矿用自动风门设计说明

矿用自动风门设计 (2)

第1章绪论 (2)

1.1 矿井用风门的现状 (2)

1.1.1 国矿井风门的发展现状 (2)

1.1.2通风系统概述 (3)

1.2 本次设计的容 (4)

1.3 矿用自动风门系统的组成及工作原理 (4)

1.3.1全自动远程风门控制系统的组成 (4)

1.3.2全自动风门工作原理 (7)

第2章矿用自动风门的门体及传动系统设计 (8)

2.1 门体设计 (8)

2.2 传动系统的设计 (10)

2.2.1 驱动系统的设计计算 (10)

2.2.2. 电动机的选型 (11)

2.2.3. 减速机的选择 (12)

2.2.4. 手摇的设计 (13)

2.2.5.联轴器的选用 (14)

2.3 传动系统的设计计算 (15)

第3章矿用自动风门控制柜的设计 (17)

3.1 控制柜的主要功能和技术参数 (17)

3.1.1 性能要求 (17)

3.2 矿井隔爆概述 (17)

3.2.1 耐爆性 (18)

3.2.2 隔爆性 (19)

3.2.3 外壳的强度 (20)

3.2.4 法兰面强度 (20)

3.2.5 表面温度 (21)

3.2.6 耐湿热性能 (21)

3.3 隔爆设备的隔爆原理 (21)

3.3.1 间隙的熄火作用 (22)

3.4 隔爆设备的参数选择依据 (22)

3.4.1 隔爆的结构类型 (22)

第4章自动风门的控制系统设计 (25)

4.1 控制系统设计思路 (25)

4.1.1 控制系统的组成 (25)

4.1.2 国外PC及其发展概况 (25)

4.1.3 国PC及其发展概况 (27)

4.1.4 PLC采用典型的计算机结构 (28)

4.2 控制系统的工作过程及流程图 (31)

4.2.1 控制系统的工作过程 (31)

4.2.2 检测及控制系统框图 (32)

4.2.3 控制系统工作流程图 (32)

第5章全自动风门控制系统的优点 (33)

参考文献 (34)

矿用自动风门设计

第1章绪论

1.1 矿井用风门的现状

1.1.1 国矿井风门的发展现状

煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。随着计算机通讯技术在各行各业的应用逐步普及，煤炭生产水平目前已逐步实现了自动化，矿井安全数字化，生产效率大大提高。但是井下巷道纵横交错、相互贯通，为了保证风流沿着设计的方向流动，需在两联络巷中设置风门设施对风流进行控制，若风门设施出现问题，就会出现漏风和风流短路、紊乱及有害气体涌出等现象，而导致通风系统失控，诱发重大灾害事故发生。因此，风门设施在通风系统中起着重要作用，务必安全可靠。我国早期大多数煤矿使用木质单扇风门，后一些煤矿使用铁门，都为人力启闭，但由于井下负压大，造成开启风门时阻力大，关门时动量大，通过风门行人、行车困难，风门关闭速度快，易出现风门碰车碰人事故；风门闭锁不可靠，给通风系统造成极大隐患；风门自动化程度低，司机要下车开门及关闭风门，劳动强度大，运输效率低。针对诸多问题，我们在吸取众多矿用风门之优缺点后，研制成功了智能型全自动平衡风门，并利用远程监控系统，地面或中心监控人员可以直接对井下风门情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下风门工作现场的安全生产情况，并能通过在井下安装的传感器，可及时地观察风门的开闭情况，及时发现事故苗头，工作人员在井上监控室随时关闭和开启风门，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。因此，研发出全自动风门控制装置及全矿井风门远程视频监控系统，它是现代化矿井安全生产监控系统的重要组成部分。

风门是最主要的通风装置之一，风门安设在挡风墙上，为了能保持该巷道的通行与运输。为了防止风流短路使矿井一部分的即定通风系统遭到破坏，风门的数目不应少于两个；各风门间的距离应大于列车的最大长度。如果巷道放设有铁轨，则必须设法防止经过门坎漏风。连接入风井与排风井的巷道，应设置两个混凝土挡风墙或砖挡风墙，每道挡风墙上应设两风门。

风门有木制的和铁制的。铁风门在重要的地方采用，例如，在入风井排风井间的联络巷道里，该处空气压力很大，且有发生短路的危险。门板一般是用厚不小于3mm的钢板覆盖作门面。为了坚固门板上还要装置角铁。门框处了严密，在门框边缘钉有毛毡或密封条。

目前我国矿井使用的木制风门的地点比较多。这种风门的优点是：

1. 结构坚固、不易损坏、使用年限为1.5——2年。

2. 漏风少。

3. 规格统一，可以在地面上做成成品在井下安装，并可反复使用。

4. 经济，其制造与维修费的总和较一般形式的风门低。

井中，目前也常使用木材和铁板混合制成的风门。这种风门的使用年限更长，其构造更加严密。

由于矿井通风管理，向自动化方向发展，要求风门能自动关闭。尤其是在井下运输频繁的地方，风门的自动化更显得重要。

下面介绍几种典型的自动风门：

1. 矿车撞杆式自动风门。种自动风门一面是靠拉杆连动装置打开风门的，另一面，则靠矿车撞击缓冲器而打开风门。此风门多用于轨道上山和轨道下山中。

2. 气阀式自动风门。这种风门是靠压缩空气（或压力水）推动汽缸活塞，活塞带动连杆；活塞的往复运动使风门开关，压缩空气（或压力水）是靠矿车触动开关控制的。

3. 电动自动风门。这种自动风门的关闭是靠电动机传动件速装置来完成的。电动机的启动和停止由设在轨道下面或巷道两侧的接触点来控制。某些矿井利用光电继电器自动控制电动机开闭风门。当矿车（或电机车）到达时，由于光电的作用，打开风门使矿车通过。矿车过后风门自动关闭。

1.1.2通风系统概述

而根据矿井安全规程，可知矿井通风是必要的。地面的大气进入矿井以后，在成分上会发生一系列的变化。这是因为煤和其它物质的氧化、人的呼吸会使氧气减少和二洋化碳增加；井下煤和岩层中不断放出沼气（CH4）、二氧化碳等有害气体在生产过程中也要生成岩尘，煤尘和炮烟等。其中瓦斯（沼气）和煤尘达到一定浓度遇火时就会引起爆炸。此外，井下空气由于地热作用、人体和机械的散热，水分的蒸发等原因，温度和湿度都会显著增加，造成不良的气候条件。因此，对矿井必须进行通风。

矿井通风的任务：

1. 供给井下人员足够的新鲜空气。

2. 把有害的气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿外。

3. 保证井下有适宜的气候条件，以利于工人劳动和机器运转。

矿井通风工作，对于保证矿井安全生产，创造良好的气候条件，提高劳动生产率，具有十分重要的意义。

此外，危及矿井安全的重要一项就是瓦斯爆炸。因此，必须采取必要的措施来防止矿井中的瓦斯爆炸。而瓦斯爆炸必须具备两个条件。瓦斯浓度为5~~6%的混和气体和温度为摄氏650~~750°的火源来引爆。为此，预防瓦斯爆炸必须从两个方面考虑。其中防止瓦斯积聚的措施之一有加强通风。用足够的风量把瓦斯稀释到无害的程度。例如：

1. 采用机械通风（在瓦斯矿井应采用抽出式通风）。