宋俊芳

(潞安化工集團(tuán) 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(dá)、紅外線等進(jìn)行測距。由于容易受到煤塵、潮氣的影響，降低了精確性，經(jīng)常誤導(dǎo)膠帶司機的操作。再者，現(xiàn)在的煤倉也沒有避免涌倉的膠帶開關(guān)閉鎖裝置，因而有可能在膠帶司機疲勞、大意等情況下，當(dāng)煤倉滿倉時,膠帶卻沒有停機，導(dǎo)致涌倉事故的發(fā)生。而目前的堆煤保護(hù)又不具備顯示煤位的功能，而且經(jīng)常誤動作，造成膠帶頻繁啟動，因而不宜應(yīng)用在煤倉煤位保護(hù)上。針對目前王莊煤礦物位儀存在的不足，王莊煤礦職工經(jīng)反復(fù)研究，制作出一種能在煤倉滿倉時報警和停止膠帶運轉(zhuǎn)，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(fā)思路

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

3 基本構(gòu)成

防止煤倉涌倉的閉鎖報警裝置包括兩部分：有受壓感應(yīng)裝置(圖1和圖2)和閉鎖報警電路(圖3)。受壓感應(yīng)裝置用于監(jiān)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(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)和動作原理

受壓感應(yīng)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(jié)構(gòu)示意

圖2 變阻器構(gòu)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(huán)，用于掛接吊鉤。受壓架側(cè)面各有1塊梯形鋼板，均與底部裝設(shè)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(zhuǎn)動，提高受壓板感應(yīng)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(shè)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(nèi)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(cè)的鋼板上固定1個轉(zhuǎn)軸，其上套1轉(zhuǎn)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(dǎo)線。

該裝置還需要進(jìn)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(jìn)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(jìn)線，見圖3。

圖3 變阻器防爆改造示意

4 控制電路的設(shè)計和原理

4.1 控制電路的設(shè)計

如圖4所示，主電路交流電經(jīng)變壓器和整流橋，變成低壓脈動電壓后，再經(jīng)R1限壓，然后再通過電容和三端穩(wěn)壓器變成較為平直的直流電。R2和Rb串聯(lián)，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(lián)，然后再與電阻R4并聯(lián)，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(yīng)與開關(guān)中的停止按鈕串聯(lián)，即串入啟動電路中，也可以與啟動電路的自保觸點串聯(lián)。

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(jīng)過整流橋、濾波電路以及穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)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(dǎo)通，根據(jù)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(tài)。反之，當(dāng)Rb阻值增加時，三極管VT1導(dǎo)通，但拉低其基極的電壓，導(dǎo)致VT2截止，KT失電斷開，KT1延時閉合，電鈴發(fā)出響聲。KT2延時斷開，電路斷電，實現(xiàn)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(zhì)合金焊制1個防護(hù)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(dāng)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(fù)位彈簧的彈力向倉壁轉(zhuǎn)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(dǎo)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(fā)出報警聲。KT2延時斷開，開關(guān)啟動電路分?jǐn)?，膠帶開關(guān)閉鎖。當(dāng)煤位下降，受壓架的壓板受到的壓力減少時，在復(fù)位彈簧拉力的作用下向外轉(zhuǎn)動。同時變阻器電阻絲的阻值減少，繼而VT1截止，VT2導(dǎo)通，KT1得電斷開，電鈴?fù)Ｖ鬼憚樱琄T2得電吸合，膠帶開關(guān)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(guān)的辦法。

6 結(jié) 語

該裝置實現(xiàn)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(guān)的目的。該裝置的制作材料比較低廉，幾乎全部取自廢舊設(shè)備和材料。結(jié)構(gòu)和原理簡單，且比較實用。在630膠帶巷的煤倉投入應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)該裝置不受潮氣和煤塵的影響，穩(wěn)定性和可靠性極高，具有極高的推廣價值。