電機(jī)車架線自動斷電系統(tǒng)在焦家金礦的研究與應(yīng)用

 1 目前現(xiàn)狀及存在問題
礦井運(yùn)輸是礦井高產(chǎn)高效不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)，架線式電機(jī)車具有馬力大和可持久運(yùn)輸?shù)奶攸c，因而受到了大多數(shù)礦業(yè)生產(chǎn)單位的青睞，但是傳統(tǒng)的電機(jī)車架線供電方式存在以下問題：不能實現(xiàn)區(qū)段架線無車時架線無電狀態(tài)、不能提高人身安全、不能節(jié)約電能、比如車場乘人多，人員擁擠，易發(fā)生觸電傷亡事故，這些問題嚴(yán)重影響礦井運(yùn)輸效率和安全生產(chǎn)，并且成為礦山運(yùn)輸事故多發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)。焦家金礦也不例外，在井下運(yùn)輸環(huán)節(jié)大量使用直流架線電機(jī)車運(yùn)輸作為礦山井下的主要運(yùn)輸設(shè)備，目前架線采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)連續(xù)供電、長時間運(yùn)行的方式，由于架線電壓較高（DC250V以上），加上礦山井下巷道狹窄，空氣潮濕，人員與機(jī)車同行于同一條巷道，曾發(fā)生過人員誤觸架線而觸電的事故，給安全管理工作帶來極大的難度。
對此我們與徐州漢科自動化設(shè)備有限公司接觸探討研究，引進(jìn)電機(jī)車架線自動斷電系統(tǒng)，設(shè)法把架線實際帶電范圍盡可能縮小，盡可能縮短架線帶電運(yùn)行的時間，使架線只在電機(jī)車運(yùn)行時帶電，電機(jī)車停運(yùn)時無電。
2 電機(jī)車架線自動斷電系統(tǒng)介紹及工作原理
2.1 系統(tǒng)介紹 自動斷電系統(tǒng)采用脈沖信號檢測觸發(fā)架線供電，無須架設(shè)觸點，只要在機(jī)車安裝機(jī)車位置傳感器，供電主控制器檢測到脈沖信號后即自動送電，語言聲光報警器發(fā)出“有電危險，請注意安全”提示，同時安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（一個區(qū)段兩臺，可以根據(jù)現(xiàn)場情況增加）。機(jī)車離開區(qū)段后，該區(qū)段延時12秒（延時時間可根據(jù)現(xiàn)場工況調(diào)節(jié)）停電，做到有車送電，無車斷電功能，避免觸電事故，減少漏電流損失；并且產(chǎn)品具有手動功能，方便司機(jī)控制。
2.2 工作原理 當(dāng)行駛的電機(jī)車集電弓觸發(fā)停電區(qū)后，安裝在電機(jī)車上的位置傳感器引出導(dǎo)線與集電弓相連，位置傳感器發(fā)射的脈沖信號經(jīng)集電弓發(fā)送至架線傳入防觸電系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)的接受裝置（此脈沖信號按預(yù)先設(shè)定的規(guī)律不間斷發(fā)射），經(jīng)過架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)檢測到脈沖信號后驅(qū)動執(zhí)行電路工作，給該區(qū)域架線送電（當(dāng)架線通電后，主機(jī)停止檢測脈沖信號，從而避免250v對位置傳感器造成反向沖擊），當(dāng)該控制區(qū)域的架線有電時，語言報警器工作，揚(yáng)聲器發(fā)出“有電危險，請注意安全”的聲音信號，同時安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（一個區(qū)段兩臺，可以根據(jù)現(xiàn)場情況增加）。主控箱通過檢測由于機(jī)車行駛而產(chǎn)生的電流信號判斷機(jī)車是否離開該區(qū)段。當(dāng)電機(jī)車駛離控制區(qū)后，此區(qū)段架線無電流信號，主控箱經(jīng)延時約12秒后，架線控制區(qū)斷電，語言報警器停止工作，警示燈停止閃爍。供電裝置恢復(fù)靜態(tài)，供電區(qū)停電。
3 電機(jī)車架線自動斷電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和特點
3.1 結(jié)構(gòu)組成 ①架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)。為該裝置的控制中心，由位置傳感器發(fā)射脈沖信號控制主機(jī)向控制區(qū)送電，直到電機(jī)車駛離控制區(qū)后主機(jī)延時12秒斷電；主機(jī)向控制區(qū)送電時，接通語言報警器和架線防觸電系統(tǒng)警示燈；主控箱下側(cè)的按鈕為人工送電按鈕，按下按鈕后，架線一直有電。②架線防觸電系統(tǒng)位置傳感器。安裝在電機(jī)車車頭上，不斷的發(fā)射脈沖信號。供電電源為24伏電池，不需要充電，該電池使用時間大約1-2年，行駛的機(jī)車通過位置傳感器發(fā)射脈沖信號，架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)檢測到電流信號后控制送電。③架線防觸電系統(tǒng)檢修開關(guān)。在主機(jī)前端安裝的一個供檢修專用的開關(guān)，開關(guān)的把手具有“鑰匙”功能。它有三個優(yōu)點：“運(yùn)行”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，全套系統(tǒng)工作正常，電源經(jīng)開關(guān)進(jìn)入主機(jī)為回路供電；“檢修”的功能作用是，主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時將開關(guān)打在此檔，使主機(jī)斷電，但架線控制區(qū)正常送電，機(jī)車可正常運(yùn)行，不影響正常生產(chǎn)；“斷開”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，主機(jī)和控制區(qū)全部斷電，維修范圍可擴(kuò)大至架線控制區(qū)。（注意：嚴(yán)禁機(jī)車在控制區(qū)范圍內(nèi)行駛時拉動轉(zhuǎn)換開關(guān)）④警示燈。吊裝在架線上方的巷道頂上，當(dāng)架線有電時，揚(yáng)聲器發(fā)出“有電危險，請注意安全”的語音提示。安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（警示燈電源取自架線，因此不管設(shè)備處于何種狀態(tài)，只要架線有電警示燈就一直閃爍）。
3.2 特點 ①采用霍爾效應(yīng)電流傳感器檢測電流信號，電流傳感器內(nèi)部設(shè)有完善的過載保護(hù)線路，保證電流傳感器超載時不會燒毀，體積小，重量輕，精度高。②采用單片機(jī)編程，成本低廉。③采用機(jī)車位置傳感器觸發(fā)送電，精確設(shè)別機(jī)車位置，可靠性高，避免誤觸發(fā)，杜絕因誤觸發(fā)而造成觸電事故，位置傳感器采用電池供電，即裝即用，一到兩年不用更換電池。④適用于任何型號電機(jī)車，不需要現(xiàn)場調(diào)節(jié)參數(shù)，使用簡單方便。采用分體壁掛式架線裝置，操作方便，便于維護(hù)。⑤機(jī)車離開區(qū)段后，架線無電壓，做到有車有電無車無電，保證人員安全。⑥主機(jī)前加裝檢修開關(guān)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，強(qiáng)行送電，避免因設(shè)備故障而耽誤生產(chǎn)。⑦語言報警功能。當(dāng)控制架線區(qū)段送電時語言報警器工作，警示燈不停閃爍，同時，揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出“有電危險，請注意安全”的語音報警信號，提醒人們注意安全，防止意外觸電。⑧互鎖功能。如果兩臺防觸電系統(tǒng)相鄰，可以實現(xiàn)互鎖功能，一個有電，另一個無電。可以避免撞車事故的發(fā)生。⑨聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)展功能。防觸電系統(tǒng)可以通過工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這只需要用主控箱進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)電纜與電腦連接，采用組態(tài)畫面以及相應(yīng)軟件就可以實現(xiàn)現(xiàn)場模擬顯示，并可以對每個區(qū)段架線狀態(tài)（即有無電）進(jìn)行監(jiān)視，還可以根據(jù)電機(jī)車行駛狀況進(jìn)行停送電控制，提高整個運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸效率及安全性。如須增加控制范圍，只需要增加架線主控箱，并用數(shù)據(jù)電纜連接到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)總線上就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。
4 應(yīng)用效果
本套斷電系統(tǒng)在焦家金礦焦家礦區(qū)-270中段進(jìn)行應(yīng)用研究試驗，經(jīng)過一年的試運(yùn)行，效果很好。試驗證明該技術(shù)的成功應(yīng)用，實現(xiàn)了在空閑區(qū)段架空線無電壓，提高了該區(qū)段工作人員的人身安全系數(shù)，避免了觸電事故發(fā)生，降低了架空線漏電和雜散電流，減少了因漏電流引起的架線氧化銹蝕，延長架線使用壽命等功能。該技術(shù)具有普遍的適用性，對減輕工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)安全生產(chǎn)，具有重要意義和良好的社會效益，極大地提高了礦山生產(chǎn)的安全性，是一種值得推廣的安全技術(shù)。
5 結(jié)束語
綜上所述礦山電機(jī)車架線自動斷電系統(tǒng)能夠控制電機(jī)車架線的帶電時間和帶電距離為礦山的安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)保障。為我們的企業(yè)帶來了較大的安全效益。在我們企業(yè)內(nèi)部將繼續(xù)推廣應(yīng)用。
同時對于提高礦山本質(zhì)安全化水平，降低礦山的事故發(fā)生率，消除事故隱患，減少和避免人身觸電事故的有效措施，具有明顯的實用價值及在同類企業(yè)中可以廣泛推廣。