[發明專利]一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201610137789.4
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105804779B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王凱;崔傳波;蔣曙光;蔣君儀;吳征艷;邵昊;張衛清;裴曉東;朱成璐
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F1/12
• 分類號: E21F1/12
• 代理公司: 無錫萬里知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32263
• 代理人: 王傳林

1.一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，它包括信號采集系統和控制調節系統，所述信號采集系統包括風速傳感器(16)、拉線式位移傳感器(8)、與所述拉線式位移傳感器(8)順序連接的PLC控制器(14)；所述控制調節系統包括風窗卷簾閘(1)、移動式卷簾風窗(2)、定位氣缸(4)、離合鎖母(6)、動力氣缸(7)、第一電磁閥(10)、第二電磁閥(11)、PLC控制器(14)、輔助元件(12)和氣源(13)，所述風窗卷簾閘(1)內框設有風窗軌道(3)，所述風窗軌道(3)上滑動設有移動式卷簾風窗(2)，且所述移動式卷簾風窗(2)的一側與動力氣缸(7)的活塞推拉桿二(5)連接，所述離合鎖母(6)分別與所述動力氣缸(7)和定位氣缸(4)的推拉桿連接；所述第一電磁閥(10)兩個輸出端分別與所述動力氣缸(7)的氣缸前腔和氣缸后腔相連，所述第二電磁閥(11)的兩個輸出端分別與所述定位氣缸(4)的氣缸前腔(4-2)和氣缸后腔(4-1)相連，所述第一電磁閥(10)和第二電磁閥(11)的控制端均與所述PLC控制器(14)電連接，所述氣源(13)通過輔助元件(12)分別與動力氣缸(7)和定位氣缸(4)的輸入端連接為氣缸提供氣體；所述拉線式位移傳感器(8)的輸入端通過牽引繩(9)與移動式卷簾風窗(2)連接，所述風速傳感器(16)和拉線式位移傳感器(8)的輸出端均與PLC控制器(14)的輸入端電連接。

2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述風速傳感器(16)布置在距風窗前方14-16m穩定風流處，其探頭與風窗中心點處于同一水平線上；風速傳感器(16)測量探頭牢固地安裝在測量位置，進風方向與風速傳感器(16)探頭垂直。

3.根據權利要求1所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述拉線式位移傳感器(8)采用MPS-M-4000拉線式位移傳感器。

4.根據權利要求1所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述PLC控制器(14)的CPU采用S7-226CNPLC控制器。

5.根據權利要求1所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述輔助元件(12)為過濾器、減壓閥和油霧器。

6.根據權利要求1所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述離合鎖母(6)包括底座(19)、轉動連接于所述底座(19)上的兩個相同的轉動座(18)、定位氣缸4的活塞推拉桿一(23)、設于所述推拉桿一(23)另一端的定位氣缸4的進出氣管(17)、復位彈性元件(21)、分別從下至上依次設于所述轉動座(18)上的半圓制動鎖緊板(20)和彈簧固定板(22)，所述推拉桿一(23)穿過所述轉動座(18)頂端并與另一轉動座(18)頂端固定連接，所述兩轉動座(18)上固定的彈簧固定板(22)之間設有復位彈性元件(21)，所述兩半圓制動鎖緊板(20)組成的圓腔內穿設有動力氣缸(7)的活塞推拉桿二(5)。

7.根據權利要求6所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統，其特征在于，所述復位彈性元件(21)包括伸縮桿和彈簧，所述彈簧設于所述伸縮桿外圍，且所述伸縮桿和彈簧均分別與兩轉動座(18)上固定的彈簧固定板(22)連接。

8.如權利要求1-7任一項所述的一種煤礦井下風窗雙氣缸式自動調控系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)啟動裝置，在控制器PLC的操作面板上設定滿足巷道生產需要的風量范圍(Qmin，Qmax)；

(2)控制器PLC利用風速傳感器實時采集該巷道的風量值，并判斷采集的風量值是否滿足巷道的需風要求；

(3)如果風量滿足需風要求，則進行步驟(2)；

(4)如果風量不滿足需風要求：

①、控制器PLC根據實時采集的風量與該巷道所需風量進行比較，并計算風窗移動方向及距離；

a、如果實時風量值Q>Qmax,則控制器PLC計算后得到卷簾風窗向左移動來減小風窗的通風面積，并根據差值|(Q_min+Q_max)/2-Q|計算風窗移動距離；

b、如果實時風量值Q<Qmin,則控制器PLC計算后得到卷簾風窗向右移動來增大風窗的通風面積，并根據差值|(Q_min+Q_max)/2-Q|計算風窗移動距離；

②、控制器PLC將指令傳輸給第一電磁閥，第一電磁閥啟動，打開動力氣缸來控制推拉桿移動；

③、拉線式位移傳感器實時監測風窗移動距離，并將數據傳輸給控制器PLC，控制器PLC判斷風窗移動距離是否滿足要求：

a、如果風窗移動距離不滿足要求，則轉向進行步驟③；

b、如果風窗移動距離滿足要求，則控制器PLC將指令傳輸給第二電磁閥，第二電磁閥啟動，打開定位氣缸，定位氣缸打開且推拉桿向前移動，使離合鎖母抱緊動力氣缸的推拉桿，讓卷簾風窗立即停下；同時，控制器PLC也將停止動作指令傳輸給第一電磁閥，關閉動力氣缸。