矿用局部通风机智能应急电源的制作方法

文档序号:7446455阅读:306来源:国知局
专利名称:矿用局部通风机智能应急电源的制作方法
技术领域
本实用新型涉及矿井电源设备,特别涉及一种矿用局部通风机智能应急电源。
背景技术
煤矿井下因通风机电源停电导致的瓦斯积聚,进而引起瓦斯爆炸的事故时有发 生,尽管煤矿安全规程规定,矿井局部通风机必须“双电源”供电,但是煤矿在只有一个变电 所供电时,通常井下供电网络只有一个,并非真正意义上的双路供电,当发生大面积停电事 故时,双路电源均可能发生停电事故。长期以来,我国煤矿井下局部通风机一直没有独立于 电网的应急电源,一旦两路电源发生事故,局部通风机停转,会导致瓦斯积聚。稍有疏忽即 可酿成严重特大恶性事故发生,后果不堪设想。因此,当两路电源均断电情况下,迫切需要 有能够独立于电网的应急电源装置,这是解决事故发生问题的唯一有效途径,所以,矿用局 部通风机智能应急电源是矿井电源设备面临的重要课题,目前还没有这种电源产品出现。

实用新型内容本实用新型的目的是克服上述缺陷,提供一种可以提高通风机供电安全性,有效 保障通风机系统运行可靠性,实现通风控制智能化的矿用局部通风机智能应急电源。为达到上述目的,本实用新型提供的矿用局部通风机智能应急电源,包括瓦斯传 感器,还包括蓄电池组、充电器、电压检测器、第一变频器、第二变频器、主控制器和第一至 第三切换装置,其中所述第一切换装置的输入端分别与外接的主三相电源和备用三相电源 相连,所述第一切换装置的输出端与所述充电器的输入端和第二切换装置的输入端分别相 连,所述充电器的输出端和蓄电池组的输出端与所述第二切换装置的输入端分别相连,第 一变频器和第二变频器并联串接于所述第二切换装置与第三切换装置之间,所述第三切换 装置的输出端分别与外接的1号通风机和2号通风机相连,所述充电器、蓄电池组、电压检 测器与所述主控制器依次相连,所述主控制器接收所述电压检测器和瓦斯传感器的测量信 号,分别输出控制信号至所述充电器、变频器和第一至第三切换装置。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源,其中所述主控制器设有CPU和与其相 连的电压检测模块,用于检测所述蓄电池组的充、放电状态;瓦斯检测模块,用于将瓦斯传感器的模拟信号转换为数字信号;控制模块,用于启、停所述充电器、判断瓦斯浓度是否达到阀值、检测所述变频器 和第一至第三切换装置的工作状态并分别输出对所述充电器、变频器和第一至第三切换装 置的控制信号。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源,其中所述第一至第三切换装置的主回 路分别由8个接触器构成,所述第一至第三切换装置的控制回路分别由8个控制继电器构 成。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源,其中所述主控制器设有与上位机进行数据传输的RS232接口。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源,其中所述主控制器设有与其相连的报
目农且。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源的优点和积极效果在于由于设置了主 控制器、蓄电池组、充电器、电压检测器和变频器,该电源独立于供电网络,瓦斯传感器、主 控制器、第一至第三切换装置和变频器构成的控制系统,不会因为电网问题降低通风机的 供电安全性,有效地保障了通风机系统运行的高可靠性,并且实现了通风控制智能化。进一步,当该电源启动时,报警装置不断发出报警声,可以提示人员赶紧撤离。下面将结合实施例参照附图进行详细说明。

图1是本实用新型矿用局部通风机智能应急电源的方框图;图2是第一切换装置主回路的电路原理图;图3是主三相电源切换控制回路的电路原理图;图4是备三相电源切换控制回路的电路原理图;图5是第二切换装置主回路的电路原理图;图6是第二切换装置控制回路的电路原理图;图7是第三切换装置主回路的电路原理图;图8是第三切换控制回路的电路原理图。
具体实施方式
参照图1 (虚线框内为本专利结构,框外是外部装置),本实用新型提供的矿用局 部通风机智能应急电源,包括主控制器8和蓄电池组4、充电器2、电压检测器7、第一变频 器5、第二变频器6、瓦斯传感器9以及用于外接的主三相电源14与备三相电源15两路交 流电源之间切换的第一切换装置1、用于第一切换装置1输出与蓄电池组4输出之间切换的 第二切换装置3和用于第一变频器5的输出端与第二变频器6的输出端之间和外接的1号 通风机12的输入端与2号通风机13的输入端之间切换的第三切换装置10。第一切换装置1的输入端分别与外接的主三相电源14和备用三相电源15相连, 第一切换装置1的输出端与充电器2的输入端和第二切换装置3的输入端分别相连,第一 切换装置1的输出端和蓄电池组4的输出端与第二切换装置3的输入端分别相连,第一变 频器5和第二变频器6并联串接于第二切换装置3与第三切换装置10之间,第三切换装置 10的输出端分别与外接的1号通风机12和2号通风机13相连。充电器2、蓄电池组4、电 压检测器7和主控制器8依次相连,充电器2、电压检测器7、瓦斯传感器9、第一变频器5、 第二变频器6和第一至第三切换装置1、3、10分别与主控制器8相连。电压检测器7实时检测每节蓄电池电压大小,并判断蓄电池组是否处于完好状态 及蓄电池组容量的大小。第一变频器5和第二变频器6接受第二切换装置3的输出作为其输入,由于变频 器内部具有整流环节,保证无论交流输入还是直流输入,均能够正常工作,其输出接至第三 切换装置10。[0027]主控制器8用于系统的总体控制,主控制器8控制各切换装置1、3、10的状态并接 收电压检测器7和瓦斯传感器9的测量信号,分别输出启动信号和停止信号至充电器2、变 频器5、6和切换装置1、3、10,并输出频率及电压控制信号至变频器8。主控制器8设有CPU 和与其相连的电压检测模块,用于检测所述蓄电池组4的充、放电状态,通过电压检测器7得到 各节蓄电池电压后,控制充电器2的启、停和输出的电压及充电电流。瓦斯检测模块,用于检测瓦斯传感器9传输过来的瓦斯浓度信息,将瓦斯传感器9 的模拟信号转换为数字信号并判断瓦斯浓度是否达到阀值。控制模块,用于检测变频器5、6和第一至第三切换装置1、3、10的工作状态并分别 输出对充电器2和第一至第三切换装置1、3、10的控制信号,并根据瓦斯浓度控制第一变频 器5或第二变频器6的频率及电压输出,达到智能排放瓦斯的目的。在本实用新型矿用局部通风机智能应急电源的实施例中,第一至第三切换装置的 主回路分别由8个接触器构成,第一至第三切换装置的控制回路分别由8个控制继电器构 成。详细的控制过程如下。第一切换装置1 第一切换装置1用于切换主三相输入电源和备用三相电源,当主 输入电源和备用三相输入电源均工作正常时,该切换装置将主三相输入电源输出,当主输 入电源停电或工作不正常时,该装置将切换到备用三相输入电源作为其输出。参阅图2,L11、L12、L13、N1分别是主三相电源14的输入接线端子,L21、L22、L23、 N2分别是备三相电源15的输入接线端子,主、备电源输入分别经过空气断路器QFl和QF2 连接至具有机械和电气双重互锁的第一接触器KMl的输入端和第二接触器KM2的输入端, 第一接触器KMl的输出端连接至第二切换装置3,第二接触器KM2的输出端连接至充电器 2。第一切换装置1中主、备三相电源的输入接线端子还需要连接于系统控制器8,用 于主、备三相电源的电压采样。参阅图3和图4,第一切换装置1的控制原理如下第一切换装置1的控制回路的 电源分别连接于主、备三相电源的输入接线端子Lll、Nl和L21、N2。在每个控制回路中分 别串接第一熔断器FUl和第二熔断器FU2,实现过电流保护。其中第一接触器KMl和第二 接触器KM2的一组辅助常闭节点用于实现第一接触器KMl和第二接触器KM2的电气互锁。 在手动控制状态下,第一接触器KMl和第二接触器KM2的一组辅助常开接点实现自锁保持。 来自主控制器8的第一控制信号KZl和第二控制信号KZ2,分别控制第一中间继电器KAl和 第二中间继电器KA2,实现第一切换装置1的主、备电源自动切换控制。在第一切换装置1的控制回路中,除自动启动方式外,还设有手动开关SAl和SA2。第二切换装置3 第二切换装置3用于切换第一切换装置1的输出与蓄电池组输 出,当切换装置3检测到没有交流输入时,即主三相电源和备用三相电源均停电或工作不 正常时,切换到蓄电池组的输出作为第二切换装置3的输出。参阅图5,来自第一切换装置1的三相电源L1、L2、L3分别接至第三接触器KM3的 输入端子,来自蓄电池组4的直流输入端DC+接至第四接触器KM4的输入端子,直流输入端 DC-接第一变频器5和第二变频器6的直流母线总负端。第三接触器KM3的输出端并接至 第一变频器5,第四接触器KM4的输出端并接至第二变频器6。[0039]参阅图6,第二切换装置3控制原理如下第二切换装置3的控制回路的供电电源L31、N31由一辅助电源PWl供给,辅助电 源PWl来自于第一切换装置1的三相电源和蓄电池组4的直流电源,第三熔断器FU3为该 控制回路的过流保护元件。 来自主控制器8的第三控制信号KZ3和第四控制信号KZ4,分别控制第三中间继电 器KA3和第四中间继电器KA4。在主、备三相电源正常的情况下,主控制器8控制第三中间 继电器KZ3闭合,第三中间继电器KA3线圈得电后吸合,第三接触器KM3线圈得电后吸合, 为第一变频器5和第二变频器6提供来自三相交流电源的输入。当主、备三相电源同时故 障时,主控制器8控制第三中间继电器KZ3断开,第四中间继电器KZ4闭合,第四中间继电 器KA4线圈得电后吸合,第四接触器KM4线圈得电后吸合,为第一变频器5和第二变频器6 提供来自于蓄电池组4的直流电源输入。第三切换装置10 参阅图7,在第三切换装置10中,第一变频器和第二变频器的供电输入端R、S、T 和直流母线的负端分别接至第二切换装置3,其输出端U、V、W端分别接至第五接触器KM5 的输入端和第六接触器KM6的输入端。第五接触器KM5的输出端和第六接触器KM6的输出 端连接至第七接触器KM7的输入端和第八接触器KM8的输入端,第七接触器KM7的输出端 和第八接触器KM8的输出端分别连接至1号通风机12和2号通风机13。其中第五接触器 KM5和第六接触器KM6机械和电气双重互锁连接,第七接触器KM7和第八接触器KM8机械和 电气双重互锁连接。参阅图8,第三切换装置10的控制原理如下控制回路的供电电源L31、N31分别 来自于辅助电源PWl的输出端子,第四熔断器FU4实现该控制回路的过电流保护。来自主 控制器8的第五至第八控制信号KZ5-KZ8分别控制第五至第八接触器KM5-KM8工作,通过 控制KZ5-KZ8的工作状态实现1号通风机12与2号通风机13的启、停和其工作电源取之 于第一变频器5或第二变频器6。其中,第五至第六中间继电器KA5、KA6的一组常闭节点 实现电气互锁连接,第七和第八中间继电器KM7、KM8的一组常闭节点实现电气互锁连接。当第一变频器5的输出正常时,第三切换装置10将第一变频器5的输出连至1号 通风机12,当1号通风机12故障时,将第一变频器5的输出连至2号通风机13。同时。当 第一变频器5故障后,第三切换装置10将第二变频器6的输出接通于1号通风机12,当该 通风机故障时,能够将第二变频器6的输出接通于2号通风机13。在上述工作过程中,继电器电路为已知技术,这里不做赘述。总之,当两路三相交流输入均正常情况下,第一切换装置1将主三相电源输入切 换至输出,第一变频器5工作,第三切换装置10将第一变频器5的输出切换至1号通风机 12。1号通风机12得电后处于运行状况,达到通风及排放瓦斯的目的。如果两路三相电源 均出现故障或停电事故,第二切换装置3能够切换蓄电池组4至两变频器5、6的输入,继续 供电,从而保证通风机12、13供电的连续性。在本实用新型矿用局部通风机智能应急电源的实施例中,微处理器8设有与上位 机11进行数据传输的RS232接口。微处理器8还设有与其相连的报警装置16。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源实现了以下效果1.该电源独立于供电网络,不会因为电网问题降低通风机的供电安全性。可以保证当两路三相电源均断电或出现故障后,通过蓄电池组继续给变频器供电,达到继续排放 瓦斯的目的,避免了由于断电停风导致的瓦斯积聚,对于降低瓦斯爆炸事故的发生具有重 要的意义。2.由主控制器采用数字控制,智能灵活控制整个系统,保障了系统的高可靠性。在 变频器的输出端切换通风机,即只要有一台变频器没有损坏,一个通风机还能正常运转,该 装置均能保证瓦斯排放及通风的正常运行。3.当该备用电源启动时,可以同时发出报警,提示人员赶紧撤离,为修复故障及人 员逃生赢得了时间。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实 用新型的构思和范围进行限定,在不脱离本实用新型设计方案前提下,本领域中普通工程 技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入本实用新型的保护范 围,本实用新型请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
权利要求一种矿用局部通风机智能应急电源,包括瓦斯传感器(9),其特征在于还包括蓄电池组(4)、充电器(2)、电压检测器(7)、第一变频器(5)、第二变频器(6)、主控制器(8)和第一至第三切换装置(1、3、10),其中所述第一切换装置(1)的输入端分别与外接的主三相电源(14)和备用三相电源(15)相连,所述第一切换装置(1)的输出端与所述充电器(2)的输入端和第二切换装置(3)的输入端分别相连,所述充电器(2)的输出端和蓄电池组(4)的输出端与所述第二切换装置(3)的输入端分别相连,所述充电器(2)、蓄电池组(4)、电压检测器(7)与所述主控制器(8)依次相连,所述第一变频器(5)和第二变频器(6)并联串接于所述第二切换装置(3)与第三切换装置(10)之间,所述第三切换装置(10)的输出端分别与外接的1号通风机(12)和2号通风机(13)相连,所述主控制器(8)接收所述电压检测器(7)和瓦斯传感器(9)的测量信号,分别输出控制信号至所述充电器(2)、变频器(5、6)和第一至第三切换装置(1、3、10)。
2.根据权利要求1所述的矿用局部通风机智能应急电源,其特征在于其中所述主控 制器⑶设有CPU和与其相连的电压检测模块,用于检测所述蓄电池组(4)的充、放电状态;瓦斯检测模块,用于将瓦斯传感器(9)的模拟信号转换为数字信号;控制模块,用于启、停所述充电器(2)、判断瓦斯浓度是否达到阀值、检测所述变频器 (5,6)和第一至第三切换装置(1、3、10)的工作状态并分别输出对所述充电器(2)、变频器 (5,6)和第一至第三切换装置(1、3、10)的控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的矿用局部通风机智能应急电源,其特征在于其中所述 第一至第三切换装置(1、3、10)的主回路分别由8个接触器(KM1-KM8)构成,所述第一至第 三切换装置(1、3、10)的控制回路分别由8个控制继电器(KA1-KA8)构成。
4.根据权利要求3所述的矿用局部通风机智能应急电源,其特征在于其中所述主控 制器(8)设有与上位机(11)进行数据传输的RS232接口。
5.根据权利要求4所述的矿用局部通风机智能应急电源,其特征在于其中所述主控 制器(8)设有与其相连的报警装置(16)。
专利摘要本实用新型矿用局部通风机智能应急电源,包括主控制器、蓄电池组、充电器、电压检测器、变频器、瓦斯传感器、第一切换装置、第二切换装置和第三切换装置。第一切换装置与充电器和第二切换装置分别相连,充电器和蓄电池组与第二切换装置分别相连,第一变频器和第二变频器并联串接于第二切换装置与第三切换装置之间,充电器、蓄电池组、电压检测器和主控制器依次相连,充电器、电压检测器、瓦斯传感器、变频器和第一至第三切换装置分别与主控制器相连。本实用新型矿用局部通风机智能应急电源的优点在于该电源独立于供电网络,不会因为电网问题降低通风机的供电安全性,有效地保障了风机系统运行的高可靠性,并且实现了通风控制智能化。
文档编号H02J9/04GK201629602SQ20102013849
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者卢其威, 王聪, 程红, 邹甲 申请人:王聪;卢其威;程红;邹甲
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