煤矿安全监控系统风筒风量传感器的技术改进与应用

潘旭东

（汾西矿业集团高阳煤矿电讯中心， 山西 孝义 032300）

1 高阳煤矿安全监控系统情况概述

高阳煤矿属于20世纪70年代建设投产的老矿，经过多次改扩建后矿井年设计生产能力600万t。矿井属低瓦斯矿井，混合式通风目前有4个采区，掘开作业面8处。

高阳煤矿安全监控系统使用天地常州自动化股份有限公司生产的KJ95N型煤矿安全监控系统，共安装各类监控传感器490余台，可以及时掌握井下各采掘工作面等地的环境数据以及工矿设备运行情况，同时具有报警及瓦斯、风电闭锁断电功能。系统与集团公司联网，运行稳定、监测数据准确、瓦斯超限断电、风电闭锁功能可靠。但是，从长期使用过程中发现，原风筒风量传感器在实际运用过程中存在一些不足，还有技术改进空间，并且通过改进能更好地适应煤矿井下恶劣的使用环境，达到监控准确，安装维护方便的效果。

2 风筒风量传感器的作用及技改目的

风筒风量传感器是用于煤矿井下帆布或橡胶等柔性材质风筒风量的安全监测。该开关传感器安装在出风口处的风筒上，遥测风筒是井下掘开工作面监控风筒风量变化、实现风电闭功能的主要设备。

根据《煤矿安全规程》及《煤矿安全监控系统使用管理规范》要求，掘进工作面风筒末端应安设风筒风量传感器，保证工作面风量充足稳定，出现异常能够实现风电闭锁，保证工作面作业人员及设备财产安全。

原风筒风量开关传感器存在如下几方面问题。

1）弓形夹动作缓慢，动作机构锈蚀，容易受井下潮湿恶劣环境影响导致装置修饰、动作不灵活甚至失效。

2）按钮开关在风筒由停风到送风瞬间突然受力较大，导致开关损坏。

3）触点受井下潮湿、有毒有害气体腐蚀，触点接触面氧化、锈蚀，导致监控状态不准确，或监控失效等情况。

4）受不同直径风筒影响，风筒弓形夹不能通用，直接导致风筒传感器无法使用，通用性较差。

3 风筒风量传感器改进措施及工作原理

新GFT16型矿用风筒风量传感器采用干簧管替代原风筒传感器的按钮开关，电路组件和磁体组件外壳由工程塑料一次性注塑而成，安装板由镀锌钢板制成，原钢筋弓形夹使用工程绑带替代，更好地适应不同直径风筒的安装。传感器整体结构更为精巧，并且一次性注塑保证电路部分不受井下潮湿环境等影响。

新GFT16型矿用风筒风量传感器的电路组件、磁体组件分别有一个作用面，作用面用红点标示，有红点标示在同一侧。传感器输出为一组常开、或常闭转换接点信号，当磁体组件距电路组件不大于动作角度时，常开接点闭合，常闭接点断开；当磁体组件离开电路组件不小于复位角度时，常开接点断开，常闭接点闭合（转换接点恢复常态）。

4 传感器技术参数与使用条件

4.1 传感器技术改进前后主要参数对比（如下页表1所示）

4.2 使用环境条件

1）环境温度：0～40℃。

2）平均相对湿度：不大于95%（＋25℃）。

3）大气压力：80～106 kPa。

4）无剧烈振动和冲击的场所。

5）煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境，但周围介质无腐蚀性气体。

6）煤矿井下没有溅水或者有轻微溅水和淋水的场所。

表1 传感器技术改进前后主要参数对比

5 安装与维护

5.1 安装

新GFT16矿用风筒风量开关传感器的外形如图1所示。其中，两组件平行时，间距为22mm。新风筒风量开关传感器由磁体组件和电路组件两部分组成，磁体组件和电路组件分别固定在安装板上，其中磁体组件安装在可以活动的一端，电路组件安装在不可以活动的一端。两个活动组件在出厂时已调整好，电路组件和磁体组件的作用面用红点指示。电路组件有两个出线嘴，可通过线径Φ5～Φ10mm的电缆与监测监控系统相连。

图1 矿用风筒风量传感器外形图（单位：mm）

为了更好地使用GFT16风筒风量开关传感器，推荐3种安装方法。

方法一：将磁体组件A通过扎带固定在风筒上，通过吊环或固定架固定在巷道顶部，当有风时处于动作状态（图2所示），无风时处于不动做状态。

方法二：在有风状态下如图3所示，将磁体组件通过扎带固定在风筒右下角（风筒外侧），通过固定架固定在巷道顶部，此时风筒风量开关处于不动作状态。

方法三：参照方法二，安装在风筒内侧（风筒处于不动作状态），将固定架固定在墙上，不需要较长的固定支架。

图2 风筒风量开关安装方法（处于动作状态）

图3 固定在风筒（外侧）

在现场安装GFT16矿用风筒风量开关传感器时，可以根据实际情况安装，推荐在合适的安装位置将电路组件一端固定在安装架上，同时将磁体组件一端固定在风筒处即可。

5.2 接线

GFT16矿用风筒风量开关传感器电路组件按图4接线。

图4 GFT16矿用风筒风量开关传感器接线图

图 4 中 1、2、3、4 为常用接线端子，其中 1、2 端子接线传感器工作在常开状态，1、3端子接线传感器工作在常闭状态，4端子为空。

5.3 维护

1）该传感器结构简单，维护方便，但考虑监控状态准确避免误动作等情况，建议专人维护，按规程操作。

2）传感器在巷道内安装，应避免淋水和掉渣。3）传感器需经常清洁，定期调校。

5.4 故障处理

故障现象：传感器磁体组件靠近电路组件到达动作角度，或磁体组件远离电路组件达到复位角度，电路组件不动作。

排除方法：打开电路组件的外壳，检查里面的接线端子是否正常连接或触点氧化，若连接不对，进行改正；若触点氧化则处理氧化部分重新接线。

6 应用成果

通过技术改进后，新型风筒风量传感器具有结构简单、小巧轻便的特点、触点响应时间大大缩短，传感器动作灵敏可靠，机构灵活。通过延长、缩短风筒绑带，使风量传感器能够适应各种尺寸的风筒，无需更换设备及配件，适应性强。