目前，在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中，巷道大多采用人工手動(dòng)式啟閉普通風(fēng)門(mén)，風(fēng)門(mén)多采用單門(mén)扇結(jié)構(gòu)，在斷面較大的行車(chē)巷道中也有少量的雙扇門(mén)結(jié)構(gòu)。風(fēng)門(mén)的門(mén)扇采用迎風(fēng)流方向開(kāi)啟的形式，這是我國(guó)礦井多年來(lái)所用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于大巷多處在高風(fēng)壓區(qū)，有些大巷需要礦車(chē)通行，風(fēng)門(mén)面積大，開(kāi)啟或關(guān)閉受風(fēng)壓影響大，甚至單人通過(guò)時(shí)力量太小無(wú)法打開(kāi)或關(guān)閉風(fēng)門(mén)。另外，對(duì)于井下生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)，人工啟閉風(fēng)門(mén)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，耽誤時(shí)間，影響運(yùn)輸效率。隨著煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，井下信息系統(tǒng)的完善，特別是計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和普及，煤礦井下風(fēng)門(mén)自動(dòng)化顯得更為重要。因此，研究設(shè)計(jì)了以電液推桿為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪（可多級(jí)）、齒條傳動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉風(fēng)門(mén)的自動(dòng)風(fēng)門(mén)系統(tǒng)裝置。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、操作方便、開(kāi)關(guān)靈活等特點(diǎn)。

自動(dòng)風(fēng)門(mén)的組成結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理

圖 1 為風(fēng)門(mén)在巷道內(nèi)布置的俯視圖, 該風(fēng)門(mén)系統(tǒng)包括門(mén)體、門(mén)扇、門(mén)軸、齒輪、齒條、電液推桿、滑槽、紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等部件，門(mén)體固定在巷道兩旁的砌墻上，門(mén)體的上部裝有雙向伸縮油缸和齒條、齒輪。風(fēng)門(mén)采用折疊打開(kāi)的形式。圖 1 顯示了風(fēng)門(mén)在關(guān)閉、開(kāi)啟和 45°角時(shí)的三個(gè)位置（風(fēng)門(mén)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)）。正常情況下，無(wú)車(chē)輛或行人通過(guò)時(shí)，紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān) SQ1、SQ3 發(fā)射裝置發(fā)出的紅外信號(hào)直接照射在紅外接收裝置上，風(fēng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，各部分不動(dòng)作。當(dāng)車(chē)輛或行人接近風(fēng)門(mén)時(shí)，紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān)發(fā)射裝置發(fā)出的紅外信號(hào)被阻擋、紅外接收裝置發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)，即 SQ1 或 SQ3 動(dòng)作，控制電液推桿伸縮，左右主動(dòng)門(mén)分別帶動(dòng)從動(dòng)門(mén)沿滑槽向前后兩個(gè)方向同時(shí)折疊打開(kāi)。

為了保證安全，在車(chē)輛或行人通過(guò)時(shí)，風(fēng)門(mén)不能關(guān)閉，靠 SQ1、SQ2、SQ3 三組紅外檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)，只要有任何一組發(fā)出信

號(hào)，都控制電液推桿動(dòng)作，并且，當(dāng)車(chē)輛和行人通過(guò)后，SQ1、SQ2、Q3 三組紅外檢測(cè)裝置都無(wú)信號(hào)發(fā)出的情況下，延時(shí)一定時(shí)間后方可關(guān)門(mén)，延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可根據(jù)需要設(shè)定。扇風(fēng)門(mén)折疊打開(kāi)，減小了風(fēng)門(mén)開(kāi)啟后的面積，兩（大）扇風(fēng)門(mén)由一般的同向打開(kāi)改變?yōu)槟嫦虼蜷_(kāi)，風(fēng)壓對(duì)兩（大）扇風(fēng)門(mén)相反的作用力由液壓缸的連動(dòng)相互抵消，整個(gè)風(fēng)門(mén)受力平衡。對(duì)于尺寸較大的風(fēng)門(mén)，可以考慮安裝兩級(jí)或三級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)，以降低電液推桿所需動(dòng)力

自動(dòng)風(fēng)門(mén)的液壓系統(tǒng)

自動(dòng)風(fēng)門(mén)液壓系統(tǒng)如圖 3 所示。SQ1、SQ2、SQ3 只要有任何一組發(fā)出信號(hào)，泵站啟動(dòng)，電磁鐵 YA2 通電，電磁閥左位接通，油路經(jīng)電磁閥進(jìn)入缸體右腔，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，左腔回液，風(fēng)門(mén)開(kāi)啟，當(dāng)風(fēng)門(mén)完全打開(kāi)時(shí)壓下行程開(kāi)關(guān) SQ4，電磁鐵 YA2 斷電，電磁閥恢復(fù)中位，風(fēng)門(mén)保持在打開(kāi)位置。直到三組紅外檢測(cè)裝置 SQ1、SQ2、SQ3 都無(wú)信號(hào)發(fā)出的情況下，并延時(shí)設(shè)定時(shí)間李 軍：煤礦巷道風(fēng)門(mén)的自動(dòng)化控制

后，電磁鐵 YA1 通電，電磁閥右位接通，油路經(jīng)電磁閥進(jìn)入缸體左腔，推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，右腔回液，風(fēng)門(mén)關(guān)閉，當(dāng)風(fēng)門(mén)關(guān)閉到位壓下限位開(kāi)關(guān) SQ5 時(shí)，泵站停止，電磁鐵 YA1 斷電，電磁閥恢復(fù)中位，風(fēng)門(mén)保持在關(guān)閉位置。

 

自動(dòng)風(fēng)門(mén)PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)風(fēng)門(mén)動(dòng)作順序要求，并保證車(chē)輛或行人通過(guò)時(shí)風(fēng)門(mén)暢通，而且巷道前后兩道風(fēng)門(mén)系統(tǒng)應(yīng)可靠互鎖，不能同時(shí)打開(kāi)，以避免風(fēng)流短路。因此，要求用一臺(tái) PLC 控制兩道風(fēng)門(mén)的自動(dòng)開(kāi)閉，每道風(fēng)門(mén)處安裝紅綠指示燈二盞，分別表示禁止通行、可以通行。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求控制器輸入信號(hào) 10 點(diǎn)，輸出信號(hào) 10 點(diǎn)，PLC 選用日本三菱公司的 F1-30MR。

 

自動(dòng)控制風(fēng)門(mén)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作方便，開(kāi)關(guān)靈活等特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)反向開(kāi)啟，使兩扇門(mén)承受的風(fēng)壓作用相平衡。但由于齒輪徑向尺寸的限制，要求電液推桿有較大的推力。對(duì)于尺寸較大的風(fēng)門(mén)，可以考慮安裝兩級(jí)或三級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)，以降低所需動(dòng)力。兩道風(fēng)門(mén)用同一臺(tái)可編程控制器控制，互鎖可靠，不會(huì)造成風(fēng)流短路。采用可編程序控制器，編程簡(jiǎn)單，使用靈活、通用性強(qiáng)，而且可編程序控制器面向工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就采用了屏蔽、隔離、濾波、聯(lián)鎖等安全防護(hù)措施，有效地抑制了外部干擾，防止誤動(dòng)作，可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。