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煤礦自動風門氣動控制裝置的工作原理及核心優(yōu)勢

閱讀:43          發(fā)布時間:2025-7-9
煤礦自動風門氣動控制裝置是煤礦井下自動風門的核心驅(qū)動與控制組件,依托壓縮空氣作為動力源,實現(xiàn)風門的自動啟閉、互鎖及安全保護,具有抗防爆、適應高濕高塵環(huán)境等特點,廣泛應用于有瓦斯、粉塵等危險的礦井巷道。其組成、工作原理及核心優(yōu)勢如下:

一、核心組成部分

煤礦自動風門氣動控制裝置由動力源、控制單元、執(zhí)行機構、傳感檢測裝置及安全附件五大部分構成,各部分協(xié)同實現(xiàn)風門的自動化控制:


組成部分核心部件功能作用
動力源壓縮空氣管路、儲氣罐、過濾器提供穩(wěn)定氣源(壓力 0.4-0.6MPa),儲氣罐保障斷電 / 斷氣時應急啟閉,過濾器去除水分和雜質(zhì),避免元件堵塞。
控制單元電磁閥組(防爆型)、PLC 控制器接收傳感器信號,控制氣流方向(通過電磁閥切換),實現(xiàn)風門 “開 / 關" 指令,同時協(xié)調(diào)雙扇門互鎖邏輯。
執(zhí)行機構氣缸(雙作用式)、連桿傳動機構氣缸通過活塞桿伸縮帶動連桿,驅(qū)動風門向兩側開啟(開啟角度 90°-120°),推力可達 500-2000N,適配不同風壓。
傳感檢測裝置紅外傳感器、雷達、磁性接近開關檢測風門附近是否有車輛 / 人員(感應距離 5-10 米),向控制單元發(fā)送 “開啟 / 關閉" 觸發(fā)信號;接近開關檢測風門位置(全開 / 全關)。
安全附件機械閉鎖、緊急手動閥、壓力繼電器機械閉鎖防止雙扇門同時開啟(防風流短路);緊急手動閥在故障時手動操作;壓力繼電器監(jiān)測氣源壓力,不足時報警。

二、工作原理(以雙扇對開式自動風門為例)

  1. 待機狀態(tài)
    風門處于關閉狀態(tài),兩側密封條與門框貼合,機械閉鎖機構鎖定雙扇門,防止風流沖擊導致誤開;儲氣罐儲備壓縮空氣,壓力維持在 0.4-0.6MPa。
  2. 檢測與觸發(fā)
    當煤礦電機車、單軌吊或人員接近風門時(距風門 5-10 米),兩側的紅外傳感器或雷達檢測到物體信號,將電信號傳輸至 PLC 控制器。
  3. 氣動驅(qū)動開啟
    • 控制器確認信號有效后,指令防爆電磁閥組動作,壓縮空氣通過管路進入氣缸無桿腔,推動活塞桿伸出,通過連桿機構驅(qū)動雙扇風門向兩側同步開啟(開啟時間 2-3 秒)。

    • 同時,控制器觸發(fā)機械閉鎖,確保另一側風門(若為多組風門)處于關閉狀態(tài),防止風流短路。

  4. 通行與延時
    物體
    通過后,傳感器檢測到 “無遮擋" 信號,控制器啟動延時程序(可設定 5-15 秒,根據(jù)通行速度調(diào)整),確保物體 離開風門區(qū)域。
  5. 關閉與復位
    延時結束后,控制器指令電磁閥換向,壓縮空氣進入氣缸有桿腔,活塞桿縮回,帶動風門關閉;風門閉合到位后,磁性接近開關向控制器反饋 “關閉信號",機械閉鎖復位,系統(tǒng)回到待機狀態(tài)。

三、核心優(yōu)勢(適配煤礦特殊環(huán)境)

  1. 防爆安全,適應危險環(huán)境
    所有電氣元件(電磁閥、傳感器、控制器)均采用 Ex dⅠ 級防爆設計,可在瓦斯、煤塵爆炸危險環(huán)境中安全運行,避免電火花引發(fā)事故。
  2. 動力穩(wěn)定,抗干擾能力強
    以壓縮空氣為動力,不受井下電網(wǎng)波動影響;相比電動裝置,氣動系統(tǒng)在高濕(濕度 95% 以上)、高塵環(huán)境中故障率更低,維護周期更長(通常 3-6 個月一次常規(guī)維護)。
  3. 響應迅速,保障通行效率
    從檢測到
    開啟僅需 2-3 秒,比手動風門節(jié)省 80% 以上時間,尤其適配單軌吊、無軌膠輪車等高效運輸設備,減少等待時間。
  4. 多重安全保護,符合煤礦規(guī)范
    • 機械 + 電氣雙重閉鎖:確保雙扇門不同時開啟,嚴格控制風流方向,符合《煤礦安全規(guī)程》對通風設施的要求。

    • 應急手動操作:當氣動系統(tǒng)故障時,可通過手動閥開啟風門,避免人員或車輛被困。

    • 壓力保護:氣源壓力低于 0.3MPa 時自動報警,防止因動力不足導致風門啟閉失效。

  5. 易集成,適配智能化礦井
    支持接入礦井綜合自動化系統(tǒng)(如 KJ 系列監(jiān)控系統(tǒng)),可遠程監(jiān)控風門狀態(tài)(開啟 / 關閉 / 故障),并能通過地面調(diào)度室遠程控制,助力煤礦智能化升級。

四、適用場景

  • 主要用于煤礦井下需自動控制通風的巷道,如采區(qū)進回風巷、聯(lián)絡巷、單軌吊運輸巷等;

  • 尤其適用于高瓦斯礦井、高風壓巷道(抗風壓可達 8kPa)及自動化運輸需求高的區(qū)域。


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