【正文】 些系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)單一，監(jiān)測(cè)容量小，電纜用量大、系統(tǒng)性能價(jià)格比低。因此，難以滿足煤礦安全 生產(chǎn)的需要，特別是采 煤機(jī)械化程度的提高，對(duì)礦井監(jiān)控提出了越來越高的要求。 隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。 （監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖） 由于煤礦井下具有甲烷等易燃、易爆性氣體，硫化氫等腐蝕性氣體，環(huán)境潮濕，有淋水，有礦塵，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（ 75 ％～ 110 % ) ，空間狹小，工作場(chǎng)所分散。因此，礦井監(jiān) 控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下待點(diǎn)： (1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。 (2) 電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)。 (3) 效率高、體積小、重量輕。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。 (5) 輸人電壓范圍寬。 ： 由于煤礦井下具有甲烷等易燃、易爆性氣體，硫化氫等腐蝕性氣體，環(huán)境潮濕，有淋水，有礦塵，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（ 75 ％～ 110 % ) ，空間狹小，工作場(chǎng)所分散。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下待點(diǎn)： (1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。煤礦井下具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性氣體和煤塵，為防止電氣設(shè)備的危險(xiǎn)溫度和電火花引起 瓦斯和煤塵爆炸，用于煤礦井下爆炸性環(huán)境的電氣設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備。由于本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備具有體積小、重量輕、成本低，特別當(dāng)電纜發(fā)生故障所產(chǎn)生的電火花，能量很低，不會(huì)引爆井下爆炸性氣體混合物等優(yōu)點(diǎn)。因此，礦井監(jiān)控設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用本質(zhì)安全型或本質(zhì)安全型其他防爆型式的復(fù)合型。特別是當(dāng)甲烷超限時(shí)，斷電控制區(qū)域的礦井安全監(jiān)控設(shè)備必須為本質(zhì)安全型，以保證當(dāng)甲烷超限時(shí)，監(jiān)控設(shè)備連續(xù)工作。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源必須為本質(zhì)安全型輸出。由于礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源需從井下交流電網(wǎng)獲取能量，而交流電網(wǎng)的引人難以使礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源制 做成單一本質(zhì)安全型。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或澆封兼本質(zhì)安全型。 (2) 電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)。采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)，輸送機(jī)等井下電氣設(shè)備功率大，直接啟動(dòng)，頻繁啟動(dòng)，供電距離遠(yuǎn)等造成了井下交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（ 75％～110 % ）。因此，要求礦用電源電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)，在 75％～ 110 ％的額定電壓范圍內(nèi)正常工作。 (3) 效率高、體積小、重量輕。井下空間狹小。因此，要求礦用電源體積小，重量輕。礦用電源電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大，負(fù)載變化大，為減小礦用電源的體積和重量，就必須提高電源效率，減 小散熱片面積。因?yàn)樯崞w積的增大，還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致隔爆外殼體積的增大和重量的增加。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。礦用電源工作在環(huán)境惡劣的煤礦井下，井下潮濕，有淋水和礦塵，頂板垮落，機(jī)械碰撞等，這些會(huì)造成負(fù)載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護(hù)，過流保護(hù)等功能，同時(shí)要防潮、防水、防塵、防霉、防腐。 (5) 輸人電壓范圍寬。煤礦井下交流電網(wǎng)電壓等級(jí)較多。 36V 、 127V 、 380 V 、660v 、 1140V 、 3300V 等，礦用電源的輸人電壓一般選 36V 、 127V 、 380V 和 660V ，還應(yīng)兼顧地 面的 220V 。因此，要求礦用電源輸人電壓范圍寬。 （由于工作環(huán)境及功能要求設(shè)計(jì)礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到其穩(wěn)定性工作） 礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)有額定輸入電壓、允許輸人電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻（內(nèi)阻）、最大紋波電壓、紋波系數(shù)。其中最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的必備安全參數(shù)。 ( l ) 額定輸人電壓 Ui 是礦用電源標(biāo)稱輸人電壓，如： 36v 、 127v 、 220V 、 380V 等。 (2)允許輸人電壓范圍是礦用電源允許輸人電壓范圍，通常用額定輸人電壓的百分比表示（如： 75％～ 110% Ui ) ，也可用允許輸入電壓的上限和下限表示（如 95V ～ 140V ）。當(dāng)輸人電壓超出輸人電壓范圍，電源將損壞或工作不正常，或失去防爆性能。 (3）額定輸出電壓是礦用電源標(biāo)稱輸出電壓，如： 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、18V 、 24V 等。 (4）輸出電壓范圍是礦用電源在規(guī)定的輸人電壓范圍內(nèi)和輸出電流不大于額定輸出電流的清況下，輸出電壓變化范圍。輸出電壓的變化范圍可以用輸出電壓的上、下 限，如： ～ 表示，也可以用額定輸出電壓的相對(duì)值來表示，如：土 5％。 (5）最大輸出電壓是指礦用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。這是本質(zhì)安全型防爆電源的一個(gè)重要指標(biāo)。若礦用電源的輸出電壓大于最大輸出電壓，將無法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。 (6）額定輸出電流是礦用電源的標(biāo)稱電流。當(dāng)輸出電流不大于額定輸出電流，輸人電壓不超過允許輸人電壓范圍時(shí)，電源的防爆性能和輸出電壓范圍均可得到保證。當(dāng)電源的輸出電流大于額定輸出電流時(shí)，電源的一些技術(shù)指標(biāo)將難以保證，但防爆 性能必須保證。 (7）最大輸出電流是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。這是本質(zhì)安全防爆電源的一個(gè)重要指標(biāo)。若礦用電源的輸出電流大于最大輸出電流，將無法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。 (8）穩(wěn)壓系數(shù)是指輸人交流電壓變化△ Vi ．所引起的輸出直流變化△ V。的變化量。穩(wěn)壓系數(shù)越小，說明輸出越穩(wěn)定。穩(wěn)壓系數(shù)又分為絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)和相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)兩種。絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△ Io＝ 0 ）環(huán)境溫度不變（△ T＝ 0 ) ，而輸人交流電壓變化時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出直流電壓變化量△ V。與輸人交流電壓 變化量，之比，即： K=△Vo/△ Vi 相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△ Io＝ 0) ，環(huán)境溫度不變（△ T＝ 0) ，交流輸人電壓相對(duì)變化 △ Vi/Vi 所引起的輸出直流電壓相對(duì)變化△ Vo/Vo 的比值，即： S=(△ Vo/Vo)/ (△Vi/Vi ) (9）電壓調(diào)整率是指負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸人交流電壓在額定值上下變化 士 10％時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量 Sv =（△ Vo/Vo) x 100％。 (10）電流調(diào)整率是指在額定交流輸人電壓條件下，負(fù)載電流從零變化到額定輸出電流值時(shí)，輸出電壓變化△ Vo 與輸出額定電壓 Vo 的比值 Si = ( △ Vo/Vo ) x100 ％。 Si反映了電源對(duì)負(fù)載電流變化的適應(yīng)能力， Si 越小越好。 (11）輸出電阻（內(nèi)阻）是指在額定輸人電壓（△ V= 0 ）情況下，負(fù)載電流變化△Io 所引起的輸出電壓變化△ V。， Ro= △ Vo/△ Io ， Ro 越小越好。 (12）紋波電壓是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸人電壓情況下，輸出交流 分量電壓的絕對(duì)值大小，通常用峰值或有效值表示。 (13）紋波系數(shù)是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸人電壓情況下，輸出紋波電壓的有效值 VNms 與輸出直流電壓 Vo 的比值，即： ? =（ VNms/Vo) x100％。紋波系數(shù)越小，說明電源輸出電壓越平滑、越好。 第二章 電路設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)本安兼隔爆的能實(shí)現(xiàn) 21V/12V輸出電壓的內(nèi)帶備用電源的電源箱 1 電源箱整體規(guī)劃 （ 1） .從整體上電源箱設(shè)內(nèi)部外觀分布設(shè)計(jì) 電源箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 電源箱前上方共有五個(gè)喇叭口，通過這五個(gè)喇叭口接線安裝。左邊三個(gè)為非本安喇叭口，第一個(gè)接交流電源，第 二、三個(gè)接斷電。右邊大小兩個(gè)喇叭口為本安輸出，大喇叭口與分站電源插座相連，小喇叭口為預(yù)留口，為電池充放電輸入輸出控制信號(hào)準(zhǔn)備的(F 分站暫無此功能 )。 （ 2）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃 底板結(jié)構(gòu)示意圖見圖 2。底板上 X1 為充電斷電板插座， x2 為 +21V 第 2 路插座， X3 為 +21V 第 4 路插座， X4 為 +21V 第 6 路插座， X5 為 +12V 板插座， X6為 19 芯本安輸出插座， X7 為第一路斷電控制插座， X8 為第二路斷電控制插座， X9 為充電斷電板和 +12V 板交流輸入插座， X10 為電池輸入插座， X11 為 6 路 +21V 板交 流輸入插座。 sl 為第 5 路 +2lV 的輸出控制開關(guān)， s2 為第 6 路交流輸入控制開關(guān)、 s3 為第6 路 +21V 的輸出控制開關(guān)。 圖 2．底板結(jié)構(gòu)示意圖 本安輸出 19 芯密封航空插頭座 (IXl)接線位置設(shè)計(jì)規(guī)劃： X1： 1 21V 地 1 X1： 8 M(電池控制信號(hào) ) Xl： 15 21V 5+ x1： 2 21V 地 2 x1： 9 ADC(交直流指示 ) X1： 16 21V 5+ Xl： 3 21V 地 3 地 4 X1： 10 DKI(斷電控制 1) X1： 17 21V 6+ x1： 4 21V 1+ X1： 11 DK2(斷電控制 2) X1： 18 12V 地 Xl： 5 21V 2+ X1： 12 21V 地 5，地 6 X1： 19 空頭 X1： 6 21V 3+ X1： 13 2lV 6+ Xl： 7 21V 4+ X1： 14 12V+ （ 3）電源輸入 各個(gè)接口的功能說明 X9 是電源箱的電源輸入口，給主電路板和傳感器提供電源。 圖 3 分站配接電源 KDW6B 時(shí) x9(電源口 )接線圖 分站配接 KDW6B 電源箱， X9 接線方式如圖 3 所示： 1 路 +12V 本安電源提供給分站主板使用， 另外 6 路 +21V 本安電源提供給分站所配接的傳感器使用。 （ 4.）接電源線電纜設(shè)計(jì)說明 電源線電纜由左邊第一個(gè)喇叭口引入，電纜由用戶自行配備。電纜名稱： VY 型聚氯 乙烯護(hù)套電力電纜，電纜型號(hào)規(guī)格： VY3x16 由 19． 7mm .（ 5）電源箱指示燈設(shè)計(jì)規(guī)劃 有兩個(gè)觀查窗口。上蓋的 觀查窗口中有四個(gè)指示燈，紅燈為交流供電指示燈，綠燈為電池供電指示燈，白燈為斷電指示燈 (兩個(gè) )。 箱體上斜面右邊的觀查窗口中有七個(gè)指示燈，黃燈依次為六路 +21V 的指示燈，藍(lán)燈為 +12V 的指示燈。 顯示功能 電源設(shè)有綠色和紅色指示燈，按他們不同的組合可以大致判斷電源的工作狀態(tài)如下： 工作狀態(tài) 輸出正常交流工作 輸出正常電池工作 輸出不正常交流輸入 輸出不正常無輸入 綠燈 亮 亮 不亮