煤矿井下照明灯节能控制技术研究

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摘要:受现有煤矿井下照明灯控制技术的限制，煤矿井下照明灯均处于长期点亮的长明状态。为了改变煤矿井下照明灯均为长明灯的粗放管理模式，达到节约能源、保护环境的目的，基于按需照明理念，根据煤矿井下不同的作业环境和照明需求，研发了与之对应的“自感式”、“自主式”、“时控式”、“按钮式”、“自动式”照明灯节能控制技术，并已在煤矿应用。应用结果表明，该煤矿照明灯节能控制技术能将煤矿井下各用电场所长明灯升级改造为按需照明灯，取得了较好的效果，实现了节能降耗增效。

关键词:煤矿;按需理念;照明灯;节能控制

当今社会正在大力倡导节能、减排、环保的低碳生活，随着照明技术不断获得进步，各种节能灯层出不穷，已发展至通过建立节能控制模型、智能调光的控制、光敏度的结合的自然光控制等技术实现照明智能控制系统，照明不仅满足人们视觉上明亮要求，还满足了艺术性的要求，能创造出丰富多彩的意境，给人们以极大的视觉享受［1-5］。《煤矿安全规程》规定煤矿下列地点必须有足够照明:①井底车场及其附近;②机电设备硐室、调度室、机车库、爆炸物品库、候车室、信号站、瓦斯抽采泵站等;③使用机车的主要运输巷道、兼作人行道的集中带式输送机巷道、升降人员的绞车道以及升降物料和人行交替使用的绞车道;④主要进风巷的交岔点和采区车场;⑤从地面到井下的专用人行道;⑥综合机械化采煤工作面［6-11］。煤矿井下各用电场所均采用照明灯照明，照明灯受矿用隔爆型照明信号综合保护装置控制，受技术上的限制，井下所有照明灯均处于长期点亮状态，造成了电能和照明灯的浪费。针对煤矿照明用电量大、无有效的节能措施、造成了电能和照明灯极大的浪费，本文提出一套基于按需理念的、针对不同用途巷道的综合性煤矿井下照明灯节能控制技术，通过“自感式”、“自主式”、“时控式”、“按钮式”、“自动式”节能控制技术，将煤矿井下长明灯升级为按需照明灯，达到了节能降耗、降本增效的目的［12-19］。

1照明灯节能控制技术

(1)针对一端行人、另一端不行人有特殊用途的巷道，如采区避难硐室、仅保留通风的独头排水巷道等，采用“自感式”节能技术。当人员进入时，通过感应装置启动照明主回路，实现照明灯点亮，人员离开时感应装置切断照明主回路，实现照明灯灭。“自感式”照明灯控制原理如图1所示。图1中，J1、J2为热红外传感器，SJ为时间继电器，ZJ为中间继电器，KJ为可控硅。工作原理:在硐室入口处分别安装热释电红外传感器2个J1、J2，J1安装在里侧，J2安装在外侧。SJ、ZJ、KJ封装在防爆外壳内。电源模块输入127V交流电源，输出12V直流电源与J1、J2、SJ、KJ、ZJ供电，J1带电吸合准备，当人员经过J1，其常开点J1-1闭合，时间继电器SJ得电，SJ1瞬间得电闭合，延时断开，KJ得电，可控硅导通照明回路，同时J2得电，为安装在外侧出门的热红外传感器做准备。当人员经过J2出门侧热红外传感器时，J2-1闭合，中间继电器ZJ得电，ZJ1常闭点断开，切断控制回路电源。照明主回路失电，关闭照明灯。(2)针对有栅栏门、平时上锁管理的机电硐室，人员进出需开关栅栏门，如变电所、泵房、高压配电点、充电硐室等，采用“自主性”节能技术。该技术根据栅栏门开门方式不同分为2种:①采用双扇栅栏门，人员解锁后分别向左右两侧推开门;②采用单扇栅栏门，门下方装有滑道，人员解锁后向一侧推开门。方式①将2个限位开关分别安装在变电所门上方墙上，磁铁安装在两侧栅栏门上，当人员开门进入时照明综保启动，照明灯亮;当人员离开锁门时照明综保停止，照明灯熄灭。“自动式”照明灯控制原理(方式①)如图2所示。图2中，J1、J2为限位开关，QA为照明综保启动按钮，TA为照明综保停止按钮，限位开关安装在变电所门口的门上。工作原理:将J1限位开关常闭点并接在照明综保启动按钮上，将J2限位开关常开点串接在启动回路中，当栅栏门上锁状态时，J2限位开关常开点断开启动回路，照明综保停止运行，照明灯灭;当人员推开门时，限位开关J1常开点闭合，导通照明综保控制回路，照明综保启动，照明灯亮;人员离开时关门时，限位开关J2常闭点断开，切断照明综保控制回路电源，照明综保停止，照明灯熄灭。方式②将1个限位开关安装在变电所门上方墙上，磁铁安装在栅栏门上，当人员开门进入时照明综保启动，照明灯亮;当人员离开锁门时照明综保停止，照明灯熄灭。“自动式”照明灯控制原理(方式Ⅱ)如图3所示。图3中，J1为限位开关，QA为照明综保启动按钮，TA为照明综保停止按钮，限位开关安装在变电所门口的门上。工作原理:将J1限位开关常闭点串接在照明综保启动按钮上，将启动按钮短接，当栅栏门上锁状态时，J1限位开关常开点断开启动回路，照明综保停止运行，照明灯灭;当人员推开门时，限位开关J1常开点闭合，导通照明综保控制回路，照明综保启动，照明灯亮;人员离开时关门时，限位开关J1常闭点断开，切断照明综保控制回路电源，照明综保停止，照明灯熄灭。(3)针对平时不行人、仅有固定时间段行人进行检查维护的提人、运煤通道，如采区轨道上下山、采区胶带运输巷上下山等，采用“时控式”节能技术。利用照明综保分时控制功能，针对巷道每天固定的行人检修时段，照明综保设置若干启停时段，在巷道有人作业维护的时段启动照明综保，巷道内无人作业时停止照明综保，实现巷道有人作业时照明灯亮、无人作业时照明灯灭的“按需照明”。(4)针对无固定作业班次的场所，如翻煤车场、清撒煤斜巷等，采用“按钮式”节能技术。在照明综保启停按钮上并接远控启停按钮，由远控启停按钮控制照明综保，有人员作业的班次人员工作前，通过按钮启动照明综保，人员离开时通过停止照明综保，实现照明的节能控制。(5)针对已经建立无人值守的自动化控制系统地点，如泵房、架空人车巷等，采用“自动式”节能技术。将照明综保启停接入自动化控制系统，在水泵、架空人车启动时，照明综保一同启动，满足照明需求，水泵、架空人车停止运行时，照明综保一同停止运行。

2应用效果

自研究基于按需理念的煤矿井下照明灯节能控制技术以来，车集煤矿已采用“自感式”、“自主式”、“时控式”、“按钮式”、“自动式”照明灯控制技术对井上照明灯实行节能控制，取得了较好的经济效益。实现了照明灯的节能管理:将长眀灯改造成了按需照明灯，减少了照明灯每天的照明时长，延长了照明灯的使用寿命。截至3月20日，已对井上2000盏照明灯实现了“按需照明”。经统计分析，每盏照明灯日均减少照明时长18h，每年减少照明灯投入500盏，为矿井节省材料费用175000元;另外，每年矿井电能节约204984元，年综合效益379984元。

3结语

基于按需理念的煤矿井下照明灯节能控制技术，改变了以往煤矿井下照明到处都是长明灯的粗放管理模式，能根据不同的作业环境和照明需求，采取与之对应的节能控制技术，将煤矿井下长明灯升级为按需照明灯，取得了很好的节能效果，具有极高的推广应用价值。煤矿井下照明灯控制技术是在不断发展和进步的，它的硬件和软件都将随着技术的进步取得突破，未来煤矿井下照明必将走向节能化、艺术化、智能化。智能照明的出现和发展必将大大改善煤矿井下工作环境，为煤矿从业人员提供舒适的工作环境。

作者:黄玉冬 单位:河南能源化工集团