【摘要】 本文在對(duì)煤礦無(wú)軌輔助運(yùn)輸車輛用鉛酸蓄電池進(jìn)行詳細(xì)介紹的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)系統(tǒng)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了充/放電試驗(yàn)用電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路和IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路，檢驗(yàn)系統(tǒng)用于煤礦用鉛酸蓄電池高倍率放電性能和鉛酸蓄電池容量等試驗(yàn)項(xiàng)目的檢驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】 煤礦 鉛酸蓄電池 檢驗(yàn)系統(tǒng) 電流檢測(cè)

一、前言

近年來(lái)，由于國(guó)家加大了對(duì)煤礦安全生產(chǎn)工作的管理力度及井下工作人員安全生產(chǎn)意識(shí)得到提高，使得井下安全生產(chǎn)形勢(shì)持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，但安全生產(chǎn)問(wèn)題依然嚴(yán)峻，危及安全生產(chǎn)工作順利開展的事故隱患未能得到徹底治理，所以對(duì)于煤礦井下電氣設(shè)備的安全性和可靠性提出更高要求。鉛酸蓄電池防爆蓄電池鏟車、防爆蓄電池運(yùn)煤車、礦用蓄電池電機(jī)車等煤礦生產(chǎn)設(shè)備的主要?jiǎng)恿?lái)源，其性能好壞直接關(guān)系到礦井和作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。在鉛酸蓄電池研制和出廠過(guò)程中，型式試驗(yàn)是保證產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品壽命的重要手段。因此，研制煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)裝置對(duì)于保證井下相關(guān)設(shè)備的可靠性及改善煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀具有重要的意義。

二、煤礦用鉛酸蓄電池

煤礦用鉛酸蓄電池根據(jù)使用場(chǎng)合的不同可分為煤礦特殊型鉛酸蓄電池、隔爆啟動(dòng)型鉛酸蓄電池和隔爆型固定式鉛酸蓄電池。煤礦特殊型鉛酸蓄電池符合標(biāo)準(zhǔn)“MT 334 2008 煤礦鉛酸蓄電池防爆特殊型電源裝置規(guī)范”的要求，該電池具有較強(qiáng)的自恢復(fù)能力，不需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，過(guò)充或過(guò)放電對(duì)電池造成的危害小，利用小電流充電就可以恢復(fù)電池的性能。特殊性鉛酸蓄電池充電或放電過(guò)程中都有氫氣排放出來(lái)，尤其是在充電后期電解大量的水釋放出可燃性氣體，給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。隔爆啟動(dòng)型鉛酸蓄電池的內(nèi)部極板薄并且面積大，酸液為膠體狀態(tài)，具有充電或放電過(guò)程中水分損失少、不需要補(bǔ)充液維護(hù)、放電倍率高等特點(diǎn)，適合于車輛啟動(dòng)等大電流的應(yīng)用場(chǎng)合。

三、煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)系統(tǒng)

結(jié)合煤礦用鉛酸蓄電池的特點(diǎn)和“MT 658-2011 煤礦用特殊型鉛酸蓄電池”標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)鉛酸蓄電池充、放電性能檢驗(yàn)系統(tǒng)，能夠完成煤礦用鉛酸蓄電池恒流恒壓充電、恒流放電、恒功率放電等檢驗(yàn)項(xiàng)目。檢驗(yàn)系統(tǒng)主要由處理器、IGBT隔離驅(qū)動(dòng)、IGBT、系統(tǒng)信息檢測(cè)電路、信號(hào)處理電路、顯示屏、操作面板、計(jì)時(shí)器和恒溫水槽等組成。煤礦用鉛酸蓄電池性能檢驗(yàn)系統(tǒng)組成如圖1所示，其中處理器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，用于對(duì)檢驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行全程控制和調(diào)節(jié)；IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的隔離、放大，實(shí)現(xiàn)正壓導(dǎo)通、負(fù)壓關(guān)斷，提高實(shí)驗(yàn)裝置的可靠性；IGBT用于對(duì)充、放電回路進(jìn)行控制；系統(tǒng)信息檢測(cè)電路由電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)和溫度檢測(cè)電路組成，用于采集系統(tǒng)的運(yùn)行信息并反饋給處理器；信號(hào)處理電路對(duì)系統(tǒng)信息檢測(cè)電路的輸出信號(hào)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離、轉(zhuǎn)換；顯示屏用于顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；操作面板用于試驗(yàn)過(guò)程外部指令輸入；計(jì)時(shí)器用于記錄試驗(yàn)操作時(shí)間；恒溫水槽通過(guò)水循環(huán)和加熱裝置控制試驗(yàn)環(huán)境溫度，從而控制蓄電池內(nèi)部溫度，實(shí)現(xiàn)恒溫充＼放電試驗(yàn)。系統(tǒng)同時(shí)具有過(guò)流、斷線、反極、過(guò)熱、掉電數(shù)據(jù)保存、上電自動(dòng)恢復(fù)等保護(hù)功能。

3.1 電參數(shù)檢測(cè)電路

煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)具有恒流恒壓充電、恒流放電等功能，電壓和電流檢測(cè)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度。煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)系統(tǒng)要測(cè)量的電壓為直流電壓變量，可以采用電阻分壓的方式測(cè)量，得到一個(gè)未經(jīng)隔離的低壓直流信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)線性光耦隔離將其變換成與之成正比的直流電壓送入A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量。選用霍爾型電流傳感器對(duì)充/放電回路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，該傳感器具有測(cè)量范圍寬、響應(yīng)速度快及測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、變頻調(diào)速及電網(wǎng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛運(yùn)用。傳感器采用±15V電源供電，處理器根據(jù)采樣電阻R兩端的電壓值計(jì)算得到充/放電回路的電流值，霍爾型電流傳感器接線圖如圖2所示。

3.2 IGBT驅(qū)動(dòng)電路

煤礦用鉛酸蓄電池充/放電過(guò)程采用IGBT控制，充/放電功率因數(shù)高、諧波小、對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，符合國(guó)家綠色電網(wǎng)的要求。為了保證IGBT的可靠動(dòng)作，選用IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片M57962L為核心搭建電路實(shí)現(xiàn)IGBT的可靠動(dòng)作，電路如圖3所示。在隔離驅(qū)動(dòng)電路中，電阻R1為柵極限流電阻，二極管VD1為短路/過(guò)載等故障檢測(cè)二極管，電路故障由發(fā)光二極管VD2顯示，穩(wěn)壓二極管VD3、VD4反向串聯(lián)來(lái)防止IGBT的輸入電壓超出允許值。續(xù)流二極管VD5并聯(lián)在IGBT的集電極與發(fā)射極之間，用于避免感應(yīng)電勢(shì)將IGBT的集電極和發(fā)射極擊穿，保證IGBT動(dòng)作的穩(wěn)定性。

四、結(jié)束語(yǔ)

煤礦安全是當(dāng)代社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，礦用設(shè)備的安全性對(duì)于井下安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。煤礦用鉛酸蓄電池檢驗(yàn)系統(tǒng)可以完成不同規(guī)則的煤礦用鉛蓄電池的檢驗(yàn)檢測(cè)，該裝置具有精度高、穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局. 煤礦安全規(guī)程[M] .北京： 中國(guó)法制出版社，2011.

[2] 袁曉明.煤礦車輛用蓄電池技術(shù)[J]工礦自動(dòng)化，2011（6）26-28.

作者簡(jiǎn)介：秦燕：（1972-），女，黑龍江省樺川人，高級(jí)工程師，從事煤礦電器設(shè)備檢驗(yàn)與研究工作。