礦用氣動(dòng)風(fēng)門電控裝置的技術(shù)原理動(dòng)作全流程介紹

更新時(shí)間：2025-10-21

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礦用氣動(dòng)風(fēng)門電控裝置需滿足井下 ExdI 防爆等級(jí)與 IP65 防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，核心由 “控制模塊、感知模塊、執(zhí)行接口、聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)" 四部分組成，各組件協(xié)同實(shí)現(xiàn)風(fēng)門自動(dòng)化運(yùn)行：

1. 核心控制模塊

PLC 控制器：作為裝置 “大腦"，主流采用西門子 1200 系列或礦用專用 ZMK-127 型 PLC，具備 8-16 路 I/O 接口，可預(yù)設(shè)雙門互鎖、延時(shí)關(guān)閉等邏輯程序。例如龐龐塔煤礦通過 PLC 編程解決了 “兩側(cè)同時(shí)請(qǐng)求開門"“人員防夾" 等場(chǎng)景的邏輯沖突，經(jīng)井上模擬驗(yàn)證后導(dǎo)入設(shè)備。

電源模塊：輸入 AC127V/380V 礦用隔爆電源，輸出 DC24V 穩(wěn)定電壓，配備備用電池（續(xù)航≥4 小時(shí)），確保突發(fā)斷電時(shí)風(fēng)門可完成應(yīng)急關(guān)閉。

2. 感知檢測(cè)模塊

觸發(fā)傳感器：

紅外對(duì)射 / 漫反射傳感器：部署于風(fēng)門兩側(cè)，檢測(cè)距離 5-8 米，人員或礦車遮擋時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；

熱釋電傳感器：優(yōu)化安裝高度 1.2-1.5 米，輻射角度 120°，精準(zhǔn)捕捉移動(dòng)目標(biāo)，避免煤塵誤觸發(fā)。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器：

行程開關(guān)：安裝于門體極限位置，檢測(cè)風(fēng)門 “全開 / 全關(guān)" 狀態(tài)（反饋信號(hào)至 PLC 實(shí)現(xiàn)行程保護(hù)）；

風(fēng)壓傳感器：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巷道風(fēng)壓（0-500Pa），當(dāng)風(fēng)壓突變時(shí)自動(dòng)鎖定風(fēng)門，防止風(fēng)流短路。

3. 執(zhí)行與交互接口

電磁閥驅(qū)動(dòng)單元：控制二位五通防爆電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)氣路通斷切換，驅(qū)動(dòng)氣缸伸縮帶動(dòng)風(fēng)門開啟 / 關(guān)閉，響應(yīng)時(shí)間≤0.3 秒。

人機(jī)交互面板：配備防爆觸摸屏或按鍵組，可設(shè)置關(guān)閉延時(shí)（5-30 秒）、感應(yīng)靈敏度等參數(shù)，部分型號(hào)加裝保護(hù)鎖防止誤觸碰。

聲光警示組件：集成紅色 / 綠色指示燈與語音模塊，開門時(shí)播放 “通過風(fēng)門請(qǐng)注意安全" 提示，雙門互鎖時(shí)發(fā)出 “對(duì)面風(fēng)門未關(guān)，請(qǐng)稍候" 警示。

4. 遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

通信模塊：通過 Modbus 協(xié)議接入井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)，支持與井上集控中心通信，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳與遠(yuǎn)程控制。

風(fēng)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)接口：部分型號(hào)可接入智能風(fēng)網(wǎng)解析系統(tǒng)，根據(jù)巷道風(fēng)量需求聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗開度，風(fēng)量調(diào)控誤差≤5%。

二、工作機(jī)制：從信號(hào)觸發(fā)到風(fēng)門動(dòng)作的全流程

電控裝置通過 “感知 - 判斷 - 執(zhí)行 - 反饋" 閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)風(fēng)門的自動(dòng)化與安全運(yùn)行，以紅外觸發(fā)場(chǎng)景為例：

1. 觸發(fā)與驗(yàn)證（0.1-0.3 秒）

人員進(jìn)入紅外傳感器檢測(cè)區(qū)域時(shí)，傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為 DC24V 電信號(hào)傳輸至 PLC。控制器通過 “信號(hào)持續(xù)時(shí)間（≥0.5 秒）" 與 “強(qiáng)度閾值" 雙重驗(yàn)證，排除瞬時(shí)粉塵干擾，確認(rèn)有效觸發(fā)。

2. 邏輯判斷與指令輸出

PLC 調(diào)用預(yù)設(shè)程序進(jìn)行判斷：

若對(duì)側(cè)風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，立即輸出指令至電磁閥驅(qū)動(dòng)單元；

若對(duì)側(cè)風(fēng)門未關(guān)，則啟動(dòng)聲光警示，待行程開關(guān)反饋 “對(duì)側(cè)全關(guān)" 信號(hào)后再執(zhí)行動(dòng)作（雙門互鎖邏輯）。

3. 氣動(dòng)執(zhí)行與狀態(tài)反饋

電磁閥得電后切換氣路，壓縮空氣（0.4-0.8MPa）進(jìn)入氣缸無桿腔，推動(dòng)活塞桿伸出，帶動(dòng)風(fēng)門繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)（開啟角度 85°-90°）；

門體到達(dá)全開位置時(shí)，行程開關(guān)觸發(fā)反饋信號(hào)，PLC 切斷電磁閥電源，風(fēng)門保持開啟狀態(tài)（延時(shí)計(jì)時(shí)啟動(dòng)）。

4. 延時(shí)關(guān)閉與保護(hù)

延時(shí)時(shí)間結(jié)束后，PLC 反向輸出指令，電磁閥切換氣路使氣缸復(fù)位，風(fēng)門緩慢關(guān)閉。若關(guān)閉過程中防夾傳感器檢測(cè)到障礙物，立即觸發(fā)二次開啟信號(hào)，避免人員或設(shè)備被夾傷。

三、日常使用與維護(hù)規(guī)范

參考小保當(dāng)煤礦、城山礦的設(shè)備運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，電控裝置需建立 “每日巡檢 - 每月維護(hù) - 季度校準(zhǔn)" 的管理體系：

1. 日常使用操作（值守人員執(zhí)行）

手動(dòng) / 自動(dòng)切換：正常工況使用 “自動(dòng)模式"，檢修時(shí)切換至 “手動(dòng)模式"（通過面板按鍵直接控制電磁閥）；

參數(shù)調(diào)整禁忌：嚴(yán)禁擅自修改 PLC 邏輯程序，延時(shí)關(guān)閉時(shí)間調(diào)整需結(jié)合礦車通行速度（建議礦車通行時(shí)設(shè)為 20-30 秒）；

應(yīng)急操作：突發(fā)故障時(shí)，按下面板 “緊急停止" 按鈕，切斷電磁閥電源，再通過手動(dòng)搖桿操作風(fēng)門。

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