一种集成化的煤矿局部通风机后备电源装置的制作方法

本发明涉及电气设备领域，特别涉及一种集成化的煤矿局部通风机后备电源装置。

背景技术：

1、在煤矿井下作业环境中，掘进工作面和开拓工作面的局部通风机是保障矿工安全和正常生产的关键设备。为了确保通风机的稳定运行，目前普遍采用双电源供电系统，并执行“三专两闭锁”管理措施，以防止因电源故障导致的通风中断。

2、然而，即便在这样的管理措施下，仍然存在由于人员误操作、设备运行故障等原因导致的双电源同时停止供电的情况，这可能会引发瓦斯超限事故，严重危及矿山安全和矿工生命。

3、鉴于煤矿作业的特殊性和对安全要求的严格性，迫切需要一种能够在双电源失效时自动切换并维持通风机运行的技术方案。这样的方案应能够迅速启动备用风机，确保局部通风工作不中断，从而防止瓦斯积聚，为人员撤离或处理故障争取宝贵时间。

4、目前市场上的矿用局扇后备电源装置通常由矿用隔爆兼本质安全型逆变器、矿用隔爆型充电机、矿用隔爆型升压变压器以及煤矿铅酸蓄电池防爆特殊型电源装置等多个独立部件组成。这种分散式的设备配置在矿井中的运输、安装和操作方面存在诸多不便，且效率不高。

5、因此，现在急需一种紧凑、高效且当主/备侧电源同时停电时，能够自动监测到双停信号，并在满足安全条件的情况下迅速启动第三备用风机，输出ac660v电源，保证通风工作的正常进行的集成化的煤矿局部通风机后备电源装置

技术实现思路

1、本发明提供了一种集成化的煤矿局部通风机后备电源装置，紧凑、高效且当主/备侧电源同时停电时，能够自动监测到双停信号，并在满足安全条件的情况下迅速启动第三备用风机，输出ac660v电源，保证通风工作的正常进行。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、一种集成化的煤矿局部通风机后备电源装置，包括：

4、主备风机监测模块，用于连续在线监测主备风机的供电线路的状态；

5、隔爆型特殊电源装置，用于接入电网并根据控制指令内容充电或者放电；

6、电源管理模块，用于检测隔爆型特殊电源装置的电压，当隔爆型特殊电源装置的电压低于设定值时，生成充电指令，所述电源管理模块还用于在接收到充电指令后进行充电；当隔爆型特殊电源装置的电压不低于设定值时，生成停止充电指令，所述电源管理模块还用于在接收到停止充电指令后停止充电；

7、瓦斯浓度检测模块，用于监测瓦斯浓度，得到瓦斯浓度信息；

8、控制模块，用于接收主备风机的供电线路的状态，并判断是否发生掉电情况；若主备风机的供电线路同时发生掉电后，则生成预启动指令，然后再读取瓦斯浓度信息，若瓦斯浓度信息超过预设值，则放弃；若瓦斯浓度信息低于预设值，则将预启动指令升级为正常启动指令并发送至电源管理模块，所述电源管理模块还用于将正常启动指令发送至隔爆型特殊电源装置，所述隔爆型特殊电源装置还用于在接收到正常启动指令后向外放电；若主备风机的供电线路中的任一线路恢复供电，则生成输出关闭指令；

9、隔离逆变变压器，用于在隔爆型特殊电源装置向外放电时，将隔爆型特殊电源装置输出的电流逆变变压为预设参数的电流供给第三备用风机，所述预设参数的电流为ac660v。

10、基础方案原理及有益效果如下：本发明是一种高度自动化的监控和控制系统，旨在确保煤矿作业中的通风安全。主备风机监测模块负责实时监测主备风机供电线路的状态，确保能够及时发现供电线路的异常情况。隔爆型特殊电源装置作为系统的核心电源组件，负责根据电网的接入状态和控制指令进行充电或放电。电源管理模块是系统的智能控制中心，它通过检测隔爆型特殊电源装置的电压水平，智能地生成充电或停止充电的指令。当电源装置电压低于设定值时，电源管理模块会发出充电指令，使隔爆型特殊电源装置开始充电；当电压达到预设值时，则发出停止充电指令，以避免过充和延长电池寿命。

11、瓦斯浓度检测模块负责监测矿井中的瓦斯浓度，为控制系统提供关键的安全数据。控制模块接收来自主备风机监测模块的状态信息，并判断是否发生掉电情况。如果主备风机同时掉电，控制模块会生成预启动指令，并进一步检查瓦斯浓度信息。如果瓦斯浓度超标，则为安全起见，控制模块会放弃启动；如果瓦斯浓度在安全范围内，控制模块则会将预启动指令升级为正常启动指令，并发送至电源管理模块和隔爆型特殊电源装置，启动向外放电的过程。隔离逆变变压器在隔爆型特殊电源装置放电时发挥作用，将输出的电流逆变变压至适合第三备用风机使用的预设参数电流，确保备用风机能够顺利启动并运行。

12、本发明中将多个关键功能模块集成在一起，减少了额外设备的需求，降低了系统复杂性和维护成本。本发明通过连续在线监测和智能控制逻辑，装置能够快速响应供电线路的异常情况，提高了煤矿作业的安全性。在本发明中，瓦斯浓度检测模块与控制模块的结合使用，确保了在瓦斯浓度超标的情况下不会启动备用风机，防止了可能的安全事故。电源管理模块的自动充电管理功能，保证了隔爆型特殊电源装置在需要时能够及时提供电力，同时避免了电池的过度充电。在主备风机供电线路发生掉电时，控制模块能够迅速生成启动指令，通过隔离逆变变压器为第三备用风机供电，确保了通风系统的连续性和矿工的安全撤离。本发明考虑了煤矿作业的特殊环境，采用了隔爆型特殊电源装置和隔离逆变变压器等关键组件，提高了系统的可靠性和耐用性。

13、综上，本发明通过将关键模块集成到一起，实现了结构紧凑、高效的目的，且当主/备侧电源同时停电时，能够自动监测到双停信号，并在满足安全条件的情况下迅速启动第三备用风机，输出ac660v电源，保证通风工作的正常进行。

14、进一步，还包括输出回路监测模块，用于判断输出回路有无短路、过流情况，若出现短路和/或过流情况，则生成过流报警指令，并发送至电源管理模块，所述电源管理模块用于在接收到过流报警指令向隔爆型特殊电源装置发送过流报警指令，所述隔爆型特殊电源装置还用于在接收到过流报警指令时停止向外输出电流。

15、这样的方式能够降低安全隐患。

16、进一步，还包括外壳，所述隔爆型特殊电源装置、电源管理模块、控制模块以及隔离逆变变压器整合固定在外壳内。

17、这样的方式能够保证结构紧凑、安全。

18、进一步，还包括声光报警模块；所述控制模块还用于在瓦斯浓度信息超过预设值时，生成声光报警指令，所述声光报警模块还用于在接收到声光报警指令时向外执行声光报警。

19、这样的方式能够在异常时提醒，保证人员安全。

20、进一步，所述声光报警模块嵌入固定在外壳的侧面。

21、这样的方式能够更好的起到提醒作用。

22、进一步，所述外壳上设有主腔门盖，主腔门盖与外壳铰接，主腔门盖与外壳之间设有用于提升密封性能的密封垫片，所述密封垫片与外壳的边缘固定连接，所述外壳侧面设有通风管，所述通风管内侧壁上设有检测元件，检测元件的下方设有横向的进气管，进气管的一端与外壳的内部连通，所述进气管上设有用于吸入空气的散热风扇，所述进气管与外壳的连接处设有可向内开启的密封门，所述密封门与外壳铰接，所述外壳的内部还设有限位件，所述限位件与外壳滑动连接，所述限位件与外壳之间还设有用于推动限位件是否对关闭的密封门进行限位的驱动件，所述密封门和外壳上分别设有在密封门处于关闭状态时导通的第一触点和第二触点；所述外壳外设有补偿元件，所述第一触点和第二触点分别与检测元件和补偿元件电路连接，所述检测元件和补偿元件组成惠斯通电桥，所述控制模块还用于读取检测元件在导通时的电流参数；所述通风管的上端和下端均设有金属材质的防尘罩，所述通风管的下方还设有海绵缓冲层，所述海绵缓冲层与外壳固定连接，所述外壳上设有位于海绵缓冲层内的出气孔。

23、由于整体工作环境是在含有爆炸性危险气体和煤尘的矿井中，因此需要对装置整体做好防护。在本方案中，主腔门盖通过铰接的方式与外壳相连，便于开启和关闭，同时在门盖与外壳之间设置密封垫片，以提升整体的密封性能，防止外界有害物质进入控制模块内部。外壳侧面的通风管设计用于保持设备内部的空气流通，内侧壁上的检测元件负责监测通风管内的环境参数。进气管的设置允许空气流入，散热风扇位于进气管的下方，吸入空气以辅助设备冷却。进气管与外壳的连接处设有可向内开启的密封门，进一步增强了设备的密封性，同时密封门的铰接设计允许其灵活开启和关闭。

24、限位件的设计用于确保密封门的正确关闭，驱动件则负责推动限位件，以确保密封门在关闭状态下的稳定性。当密封门关闭时，第一触点和第二触点导通(将触点设置在密封门上能够起到在读取数据时，减少干扰因素)，与检测元件和补偿元件电路连接，形成惠斯通电桥，控制模块通过读取检测元件在导通时的电流参数，实现对通风管内部环境的监测。通风管的两端均设有金属材质的防尘罩，以防止灰尘和杂质进入，而下方的海绵缓冲层则提供额外的保护，减少机械冲击对设备的影响。

25、并且由于检测元件主要是通过无焰燃烧的方式检测甲烷的(其他的类似激光/红外的方式检测甲烷，在恶劣条件下，使用的成本过高)，通过通风管的两端均设有金属材质的防尘罩，能够降低热量传导，避免检测过程中温度过高造成的意外事故(类似戴维灯原理，里面燃烧放热时被外围金属吸走避免爆炸)，然后产生的废热气向上流动，产生的副产物(水)在冷凝后，向下流动(同时对通风管内壁有清洁作用)，通过海绵缓冲层被吸收，然后在海绵缓冲层毛细作用下，均布在外壳，并且在蒸发过程中带走大量热量。

26、冷空气从通风管的下方进入，如果此时密封门和散热风扇均打开，由于进气管位于检测元件(无焰燃烧部位)下方，这部分冷空气能够进入到外壳内对外壳内的原件进行散热，然后由出气孔排出，出气孔处一方面由海绵缓冲层提供防尘防护，另一方面，残留水分蒸发，带走更多热量，提升散热效果。

27、进一步，所述驱动件为直线电机或电磁铁。

28、这样的方式让驱动件更好的起到驱动作用。

29、进一步，所述补偿元件设置在海绵缓冲层外侧。

30、这样的方式能够让补偿元件更好的检测到环境温度。

31、进一步，所述控制模块与检测元件之间还设有a/d转换模块。

32、这样的方式能够确保检测元件读数的准确性。

33、进一步，还包括通讯模块，所述通信模块与控制模块信号连接。

34、这样的方式能够更好的将相关数据发送至目标地址，方便管理人员了解相关信息。