一种矿山输气管道快速阻爆装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种矿山输气管道快速阻爆装置，包括火焰传感器、管道压力传感器、快速控制器、电磁启动器、直流稳压电源、远程操作后台和液压站，液压站包括隔爆补压电机、电液换向阀、液压蓄能装置和快速阻爆阀；液压蓄能装置内设有蓄能压力传感器；火焰传感器、管道压力传感器、蓄能压力传感器、远程操作后台以及电磁启动器均与快速控制器信号连接。本实用新型采用火焰传感器实时监测管道火情，发生火情时在壹百毫秒内实现快速隔断，响应速度快，防爆阻断效果好；装置可多次反复使用降低矿山设备成本；具有手动检测功能，可有效防止装置老化失效现象，工作可靠性高，能有效保障矿山输气管道的生产安全。
【专利说明】一种矿山输气管道快速阻爆装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及矿山安全设备领域，具体涉及一种矿山输气管道快速阻爆装置。
【背景技术】
[0002]矿山的输送易燃易爆气体的输送管道易发生火情，一旦管道中某处发生火情，如不及时处理，会引起整个输送管路乃至整个矿山的爆炸。因此，矿山需要对易发生火情的输气管道设置防火阻爆设施，以进行防火监测和发生火情时及时阻断发生火情的管道与矿山其他管道的联系，以达到将火情危害减少到最少程度之目的。
[0003]常见的易燃易爆气体的输送管道的安全阻爆装置，一般采用气体发生器与机械式单向截止阀，通过气体发生器快速产气驱动机械式单向截止阀，在极短的时间内关断输送管道，以阻止燃烧爆炸灾害的发生。另一类的安全阻爆装置采用相对成熟的液压快关阀技术，液压式快关阀通过蓄能器给回路供压，液压缸作为作动单元实现阀门的动作，采用换向阀实现开闭转换。区别于一般液压阀，快关阀通过先导阀实现油缸的快速关闭或启动，采用蓄能器实现液压油路的供压。矿山输气管路的火情爆炸是一个长期隐患，在灾情易发场所可能I天多次，在灾情不易发场所可能I年乃至几年发生I次，因此，理想的安全阻爆装置应是能够多次使用，具有实时监测装置自身状态功能、能够方便地对设备的状态进行测试和维护。而目前常见的气体发生器驱动机械式单向截止阀的安全阻爆装置，存在只能一次性作用的弊端，造成使用成本过高；而且目前气体发生器驱动式的安全阻爆装置与液压快速关闭阀的安全阻爆装置，均存在未应用时其设备是否老化不能测试的弊端，一旦管道发生火情，阻爆装置是否为可用状态不可知，因此存在巨大的安全隐患。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是:克服现有技术的不足，提供一种使用时能够自动快速阻爆、能够多次反复使用、具备手动测试功能能够对液压装置进行手动测试和在线远程监测以有效防止设备老化失效的矿山输气管道快速阻爆装置。该装置能够降低矿山设备使用成本，提高设备的利用效率，有效保障矿山输气管路安全。
[0005]本实用新型的技术方案是:本实用新型的矿山输气管道快速阻爆装置，包括液压站，上述的液压站包括隔爆补压电机、电液换向阀、液压蓄能装置和快速阻爆阀；隔爆补压电机具有电源端；电液换向阀设有控制信号输入端；隔爆补压电机与液压蓄能装置传动连接；电液换向阀与液压蓄能装置液压传动连接；快速阻爆阀与液压蓄能装置液压传动连接；其结构特点是:
[0006]还包括火焰传感器、管道压力传感器、快速控制器、电磁启动器、直流稳压电源和远程操作后台；上述的液压蓄能装置内设有蓄能压力传感器；蓄能压力传感器设有信号输出端和电源端；
[0007]上述的火焰传感器和管道压力传感器分别设有信号输出端和电源端；快速控制器设有火焰检测信号输入端、管道压力信号输入端、通信端、蓄能压力信号输入端、阀门动作控制信号输出端、电机启停控制信号输出端和电源端；电磁启动器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端；远控操作后台设有通信端；直流稳压电源设有电源输入端和电源输出端；
[0008]快速控制器的火焰检测信号输入端与火焰传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的管道压力信号输入端与管道压力传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的通信端与远控操作后台的通信端双向信号电连接；快速控制器的蓄能压力信号输入端与前述的蓄能压力传感器的信号输出端信号电连接；电液换向阀的控制信号输入端与快速控制器的阀门动作控制信号输出端信号电连接；电磁启动器的控制信号输入端与快速控制器的电机启停控制信号输出端信号电连接；隔爆补压电机的电源端与电磁启动器的电源输出端电连接；火焰传感器的电源端、管道压力传感器的电源端、快速控制器的电源端以及蓄能压力传感器的电源端均与直流稳压电源的电源输出端电连接；使用时，直流稳压电源的电源输入端外接矿山的AC220/380/660V电源；电磁启动器的电源输入端外接矿山的AC380/660V 电源。
[0009]进一步的方案是:上述的快速控制器包括光耦隔离输入模块、单片机处理模块、光耦隔离输出模块、通信模块、显示模块、红外遥控模块、电源模块和遥控器；
[0010]上述的光耦隔离输入模块设有第一至第三信号输入端、第一通信端和第二通信端；单片机处理模块设有第一通信端、第二通信端、显示信号输出端、红外信号输入端和信号输出端；光耦隔离信号输出模块设有信号输入端、第一至第三信号输出端；通信模块设有对内通信端和对外通信端；显示模块设有信号输入端；红外摇控模块设有信号输出端和红外信号通信端；遥控器设有红外信号发送端；电源模块设有电源输入端和电源输出端；
[0011]光耦隔离输入模块的第一信号输入端即为上述的快速控制器的火焰检测信号输入端；光耦隔离输入模块的第二信号输入端即为上述的快速控制器的管道压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第三信号输入端即为上述的快速控制器的蓄能压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第一通信端即为上述的快速控制器的通信端；光耦隔离输入模块的第二通信端与单片机处理模块的第一通信端双向信号电连接；通信模块的对内通信端与单片机处理模块的第二通信端双向信号电连接；显示模块的信号输入端与单片机处理模块的显示信号输出端信号电连接；单片机处理模块的红外信号输入端与红外摇控模块的信号输出端信号电连接；红外摇控模块的红外信号通信端与遥控器的红外信号发送端无线通信；光耦隔离信号输出模块的信号输入端与单片机处理模块的信号输出端信号电连接；光耦隔离信号输出模块的第一信号输出端即为上述的快速控制器的阀门动作控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第二信号输出端即为上述的快速控制器的电机启停控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端为状态信号输出端；电源模块提供控制器的工作电源；使用时，光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端与需要信号的矿山外部设备电连接；通信模块的对外通信端与需要通信的矿山外部设备双向信号电连接。
[0012]进一步的方案是:上述的火焰传感器为GHZ5矿用本安型火焰传感器。
[0013]进一步的方案还有:上述的快速控制器的通信模块为RS485通信模块。
[0014]本实用新型具有积极的效果:(1)本实用新型的矿山输气管道快速阻爆装置，采用火焰传感器实时监测管道火情，如有火情时，火焰传感器将火情信息传至快速控制器，快速控制器控制液压式快关阀在壹百毫秒内实现快速关闭，彻底阻断火焰蔓延，保证无火支管路及主要管路的安全，系统响应速度快，防爆阻断效果好。(2)本实用新型的矿山输气管道快速阻爆装置，采用液压式快关阀作为作动单元，安装于防护管道中，若发生火情时管路内的冲击波对阀体本身没有产生危害的前提下，可在快速关闭、火情消除后继续工作，实现多次反复使用，有效提升了设备的使用效率，降低矿山设备成本。(3)本实用新型的矿山输气管道快速阻爆装置，针对长期无火情灾害发生导致阻爆装置的作动单元老化现象，设置有手动检测功能，手动检测时，利用远控操作后台手动控制快速阻爆阀的开启与关闭，由液压蓄能装置实现液压油路的供压，一次充压可多次开关阀门；蓄能压力传感器对蓄能压力进行在线监测，当蓄能压力低于有效快速关阀压力时由快速控制器控制补压电机进行自动补压；通过设置手动测试模式，可有效避免因阀门锈蚀、油路污染等问题使得阻爆装置失去快速阻爆功能的问题，从而可大幅提高装置的工作可靠性，保障矿山输气管道的生产安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为图1中的快速控制器的电路结构框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0018](实施例1)
[0019]见图1，本实施例的矿山输气管道快速阻爆装置，主要由火焰传感器、管道压力传感器、快速控制器、电磁启动器、液压站、直流稳压电源和远程操作后台组成。
[0020]液压站主要由隔爆补压电机、电液换向阀、液压蓄能装置和快速阻爆阀组成；液压蓄能装置内设有蓄能压力传感器。隔爆补压电机具有电源端；电液换向阀设有控制信号输入端；蓄能压力传感器设有信号输出端和电源端；隔爆补压电机与液压蓄能装置传动连接；电液换向阀与液压蓄能装置液压传动连接；快速阻爆阀与液压蓄能装置液压传动连接。
[0021]火焰传感器和管道压力传感器分别设有信号输出端和电源端；快速控制器设有火焰检测信号输入端、管道压力信号输入端、通信端、蓄能压力信号输入端、阀门动作控制信号输出端、电机启停控制信号输出端和电源端；电磁启动器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端；远控操作后台设有通信端；直流稳压电源设有电源输入端和电源输出端。
[0022]快速控制器的火焰检测信号输入端与火焰传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的管道压力信号输入端与管道压力传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的通信端与远控操作后台的通信端双向信号电连接；快速控制器的蓄能压力信号输入端与前述的蓄能压力传感器的信号输出端信号电连接；电液换向阀的控制信号输入端与快速控制器的阀门动作控制信号输出端信号电连接；电磁启动器的控制信号输入端与快速控制器的电机启停控制信号输出端信号电连接；隔爆补压电机的电源端与电磁启动器的电源输出端电连接；火焰传感器的电源端、管道压力传感器的电源端、快速控制器的电源端以及蓄能压力传感器的电源端均与直流稳压电源的电源输出端电连接；使用时，直流稳压电源的电源输入端外接矿山的AC220/380/660V电源；电磁启动器的电源输入端外接矿山的AC380/660V 电源。
[0023]见图2，快速控制器主要由光耦隔离输入模块、单片机处理模块、光耦隔离输出模块、通信模块、显示模块、红外遥控模块、电源模块和遥控器组成。
[0024]光耦隔离输入模块设有第一至第三信号输入端、第一通信端和第二通信端；单片机处理模块设有第一通信端、第二通信端、显示信号输出端、红外信号输入端和信号输出端；光耦隔离信号输出模块设有信号输入端、第一至第三信号输出端；通信模块设有对内通信端和对外通信端；显示模块设有信号输入端；红外摇控模块设有信号输出端和红外信号通信端；遥控器设有红外信号发送端；电源模块设有电源输入端和电源输出端。
[0025]光稱隔离输入模块的第一信号输入端即为前述的快速控制器的火焰检测信号输入端；光耦隔离输入模块的第二信号输入端即为前述的快速控制器的管道压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第三信号输入端即为前述的快速控制器的蓄能压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第一通信端即为前述的快速控制器的通信端；光耦隔离输入模块的第二通信端与单片机处理模块的第一通信端双向信号电连接；通信模块的对内通信端与单片机处理模块的第二通信端双向信号电连接；显示模块的信号输入端与单片机处理模块的显示信号输出端信号电连接；单片机处理模块的红外信号输入端与红外摇控模块的信号输出端信号电连接；红外摇控模块的红外信号通信端与遥控器的红外信号发送端无线通信；光耦隔离信号输出模块的信号输入端与单片机处理模块的信号输出端信号电连接；光耦隔离信号输出模块的第一信号输出端即为前述的快速控制器的阀门动作控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第二信号输出端即为前述的快速控制器的电机启停控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端为状态信号输出端；电源模块提供控制器的工作电源；使用时，光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端与需要信号的矿山外部设备电连接；通信模块的对外通信端与需要通信的矿山外部设备双向信号电连接。
[0026]本实施例中，通信模块优选采用RS485通信模块；火焰传感器优选采用北京神州广安科技股份有限公司的GHZ5型号的矿用本安型火焰传感器。
[0027](应用例)
[0028]前述实施例的矿山输气管道快速阻爆装置，其在使用时，将快速阻爆阀门安装于需要阻断的管道处，火焰传感器安装于管道隐患侧。使用过程中，当火焰传感器捕捉到火焰信号时，其将信号输出给快速控制器，快速控制器处理后输出控制信号给液压站使得快速阻爆阀快速关闭，将发生火情的管道与其他管道快速隔断，从而达到保护其他管道不受该发生火情的管道影响、将灾害减少到最低程度的目的。
[0029]在未发生管道火情的正常状态下，蓄能压力传感器实时检测液压蓄能装置的液压并反馈给快速控制器的单片机处理模块，若油路压力低于正常工作压力，快速控制器的单片机处理模块发出控制信号，控制电磁启动器启动隔爆补压电机工作，对液压蓄能装置进行补压，直到压力正常时，关闭电机。
[0030]在未发生管道火情的正常状态下，或需要检测前述实施例的矿山输气管道快速阻爆装置是否处于正常工作状态，可由工作人员用远控操作后台向快速控制器发出打开和关闭快速阻爆阀的指令，快速控制器根据远控操作后台的指令执行相应的动作，若快速阻爆阀执行动作正常，则说明前述实施例的矿山输气管道快速阻爆装置处于有效的工作状态；若快速阻爆阀执行动作不正常，则工作人员可及时检查相关设备，及时排除相应的故障，保证装置始终处于有效的工作状态，从而确保发生火情时前述实施例的矿山输气管道快速阻爆装置处于有效的工作状态。
[0031]前述实施例的矿山输气管道快速阻爆装置，其火焰传感器的信号捕捉判断时间(5ms，快速控制器的反应时间彡20ms，液压站快关动作完成时间彡90ms ;从而可在发生火情时在100毫秒内完成发生火情的管道与其他管道的隔断动作，有效地保障矿山安全生产。
[0032]综上所述，本实用新型的矿山输气管道快速阻爆装置，采用火焰传感器实时监测管道火情，如有火情时，火焰传感器将火情信息传至快速控制器，快速控制器控制液压式快关阀在壹百毫秒内实现快速关闭，彻底阻断火焰蔓延，保证无火支管路及主要管路的安全，系统响应速度快，防爆阻断效果好；采用液压式快关阀作为作动单元，安装于防护管道中，若发生火情时管路内的冲击波对阀体本身没有产生危害的前提下，可在快速关闭、火情消除后继续工作，实现多次反复使用，有效提升了设备的使用效率，降低矿山设备成本；针对长期无火情灾害发生导致阻爆装置的作动单元老化现象，设置有手动检测功能，手动检测时，利用远控操作后台手动控制快速阻爆阀的开启与关闭，由液压蓄能装置实现液压油路的供压，一次充压可多次开关阀门；蓄能压力传感器对蓄能压力进行在线监测，当蓄能压力低于有效快速关阀压力时由快速控制器控制补压电机进行自动补压；通过设置手动测试模式，可有效避免因阀门锈蚀、油路污染等问题使得阻爆装置失去快速阻爆功能的问题，从而可大幅提高装置的工作可靠性，保障矿山输气管道的生产安全。
[0033]以上实施例和应用例是对本实用新型的【具体实施方式】的说明，而非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种矿山输气管道快速阻爆装置，包括液压站，所述的液压站包括隔爆补压电机、电液换向阀、液压蓄能装置和快速阻爆阀；隔爆补压电机具有电源端；电液换向阀设有控制信号输入端；隔爆补压电机与液压蓄能装置传动连接；电液换向阀与液压蓄能装置液压传动连接；快速阻爆阀与液压蓄能装置液压传动连接；其特征在于: 还包括火焰传感器、管道压力传感器、快速控制器、电磁启动器、直流稳压电源和远程操作后台；所述的液压蓄能装置内设有蓄能压力传感器；蓄能压力传感器设有信号输出端和电源端； 所述的火焰传感器和管道压力传感器分别设有信号输出端和电源端；快速控制器设有火焰检测信号输入端、管道压力信号输入端、通信端、蓄能压力信号输入端、阀门动作控制信号输出端、电机启停控制信号输出端和电源端；电磁启动器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端；远控操作后台设有通信端；直流稳压电源设有电源输入端和电源输出端; 快速控制器的火焰检测信号输入端与火焰传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的管道压力信号输入端与管道压力传感器的信号输出端信号电连接；快速控制器的通信端与远控操作后台的通信端双向信号电连接；快速控制器的蓄能压力信号输入端与前述的蓄能压力传感器的信号输出端信号电连接；电液换向阀的控制信号输入端与快速控制器的阀门动作控制信号输出端信号电连接；电磁启动器的控制信号输入端与快速控制器的电机启停控制信号输出端信号电连接；隔爆补压电机的电源端与电磁启动器的电源输出端电连接；火焰传感器的电源端、管道压力传感器的电源端、快速控制器的电源端以及蓄能压力传感器的电源端均与直流稳压电源的电源输出端电连接；使用时，直流稳压电源的电源输入端外接矿山的AC220/380/660V电源；电磁启动器的电源输入端外接矿山的AC380/660V电源。
2.根据权利要求1所述的矿山输气管道快速阻爆装置，其特征在于:所述的快速控制器包括光耦隔离输入模块、单片机处理模块、光耦隔离输出模块、通信模块、显示模块、红外遥控模块、电源模块和遥控器； 所述的光耦隔离输入模块设有第一至第三信号输入端、第一通信端和第二通信端；单片机处理模块设有第一通信端、第二通信端、显示信号输出端、红外信号输入端和信号输出端；光耦隔离信号输出模块设有信号输入端、第一至第三信号输出端；通信模块设有对内通信端和对外通信端；显示模块设有信号输入端；红外摇控模块设有信号输出端和红外信号通信端；遥控器设有红外信号发送端；电源模块设有电源输入端和电源输出端； 光耦隔离输入模块的第一信号输入端即为所述的快速控制器的火焰检测信号输入端；光耦隔离输入模块的第二信号输入端即为所述的快速控制器的管道压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第三信号输入端即为所述的快速控制器的蓄能压力信号输入端；光耦隔离输入模块的第一通信端即为所述的快速控制器的通信端；光耦隔离输入模块的第二通信端与单片机处理模块的第一通信端双向信号电连接；通信模块的对内通信端与单片机处理模块的第二通信端双向信号电连接；显示模块的信号输入端与单片机处理模块的显示信号输出端信号电连接；单片机处理模块的红外信号输入端与红外摇控模块的信号输出端信号电连接；红外摇控模块的红外信号通信端与遥控器的红外信号发送端无线通信；光耦隔离信号输出模块的信号输入端与单片机处理模块的信号输出端信号电连接；光耦隔离信号输出模块的第一信号输出端即为所述的快速控制器的阀门动作控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第二信号输出端即为所述的快速控制器的电机启停控制信号输出端；光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端为状态信号输出端；电源模块提供控制器的工作电源；使用时，光耦隔离信号输出模块的第三信号输出端与需要信号的矿山外部设备电连接；通信模块的对外通信端与需要通信的矿山外部设备双向信号电连接。
3.根据权利要求1所述的矿山输气管道快速阻爆装置，其特征在于:所述的火焰传感器为GHZ5矿用本安型火焰传感器。
4.根据权利要求2所述的矿山输气管道快速阻爆装置，其特征在于:所述的快速控制器的通信模块为RS485通信模块。
【文档编号】F17D5/00GK203940240SQ201420294465
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】朱承建, 王树丰, 邱宇, 袁凤培, 王文龙, 李龙, 刘健康 申请人:天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司