锁、四个气动报警箱、多个配套管路及管路附件等构成，1） 主（副）控制箱。全气控风门控制箱外壳是不锈钢板，内部有气源处理元件等各类元件。气源处理元件能够为动力系统分配压力，将气源进行过滤，并润滑系统；气动操纵元件控制箱面板上设置有开关门按钮，方便人员手动操作；调速元件能够设置调速回路，从而调整风门的开关速度，确保风门开关运动平稳。
2）拉线开关。拉线开关外壳采用 304 不锈钢板制作，内部装有手拉式气控阀。每道风门的前后分别错位安装1个开门拉线开关、1 个关门拉线开关，便于车辆通过时，司乘人员随时打开或关闭风门。
3） 气动执行机构。气动执行机构由执行汽缸 、汽缸架、不锈钢外壳、滑轮组件等组成，安装于平衡风门三脚架侧，是风门开闭的动力来源。
4） 气动闭锁与气动开闭状态传感器。气动闭锁与气动开闭状态传感器配套使用，气动闭锁安装于风门门框横框上，风门关闭时，锁杆处于打开状态；气动开闭状态传感器安装于门框边立框上，风门关闭时，传感器触杆被门扇压缩，气路处于阻断状态。
5） 气动报警器。气动报警器外壳采用304不锈钢板制作，内部装有气动发声元件以及气动回路控制元件，是风门开闭状态信息的主要提示器件 。
2.2 全气控自动风门开关装置操作方法
1） 每组平衡风门为 4个控制箱联合使用，每道风门安装2个控制箱。
2）风门前后设有"开、关"按钮箱，当按下开门按钮（绿色）时风门开启，通过后按下关门按钮（红色）风门关闭。
3） 当行人通过风门 A时，按下主控箱上开门按钮（绿色），主控箱发出开门信号，开门气路接通，汽缸伸出，风门 A开启，风门 B 闭锁并语言报警。
4）当行人通过风门 A后，按下副控箱上关门按钮（红色），副控箱发出关门信号，关门气路接通，汽缸回缩，风门A 关闭，风门 B 解锁，同时停止报警。
胶轮车司机通过风门时，司乘人员无需下车，在车上使用拉钩手动轻轻向下拉动开门拉环开关3s后，风门将自动打开。
6） 待车辆进入后，司机在车上使用拉钩手动轻轻向下拉动关门拉环开关 3s后，即可关闭第一道风门。
7） 自动风门的开启或关闭延时5～30s后正常开启或关闭。
3、现场应用情况及技术经济效果
高河煤矿在井下 5 处过车风门安装了该装置并进行了1个星期21个小班共计168 h 的现场工业性试验，试验期间该装置能够及时实现自动开闭，自动高效地完成了开关风门任务且未发生任何故障，运行效果十分良好。
应用前，井下进回风大巷间风门都是安排专人手动开关风门.运输材料时每班每处需至少安排1人开关风门，目前井下已应用5套自动平衡风门，每天按3班计算，可节省出 15人的用工成本；每月按 20 d生产时间计算，每月节约用工300 人次，每个工按150元计算，每年直接节省约54万元，而每套自动风门开关装置的成本约2.5万元，5套开关装置总计约12.5万元。随着运输量增加，人员成本增多，使用自动风门开关装置后，经济效益将更为可观。
本发明的优点是∶本装置与电控风门控制装置、电控气动风门控制装置及电控液风门控制装置等相比，本发明采用压缩空气为动力源，无任何电接入，不采用电源而实现风门的自动控制，安全性能较高，自动化程度较高，节省了人力，同时可以实现两道风门互为闭锁，避免两道风门同时打开的情况，安全可靠。
4、具体实施方式
一种全气动矿用风门用自动控制装置，如图1至5，其中包括；A门控制箱2和B门控制箱8，A门控制箱2连接有A门声音报警箱1、A门信号发生器10、A门磁控阀3、A门执行器4，A门执行器4连接在A门11上，B门控制箱8.B门控制箱8连接有B门声音报警箱9、B门信号发生器13、B门磁控阀7 、B门执行器6，B门执行器6连接在B门12上，A门控制箱2和B门控制箱8共同连接有气源处理箱14和互锁控制箱5，所述的A门11和B门12的门框上分别安装有风门状态检测装置A门磁控阀3和B门磁控阀7，所述的A门11和B门12的门扇上分别安装有A门永磁体15和B门永磁体16与A门磁控阀3和B门磁控阀7对应，所述的A门磁控阀3和B门磁控阀7通过与之对应的A门永磁体15和B门永磁体16距离的离开和贴近从而输出A门11和B门12开门关门状态信号，所述的A门信号发生器10安装在A门11侧面，所述的B门信号发生器13安装B门12侧面，矿井内正常行人或车辆在行走过程中，触发A门信号发生器10和B门信号发生器 13，A门信号发生器10和B门信号发生器13分别输出信号给A门控制箱2和B门控制箱8，A门控制箱2和B门控制箱8根据所给的信号和当前A门11、B门12的开关状态，准确地通过A门磁控阀3 、A门执行器4和B门磁控阀7、B门执行器6来控制A门11、B门12的开闭，同时A门控制箱2或B门控制箱8在开门或关门的同时将所给的信号传递到互锁控制箱5，来控制A门11和B门 12的互锁.即当A门11打开时，B门信号发生器13失去作用，当A门11关闭后B门信号发生器13才能正常输出气源信号给B门控制箱8，从而实现两道风门之间的互锁，满足矿用规程要求∶同一时间只能打开一道风门。
结 语
全气控自动风门开关装置在高河煤矿试验成功及正式投入，其使用的效果非常明显。该装置实现了以压缩空气作为动力源，根据气动工作原理，通过气动执行装置实现风门随时打开和关闭的自动控制，具有风门气动开闭、风门互锁、风门开关到位检测、动力安全保护、气动报警、特殊状况下紧急解锁等多项重要功能。随着井下大巷的延伸，风门逐渐增多，应用全气控自动风门开关装置可提高整个运输系统的效率，增大矿井的安全系数，有着很好的推广意义。
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