防爆蓄电池机车智能充电硐室实践应用

夏西进　尹承山　张鹏

摘要：翟镇煤矿对原来的大巷电机车运输系统进行优化，在-400水平大巷建成一处智能充电硐室，对防爆蓄电池充电进行智能化管理和控制，实现了对蓄电池充电全过程的实时监测与控制，为机电维修工对蓄电池的检查、检修、维修、保养提供有效数据，确保蓄电池充放电的合理性，有效延长了蓄电池的使用寿命。

关键词：防爆蓄电池机车；智能充电硐室；煤矿运输；蓄电池；充放电 文献标识码：A

中图分类号：TD52 文章编号：1009-2374（2015）27-0059-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.031

1 问题的提出

翟镇煤矿大巷辅助运输系统由-400东大巷、西大巷、后组西大巷和南翼集中轨道大巷组成，巷道总里程21km，采用轨道运输方式，轨型为43kg/m，轨距600mm；原采用架线电机车进行运输，由于架线为裸露导线，在电机车运行时容易产生电火花，同时产生有毒有害气体，不仅增加大巷行车、行人、大件运输的安全隐患，同时由于有毒有害气体的产生对井下职工身体健康造成一定影响，为减少井下安全隐患，减少矿井有害气体含量，翟镇煤矿将架线电机车运输方式改为CTL12/6B型12吨防爆特殊型蓄电池电机车运输方式。蓄电池机车投用后，考虑蓄电池电机车充电使用，蓄电池充放电频繁，初步在井下各采区建立蓄电池充电站，由运搬工区对各采区蓄电池进行充电，但是随着设备运行，此种管理机制暴露出许多问题：蓄电池充电站由人工进行充电，充电点分散，占用人员多，充电效率低，充电时间不固定，无法确保所有蓄电池能够充分充放电，人工充电过程中存在较多失误，对蓄电池使用造成不利影响；机电维修工对蓄电池的充电、维护、检查、保养不到位，不能及时对蓄电池进行维修保养，造成电瓶的损坏，带来经济损失较大；充电时产生大量氢气和酸性气体挥发，此气体为有毒有害气体，严重影响了人员的身体健康，由于有害气体随风流进入采区，对整个采区的职工身体健康都存在影响。由于以上问题的存在，要求对充电系统进行系统优化，建立统一的、自动化的、健康的充电硐室，以达到提质、提效、无害的

目的。

2 智能充电硐室实施方案

为解决存在的问题，翟镇煤矿通过调查研究，确定了建立矿井统一智能充电硐室的方案，经过实践应用，取得了良好的效果。

第一，撤消了原一采区、六采区、七采区、后组采区、井底车场区五处充电硐室，在井底车场南石门开拓一集中充电硐室，硐室长90m、宽4m、高4.5m，并与矿井总回风巷相连通，安装有毒有害气体收集装置，减少有毒有害气体扩散；在充电硐室内安装了井下防爆电动葫芦，作为机车更换蓄电池用的吊装设备。

第二，购买智能充电机15台，新蓄电池12组，在井下将待充电蓄电池沿一字型摆开；在充电硐室新安装一套电瓶更换起吊装置——电动葫芦。在以前更换蓄电池时使用手拉葫芦工作效率低、安全系数低。新投入使用的电动葫芦使用127V电压，使用操作手柄进行操作，操作方便快捷，大大减少了更换蓄电池使用的时间，提高工作效率，同时提高施工安全系数，有效保障职工身体健康；更换蓄电池时，使用电动葫芦直接将待充电蓄电池吊下，将已充电蓄电池吊至机车上，每次更换蓄电池只需2分钟，大大降低了更换蓄电池工序，提高了工作

效率。

第三，在充电硐室新安装一套充电智能控制系统，系统分为现场数据采集、信号处理及现场后台监测及控制。现场安装矿用隔爆兼本安型PLC控制箱，用于各类信号的采集汇总并处理为通用协议，同时可以控制充电机的启动与停机。安装一台防爆计算机作为监测后台，实现PLC系统传输信号对充电系统的集中管理与控制。每台充电机安装电压、电流采集模块，采集每台充电机的实时充电电压、充电电流；在每组电池充电地点安设一个温度探头，采集充电过程中的蓄电池电解液温度；将防尘水管路截门改为电磁阀控制，当蓄电池电解液温度过高时，温度传感器将信号发送给PLC控制箱，然后通过电脑处理后控制电磁阀打开，冷却水系统打开冲刷蓄电池，即起到降温作用，同时清理蓄电池卫生，保证蓄电池清洁。该智能控制系统通过采集充电电压、电流信号，实现对充电全过程的实时监测，根据蓄电池充电情况实时调节充电电流，既保证蓄电池充电的充分性，又避免蓄电池因过充电造成损坏。该系统能够很好地将蓄电池的各项指标反馈给机电维修工，通过该智能系统提供的数据，机电维修工能够及时详细地了解蓄电池工作状况及实际运行状况，保证及时排查各种隐患，及时消除隐患，将存在的隐患消除在萌芽状态，大大延长了蓄电池使用寿命。

第四，蓄电池充电硐室安装一套自制有毒有害气体收集装置。在充电硐室内敷设一趟专用气体收集管路，将管路终端直接连接矿井总回风巷，在终端安装管路抽气风机，由于增加气体收集压力；每块蓄电池配备一个集气罩，集气罩通过管路与主管路连接。当对蓄电池进行充电时，将集气罩安装在蓄电池上方，将蓄电池整体罩住，充电时产生的有毒有害气体通过集气罩收集，通过集气罩管路进入主管路，最后进入矿井总回风巷。通过气体收集装置的使用，大大减少矿井有毒有害气体的含量，保证矿井职工身体健康。

第五，建立统一的设备维护保养档案，对每台设备的运行情况进行动态化记录台账，对设备进行日历化检修和维护保养，电瓶和设备的每次工作时间和参数都有详细的记录备查。

3 收到的效果

防爆蓄电池机车智能充电硐室实施两年多以来，取得了较好的经济效益和安全效益。

第一，架线电机车的取消，减少井下主要运输大巷运输的安全隐患，减少矿井牵引系统的整修工作量，杜绝由地轨与架线电机车到点产生的杂散电流，杜绝了杂散电流对电气设备、设施的正常运行造成的影响，杜绝对了道床的结构钢和附近的金属管线造成的危害，减少地轨绝缘系统的管理工作量；提高矿井爆破安全管理，提高矿井供电安全，同时集中充电硐室的建设减少了5处充电硐室的维护、维修费用，初步估算为15万元/年。

第二，电瓶车充电系统实现智能自动化管理，杜绝由于人为充电主观因素带来的过充、欠充对电瓶造成的损坏，无形中延长了蓄电池使用寿命，原来蓄电池一般500个充电循环就不能再继续使用，实现智能化充电管理后平均充电循环达到600个，蓄电池使用寿命平均提高20%。

第三，智能充电系统的应用，提高了矿井自动化管理水平，减少人员占用，实现单位减员，每班可减少4名充电工，年节省工资支出72万元。

第四，电气化设备的投入大大提高了职工工作效率，原来更换蓄电池使用手拉葫芦作为起吊工具，运行速度慢并且存在安全风险较大，现在使用电动葫芦对蓄电池进行起吊更换，电动葫芦后更换时间由原来的20分一次变为5分钟一次，工作效率大大提高。

第五，矿井集中充电硐室的建立减少了采区充电硐室的数量，由原来的五处充电硐室改为一处，减少矿建工作量与硐室维护工作量，年节约资金投入约5万元。集中充电硐室的建立有效地防止了采区有毒有害气体的扩散，降低各采区有毒有害气体对职工身体健康的影响。同时集中充电硐室安装有毒有害气体收集装置对有害气体进行收集，使其直接进入矿井总回风巷减少有害气体的扩散，进一步减少有害气体对充电职工身体健康的影响。

4 结语

防爆蓄电机车智能充电硐室的建立，有利于提高煤矿经济效益，延长设备使用寿命，降低矿井运行经济成本；减少矿井有毒有害气体含量保障人员身体健康，减少矿井大巷运输管理安全隐患，提高矿井安全管理水平，提高矿井自动化管理水平，向矿井无人化管理迈进一步，值得推广和应用。

参考文献

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[2] 张玉欣.行车在煤矿井下充电硐室的应用[J].江西煤炭科技，2005，（4）.

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[4] 于学谦.矿山运输机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，1998.

作者简介：夏西进（1965-），男，山东新泰人，山东能源新矿集团翟镇煤矿副总工程师，工程师，研究方向：煤矿机电、运输。

（责任编辑：陈 倩）