CN113586126B - 井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下巡检机器人应用技术领域，具体公开了井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，包括氮气罐、氮气导管、主氮气导管、抽气泵、分氮气导管、第一氮气输气管和第二氮气输气管等，其中，第一氮气输气管与井下无线充电安全屋的控制舱外壁连接，第二氮气输气管与井下无线充电安全屋的充电舱外壁连接。本发明的有益效果在于：巡检机器人在井下无线充电安全屋内充电时，井下无线充电安全屋内无易燃、易爆气体进入，给巡检机器人提供一个安全可靠、快速高效地自动无线充电环境，杜绝充电装置可能发生高温爆燃的隐患；实现充氮正压防爆智能控制，无需人工干预，省力且可靠性、安全性有效提升，确保巡检机器人自动充电过程及设备符合GB3836.1‑5要求。

Description

井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法

技术领域

本发明属于煤矿井下无线充电安全屋应用技术领域，具体涉及井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法。

背景技术

煤矿井下导轨式巡检机器人使用蓄电池充电，因巡检频率高低、电池电量使用较快后（电量耗尽前）需及时充电方能使用。

由于煤矿井下存在着可能发生爆炸的环境因素，根据煤矿井下作业的安全标准要求，不可以在祼露的环境下给巡检机器人直接充电。目前巡检机器人充电方式为人工操作取下巡检机器人电池离开井下环境后去给电池充电，充电完成后再次回到煤矿井下安装使用，采用此种方式充电，不仅机器人巡检工作需停断，增加相应操作人员的工作复杂性，费事费力，而且还增加诸多不确定的安全风险因素。

而采用井下充电安全屋（本申请人申请的技术方案申请号“2021110043018”）进行充电（无线充电）作业时，因煤矿井下外部压力大，即井下充电安全屋与外部存在压力差，此时外部的易燃、易爆气体在压力的作用下会进入井下充电安全屋内，存在着不安全因素；充电过程中，充电装置还可能存在着高温爆燃的安全隐患。

因此，基于上述问题，本发明提供井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法，解决井下充电安全屋因压力差所存在的安全隐患，及充电过程中充电装置可能存在着高温爆燃的问题，保证巡检机器人在充电安全屋内进行安全的充电，杜绝充电装置可能发生高温爆燃隐患，同时实现充氮正压防爆智能控制，无需人工干预，省力且可靠性，安全性有效提升，达到煤矿井下安全生产的要求。

技术方案：本发明的一方面提供井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，包括氮气罐，及与氮气罐连接的氮气导管，及与氮气导管连接的主氮气导管，及与主氮气导管连接的支氮气导管，及与支氮气导管相配合使用的两通接头、抽气泵，及与两通接头连接的分氮气导管，及分别与分氮气导管连接的第一氮气输气管、第二氮气输气管，其中，第一氮气输气管与井下无线充电安全屋的控制舱外壁连接，第二氮气输气管与井下无线充电安全屋的充电舱外壁连接。

本技术方案所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，还包括设置在主氮气导管、分氮气导管上的第一压力传感器、第二压力传感器，及设置在井下无线充电安全屋的控制舱外壁的控制舱压力传感器，及设置在井下无线充电安全屋的充电舱外壁的充电舱压力传感器。

本技术方案所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，还包括设置在第一氮气输气管、第二氮气输气管上的第一电磁阀、第二电磁阀。

本技术方案所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，还包括与主氮气导管连接的备用氮气导管，及与备用氮气导管连接的备用氮气罐，及设置在主氮气导管上且位于备用氮气导管、氮气导管之间的第三电磁阀。

本技术方案所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，还包括与分氮气导管连接的增压导气管，及设置在增压导气管上的第四电磁阀，及与增压导气管连接的增压风机，及设置在分氮气导管上且位于两通接头一侧的第五电磁阀，及与充氮正压防爆系统相配合使用的远端智能控制器。

本发明的另一方面提供井下无线充电安全屋充氮正压防爆系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤1、远端智能控制器接收安全屋充氮控制信号后，启动抽气泵通过两通接头、支氮气导管、氮气导管、主氮气导管、分氮气导管、第一氮气输气管、第二氮气输气管将氮气罐内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱的充电舱，其中，注氮气过程中第五电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀均为打开状态；步骤2、远端智能控制器通过第一压力传感器、第二压力传感器的反馈的信号对主氮气导管、分氮气导管的管道压力状态进行监控，通过控制舱压力传感器、充电舱压力传感器对控制舱、充电舱内的压力状态进行监控，当控制舱、充电舱内的压力状态低于预设值时，重复步骤1的动作；步骤3、当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时，且重复步骤1的动作后控制舱、充电舱内的压力依然低于预设值时，此时，远端智能控制器控制启动增压风机、打开第四电磁阀通过增压导气管与抽气泵同步对控制舱、充电舱内进行增压。

本技术方案所述步骤3的另一种工作方式，当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时，远端智能控制器控制关闭抽气泵、第五电磁阀关闭，同时远端智能控制器控制启动增压风机、打开第四电磁阀通过增压导气管对控制舱、充电舱内进行增压。

本技术方案的当氮气罐内氮气不足时，远端智能控制器打开第三电磁阀，重复步骤1将备用氮气罐内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱的充电舱。

与现有技术相比，本发明的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统及其工作方法的有益效果在于：1、保证巡检机器人在井下无线充电安全屋内充电时，井下无线充电安全屋内无易燃、易爆气体进入，给巡检机器人提供一个安全可靠、快速高效地自动无线充电环境，即当井下无线充电安全屋关闭或打开时，井下无线充电安全屋（充氮后）内部始终维持为正压环境系统（井下无线充电安全屋内部环境压力大于井下无线充电安全屋外部环境压力），外部的易燃、易爆气体无法进入；2、其能实现智能化的充氮正压防爆控制，无需人工控制，智能控制反应及时，省力且可靠性、安全性有效提升，确保巡检机器人自动充电过程及设备符合GB3836.1-5要求；3、当巡检机器人进入井下无线充电安全屋进行充电时，因密封状态下的井下无线充电安全屋内部充满氮气，同时氮气具有防爆的特性，为巡检机器人充电提供一个杜绝充电装置可能发生高温爆燃隐患的充电环境。

附图说明

图1是本发明的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统结合井下无线充电安全屋的结构框图；

图2是井下无线充电安全屋的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本发明。

如图1所示的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，包括氮气罐1，及与氮气罐1连接的氮气导管2，及与氮气导管2连接的主氮气导管3，及与主氮气导管3连接的支氮气导管6，及与支氮气导管6相配合使用的两通接头5、抽气泵4，及与两通接头5连接的分氮气导管7，及分别与分氮气导管7连接的第一氮气输气管8、第二氮气输气管9，其中，第一氮气输气管8与井下无线充电安全屋的控制舱（见图2）外壁连接，第二氮气输气管9与井下无线充电安全屋的充电舱（见图2）外壁连接。

本技术方案的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统优选的，还包括设置在主氮气导管3、分氮气导管7上的第一压力传感器13、第二压力传感器14，及设置在井下无线充电安全屋的控制舱外壁的控制舱压力传感器15，及设置在井下无线充电安全屋的充电舱外壁的充电舱压力传感器16。

本技术方案的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统优选的，还包括设置在第一氮气输气管8、第二氮气输气管9上的第一电磁阀10、第二电磁阀11。

本技术方案的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统优选的，还包括与主氮气导管3连接的备用氮气导管18，及与备用氮气导管18连接的备用氮气罐17，及设置在主氮气导管3上且位于备用氮气导管18、氮气导管2之间的第三电磁阀19。

本技术方案的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统优选的，还包括与分氮气导管7连接的增压导气管21，及设置在增压导气管21上的第四电磁阀22，及与增压导气管21连接的增压风机20，及设置在分氮气导管7上且位于两通接头5一侧的第五电磁阀23，及与充氮正压防爆系统相配合使用的远端智能控制器。

本发明的井下无线充电安全屋充氮正压防爆系统的工作方法，包括以下步骤：步骤1、远端智能控制器接收安全屋充氮控制信号后，启动抽气泵4通过两通接头5、支氮气导管6、氮气导管2、主氮气导管3、分氮气导管7、第一氮气输气管8、第二氮气输气管9将氮气罐1内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱的充电舱，其中，注氮气过程中第五电磁阀23、第一电磁阀10、第二电磁阀11均为打开状态；步骤2、远端智能控制器通过第一压力传感器13、第二压力传感器14的反馈的信号对主氮气导管3、分氮气导管7的管道压力状态进行监控，通过控制舱压力传感器15、充电舱压力传感器16对控制舱、充电舱内的压力状态进行监控，当控制舱、充电舱内的压力状态低于预设值（远端智能控制器预设压力数据信息）时（负压状态、煤矿井下所含的易燃气体进入控制舱、充电舱内），重复步骤1的动作；步骤3、当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时（负压状态、煤矿井下所含的易燃气体进入控制舱、充电舱内），且重复步骤1的动作后控制舱、充电舱内的压力依然低于预设值时，此时，远端智能控制器控制启动增压风机20、打开第四电磁阀22通过增压导气管21与抽气泵4同步对控制舱、充电舱内进行增压。

其中，本技术方案的所述步骤3的另一种工作方式，当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时（负压状态、煤矿井下所含的易燃气体进入控制舱、充电舱内），远端智能控制器控制关闭抽气泵4、第五电磁阀23关闭，同时远端智能控制器控制启动增压风机20、打开第四电磁阀22通过增压导气管21对控制舱、充电舱内进行增压。

其中，本技术方案中当氮气罐1内氮气不足时，远端智能控制器打开第三电磁阀19，重复步骤1将备用氮气罐17内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱的充电舱。

本发明的井下无线充电安全屋充氮正压防爆系统的工作方法，当通过上述处理后控制舱、充电舱内的压力状态仍然低于预设值时，此时远端智能控制器发出预警信息进行警示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，其特征在于：包括氮气罐（1），及与氮气罐（1）连接的氮气导管（2），及与氮气导管（2）连接的主氮气导管（3），及与主氮气导管（3）连接的支氮气导管（6），及与支氮气导管（6）相配合使用的两通接头（5）、抽气泵（4），及与两通接头（5）连接的分氮气导管（7），及分别与分氮气导管（7）连接的第一氮气输气管（8）、第二氮气输气管（9），其中，第一氮气输气管（8）与井下无线充电安全屋的控制舱外壁连接，第二氮气输气管（9）与井下无线充电安全屋的充电舱外壁连接；还包括设置在主氮气导管（3）、分氮气导管（7）上的第一压力传感器（13）、第二压力传感器（14），及设置在井下无线充电安全屋的控制舱外壁的控制舱压力传感器（15），及设置在井下无线充电安全屋的充电舱外壁的充电舱压力传感器（16）；还包括设置在第一氮气输气管（8）、第二氮气输气管（9）上的第一电磁阀（10）、第二电磁阀（11）；还包括与主氮气导管（3）连接的备用氮气导管（18），及与备用氮气导管（18）连接的备用氮气罐（17），及设置在主氮气导管（3）上且位于备用氮气导管（18）、氮气导管（2）之间的第三电磁阀（19）；还包括与分氮气导管（7）连接的增压导气管（21），及设置在增压导气管（21）上的第四电磁阀（22），及与增压导气管（21）连接的增压风机（20），及设置在分氮气导管（7）上且位于两通接头（5）一侧的第五电磁阀（23），及与充氮正压防爆系统相配合使用的远端智能控制器；

井下无线充电安全屋充氮正压防爆系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤1、远端智能控制器接收安全屋充氮控制信号后，启动抽气泵（4）通过两通接头（5）、支氮气导管（6）、氮气导管（2）、主氮气导管（3）、分氮气导管（7）、第一氮气输气管（8）、第二氮气输气管（9）将氮气罐（1）内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱，其中，注氮气过程中第五电磁阀（23）、第一电磁阀（10）、第二电磁阀（11）均为打开状态；

步骤2、远端智能控制器通过第一压力传感器（13）、第二压力传感器（14）的反馈的信号对主氮气导管（3）、分氮气导管（7）的管道压力状态进行监控，通过控制舱压力传感器（15）、充电舱压力传感器（16）对控制舱、充电舱内的压力状态进行监控，当控制舱、充电舱内的压力状态低于预设值时，重复步骤1的动作；

步骤3、当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时，且重复步骤1的动作后控制舱、充电舱内的压力依然低于预设值时，此时，远端智能控制器控制启动增压风机（20）、打开第四电磁阀（22）通过增压导气管（21）与抽气泵（4）同步对控制舱、充电舱内进行增压。

2.根据权利要求1所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，其特征在于：所述步骤3的另一种工作方式，当控制舱、充电舱内的压力低于预设值时，远端智能控制器控制关闭抽气泵（4）、第五电磁阀（23）关闭，同时远端智能控制器控制启动增压风机（20）、打开第四电磁阀（22）通过增压导气管（21）对控制舱、充电舱内进行增压。

3.根据权利要求1所述的井下无线充电安全屋的充氮正压防爆系统，其特征在于：当氮气罐（1）内氮气不足时，远端智能控制器打开第三电磁阀（19），重复步骤1将备用氮气罐（17）内的氮气抽出注满井下无线充电安全屋的控制舱、井下无线充电安全屋的充电舱。