二、工作原理

1. 檢測(cè)與信號(hào)傳輸

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3. 

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• 裝置配備多種傳感器。紅外線傳感器安裝在風(fēng)門附近的巷道壁上，其感應(yīng)范圍能夠覆蓋人員或車輛的通行區(qū)域。當(dāng)有物體進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，紅外線傳感器會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。例如，其感應(yīng)距離可在 5 - 15 米之間，一旦檢測(cè)到礦工或礦車靠近，便迅速將信號(hào)傳輸給電控單元。

• 同時(shí)，還設(shè)有位置傳感器安裝在風(fēng)門的門軸或門框處，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)門的開閉狀態(tài)和角度。位置傳感器可以是霍爾傳感器或限位開關(guān)等，能夠精確地將風(fēng)門的位置信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給電控單元。

5. 電控單元處理

• 電控單元（通常采用 PLC 控制器）接收到傳感器傳來(lái)的信號(hào)后，按照預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行邏輯判斷。如果紅外線傳感器檢測(cè)到通行需求且對(duì)應(yīng)的風(fēng)門未處于閉鎖狀態(tài)，電控單元會(huì)發(fā)出指令控制氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作。例如，當(dāng)一側(cè)風(fēng)門需要開啟時(shí)，電控單元先檢查另一道風(fēng)門是否關(guān)閉，若關(guān)閉則啟動(dòng)開啟程序。

• 若檢測(cè)到異常情況，如兩道風(fēng)門同時(shí)有開啟信號(hào)或系統(tǒng)故障，電控單元會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置并采取相應(yīng)的閉鎖措施，防止風(fēng)流短路等危險(xiǎn)情況發(fā)生。

6. 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)與閉鎖實(shí)現(xiàn)

• 氣動(dòng)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、電磁閥、氣缸等部件組成。當(dāng)電控單元發(fā)出開啟風(fēng)門的指令后，電磁閥打開，儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣進(jìn)入氣缸。氣缸的活塞在氣壓作用下推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，從而使風(fēng)門開啟。例如，對(duì)于較大的風(fēng)門，可能采用直徑 100 - 200 毫米的氣缸，以提供足夠的推力。

• 在閉鎖方面，當(dāng)一道風(fēng)門開啟時(shí)，電控單元通過(guò)控制電磁閥切換氣路，使另一道風(fēng)門的氣缸處于鎖定狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)氣或排氣，從而實(shí)現(xiàn)兩道風(fēng)門的閉鎖。即使在壓縮空氣供應(yīng)中斷等故障情況下，機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)也能確保風(fēng)門不會(huì)同時(shí)打開，保障通風(fēng)安全。

三、礦用風(fēng)門自動(dòng)閉鎖裝置電控氣動(dòng)型主要組成部分

1. 傳感器系統(tǒng)

• 紅外線傳感器：采用高靈敏度的紅外線發(fā)射與接收元件，具有防塵、防水、防爆等特性，能夠適應(yīng)煤礦井下惡劣的環(huán)境條件。其外殼堅(jiān)固，可有效防止碰撞和煤塵、水霧的侵入。

• 位置傳感器：如霍爾傳感器，利用磁場(chǎng)變化檢測(cè)風(fēng)門位置，精度較高，可提供連續(xù)的位置信號(hào)；限位開關(guān)則在風(fēng)門到達(dá)特定位置時(shí)觸發(fā)，提供開關(guān)量信號(hào)，兩者相互配合，準(zhǔn)確反饋風(fēng)門狀態(tài)。

2. 電控單元

• PLC 控制器：具備強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力和豐富的輸入輸出接口。可存儲(chǔ)多套控制程序，以適應(yīng)不同的風(fēng)門控制需求和礦井通風(fēng)布局。例如，可根據(jù)不同的巷道通風(fēng)要求，設(shè)置風(fēng)門的開啟順序、延遲時(shí)間等參數(shù)。

• 人機(jī)交互界面：包括顯示屏和操作按鈕。顯示屏可顯示風(fēng)門狀態(tài)、傳感器數(shù)據(jù)、故障信息等，方便礦工實(shí)時(shí)了解裝置運(yùn)行情況。操作按鈕可用于手動(dòng)控制風(fēng)門開啟和關(guān)閉，以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作，在緊急情況或調(diào)試時(shí)發(fā)揮作用。

3. 氣動(dòng)系統(tǒng)

• 空氣壓縮機(jī)：為整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)提供壓縮空氣源。一般選用適合煤礦井下使用的防爆型空氣壓縮機(jī)，其排氣量和壓力可根據(jù)礦井規(guī)模和氣動(dòng)設(shè)備數(shù)量進(jìn)行選擇。例如，對(duì)于中小型礦井，排氣量在 1 - 3 立方米 / 分鐘、壓力在 0.7 - 1.0 兆帕的空氣壓縮機(jī)即可滿足需求。

• 儲(chǔ)氣罐：用于儲(chǔ)存壓縮空氣，起到穩(wěn)壓和緩沖的作用。儲(chǔ)氣罐的容積根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的用氣量和壓力波動(dòng)要求確定，通常在 0.5 - 2 立方米之間。其罐體采用高強(qiáng)度鋼材制作，并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的防爆和耐壓測(cè)試。

• 電磁閥：是控制壓縮空氣流向的關(guān)鍵元件。通過(guò)電控單元的信號(hào)控制電磁閥的開閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸進(jìn)氣和排氣的精確控制。電磁閥具有快速響應(yīng)、密封性好等特點(diǎn)，且符合煤礦防爆要求。

• 氣缸：作為氣動(dòng)執(zhí)行元件，將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。氣缸的缸體采用優(yōu)質(zhì)鋼材，活塞和密封件采用耐磨、耐高壓材料，以保證其在長(zhǎng)期頻繁工作下的可靠性。其行程和推力根據(jù)風(fēng)門的尺寸和重量設(shè)計(jì)，可選擇單作用或雙作用氣缸。

四、優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用效果

1. 自動(dòng)化程度高

• 能夠自動(dòng)感知人員或車輛的通行需求，無(wú)需人工干預(yù)即可實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的開啟和關(guān)閉，大大提高了礦井運(yùn)輸和人員通行的效率。例如，在礦車頻繁運(yùn)輸?shù)南锏?，風(fēng)門可自動(dòng)快速開啟和關(guān)閉，減少了運(yùn)輸時(shí)間和人力成本。

2. 安全可靠

• 電控氣動(dòng)的閉鎖機(jī)制有效防止了兩道風(fēng)門同時(shí)打開導(dǎo)致的風(fēng)流短路現(xiàn)象，保障了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和井下空氣質(zhì)量。同時(shí)，在故障情況下的機(jī)械閉鎖和報(bào)警功能，進(jìn)一步提高了裝置的安全性，降低了安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3. 適應(yīng)性強(qiáng)

• 可適用于不同類型和尺寸的風(fēng)門，無(wú)論是木質(zhì)風(fēng)門、鐵質(zhì)風(fēng)門還是復(fù)合材料風(fēng)門，都能通過(guò)調(diào)整氣缸推力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效控制。并且能在煤礦井下復(fù)雜的環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行，如高濕度、高粉塵、瓦斯等環(huán)境。