矿用自动风门设计 (2)第1章绪论 (2)1.1 矿井用风门的现状 (3)1.1.1 国内矿井风门的发展现状 (3)1.1.2通风系统概述 (4)1.2 本次设计的内容 (6)1.3 矿用自动风门系统的组成及工作原理 (6)1.3.1全自动远程风门控制系统的组成 (6)1.3.2全自动风门工作原理 (9)第2章矿用自动风门的门体及传动系统设计 (10)2.1 门体设计 (10)2.2 传动系统的设计 (12)2.2.1 驱动系统的设计计算 (12)2.2.2. 电动机的选型 (13)2.2.3. 减速机的选择 (14)2.2.4. 手摇机构的设计 (15)2.2.5.联轴器的选用 (16)2.3 传动系统的设计计算 (17)第3章矿用自动风门控制柜的设计 (19)3.1 控制柜的主要功能和技术参数 (19)3.1.1 性能要求 (19)3.2 矿井隔爆概述 (19)3.2.1 耐爆性 (20)3.2.2 隔爆性 (21)3.2.3 外壳的强度 (22)3.2.4 法兰面强度 (22)3.2.5 表面温度 (23)3.2.6 耐湿热性能 (23)3.3 隔爆设备的隔爆原理 (23)3.3.1 间隙的熄火作用 (24)3.4 隔爆设备的参数选择依据 (24)3.4.1 隔爆的结构类型 (24)第4章自动风门的控制系统设计 (27)4.1 控制系统设计思路 (27)4.1.1 控制系统的组成 (27)4.1.2 国外PC及其发展概况 (27)4.1.3 国内PC及其发展概况 (29)4.1.4 PLC采用典型的计算机结构 (30)4.2 控制系统的工作过程及流程图 (33)4.2.1 控制系统的工作过程 (33)4.2.2 检测及控制系统框图 (34)4.2.3 控制系统工作流程图 (34)第5章全自动风门控制系统的优点 (35)参考文献 (36)矿用自动风门设计第1章绪论1.1 矿井用风门的现状1.1.1 国内矿井风门的发展现状煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。
随着计算机通讯技术在各行各业的应用逐步普及，煤炭生产水平目前已逐步实现了自动化，矿井安全数字化，生产效率大大提高。
但是井下巷道纵横交错、相互贯通，为了保证风流沿着设计的方向流动，需在两联络巷中设置风门设施对风流进行控制，若风门设施出现问题，就会出现漏风和风流短路、紊乱及有害气体涌出等现象，而导致通风系统失控，诱发重大灾害事故发生。
因此，风门设施在通风系统中起着重要作用，务必安全可靠。
我国早期大多数煤矿使用木质单扇风门，后一些煤矿使用铁门，都为人力启闭，但由于井下负压大，造成开启风门时阻力大，关门时动量大，通过风门行人、行车困难，风门关闭速度快，易出现风门碰车碰人事故；风门闭锁不可靠，给通风系统造成极大隐患；风门自动化程度低，司机要下车开门及关闭风门，劳动强度大，运输效率低。
针对诸多问题，我们在吸取众多矿用风门之优缺点后，研制成功了智能型全自动平衡风门，并利用远程监控系统，地面或中心监控人员可以直接对井下风门情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下风门工作现场的安全生产情况，并能通过在井下安装的传感器，可及时地观察风门的开闭情况，及时发现事故苗头，工作人员在井上监控室随时关闭和开启风门，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。
因此，研发出全自动风门控制装置及全矿井风门远程视频监控系统，它是现代化矿井安全生产监控系统的重要组成部分。
风门是最主要的通风装置之一，风门安设在挡风墙上，为了能保持该巷道的通行与运输。
为了防止风流短路使矿井一部分的即定通风系统遭到破坏，风门的数目不应少于两个；各风门间的距离应大于列车的最大长度。
如果巷道放设有铁轨，则必须设法防止经过门坎漏风。
连接入风井与排风井的巷道，应设置两个混凝土挡风墙或砖挡风墙，每道挡风墙上应设两风门。
风门有木制的和铁制的。
铁风门在重要的地方采用，例如，在入风井排风井间的联络巷道里，该处空气压力很大，且有发生短路的危险。
门板一般是用厚不小于3mm的钢板覆盖作门面。
为了坚固门板上还要装置角铁。
门框处了严密，在门框边缘钉有毛毡或密封条。
目前我国矿井使用的木制风门的地点比较多。
这种风门的优点是：1. 结构坚固、不易损坏、使用年限为1.5——2年。
2. 漏风少。
3. 规格统一，可以在地面上做成成品在井下安装，并可反复使用。
4. 经济，其制造与维修费的总和较一般形式的风门低。
井中，目前也常使用木材和铁板混合制成的风门。
这种风门的使用年限更长，其构造更加严密。
由于矿井通风管理，向自动化方向发展，要求风门能自动关闭。
尤其是在井下运输频繁的地方，风门的自动化更显得重要。
下面介绍几种典型的自动风门：1. 矿车撞杆式自动风门。
种自动风门一面是靠拉杆连动装置打开风门的，另一面，则靠矿车撞击缓冲器而打开风门。
此风门多用于轨道上山和轨道下山中。
2. 气阀式自动风门。
这种风门是靠压缩空气（或压力水）推动汽缸活塞，活塞带动连杆；活塞的往复运动使风门开关，压缩空气（或压力水）是靠矿车触动开关控制的。
3. 电动自动风门。
这种自动风门的关闭是靠电动机传动件速装置来完成的。
电动机的启动和停止由设在轨道下面或巷道两侧的接触点来控制。
某些矿井利用光电继电器自动控制电动机开闭风门。
当矿车（或电机车）到达时，由于光电的作用，打开风门使矿车通过。
矿车过后风门自动关闭。
1.1.2通风系统概述而根据矿井安全规程，可知矿井通风是必要的。
地面的大气进入矿井以后，在成分上会发生一系列的变化。
这是因为煤和其它物质的氧化、人的呼吸会使氧气减少和二洋化碳增加；井下煤和岩层中不断放出沼气（CH4）、二氧化碳等有害气体在生产过程中也要生成岩尘，煤尘和炮烟等。
其中瓦斯（沼气）和煤尘达到一定浓度遇火时就会引起爆炸。
此外，井下空气由于地热作用、人体和机械的散热，水分的蒸发等原因，温度和湿度都会显著增加，造成不良的气候条件。
因此，对矿井必须进行通风。
矿井通风的任务：1. 供给井下人员足够的新鲜空气。
2. 把有害的气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿外。
3. 保证井下有适宜的气候条件，以利于工人劳动和机器运转。
矿井通风工作，对于保证矿井安全生产，创造良好的气候条件，提高劳动生产率，具有十分重要的意义。
此外，危及矿井安全的重要一项就是瓦斯爆炸。
因此，必须采取必要的措施来防止矿井中的瓦斯爆炸。
而瓦斯爆炸必须具备两个条件。
瓦斯浓度为5~~6%的混和气体和温度为摄氏650~~750°的火源来引爆。
为此，预防瓦斯爆炸必须从两个方面考虑。
其中防止瓦斯积聚的措施之一有加强通风。
用足够的风量把瓦斯稀释到无害的程度。
例如：1. 采用机械通风（在瓦斯矿井应采用抽出式通风）。
2. 正确合理地计算与分配风量，使各采掘工作面，各巷道，各峒室都供给足够的风量，既不使瓦斯超限又能创造良好的气候条件。
3. 加强风扇管理和风筒的维护，防止漏风，避免循环风流。
保证掘进工作面有足够的新鲜风流，严禁用扩散通风。
4. 正确的选择通风构筑物的位置，加强其维护与管理，防止矿内大量漏风5. 在瓦斯矿井中，回采工作面，回风巷道都要采用上行通风。
为此，矿井中必须建立比较完善的通风系统。
其中矿井用风门就是矿井通风系统中的一个重要组成部分。
它属于通风构筑物（通风构筑物包括风门、密封闭墙、主风井巷口的密闭装置及其它的通风构筑物）。
由于风门有以上的作用和意义，实现矿用风门的自动化也就显得势在必行。
1.2 本次设计的内容本次设计的对象就是矿用自动风门系统。
主要的设计内容包括：1. 自动控制风门系统总体方案的设计2. PLC程序框图设计3. 风门结构及机械传动系统设计= 1 \* GB2 ⑴门体系统（包括门体、上下轨道、导向轮及张紧装置等）= 2 \* GB2 ⑵传动系统（电机选型、减速器选型、摩擦传动及手摇机构）4. 电器控制箱设计5. 自动风门系统电气设计设计的重点是第三部分的内容。
以下是设计对象的有关描述：主要技术参数及技术要求1. 风门有效断面5600mm X 3200mm；2. 风门承受压差1200mm水柱；3. 风门采用钢丝绳牵引，摩擦驱动水平对拉式开关门方式；4. 来车检测信号采用灯光脉冲照射检测装置；5. 风门要实现自动控制、手动控制且要相互自锁；6. A B两道门实现相互闭锁；7. 电器要满足防爆、隔爆等安全要求。
1.3 矿用自动风门系统的组成及工作原理1.3.1全自动远程风门控制系统的组成矿用全自动智能风门控制装置及配套的远程控制系统是我公司自主设计的新一代全自动智能型风门系统。
系统采用智能化、控制功能超强的日本产PLC控制器，先进的行人车辆位置检测、中文语音提示、红绿灯信号指示及电子闭锁控制技术，配置我公司生产的平衡式透视无压风门，有效防止因风流短路对煤矿安全生产带来的危害，实现了风门的自动启动、关闭，减小了操作人员的强度，矿用自动风门远程监控系统由地面部分和井下部分组成：地面监控部分包含：风门监控主机（光端机、信息传输接口等），上位机监控软件，控制软件。
井下监控部分包含：矿用隔爆兼本安型可编程控制器（PLC、光端机、信息传输接口、远程数据传输器等），隔爆型摄像头，矿用隔爆兼本安型自动风门电控装置，矿用本安型声光报警器，矿用本安型红外传感器，矿用本安型磁控传感器，矿用本安型电磁锁，电液执行机构系统。
图1.为风门远程监控系统控制图，图2.为风门控制系统流程图。
图1图21.3.2全自动风门工作原理装置组成如图3所示，自动风门控制装置安装在需要进行风量控制的巷道中，装置有两个风门A、B, A风门装有：红外光电停车线TA1，红外光电停车线TA2，红外光电警戒线JA1, 红外光电警戒线JA2, 触控传感器AK1, 触控传感器AK2,开门传感器KM1,关门传感器KM2, 声光报警箱SA1, 声光报警箱SA2,电磁锁DS1, 电液执行机构A。
B风门装有：红外光电停车线TB1，红外光电停车线TB2，红外光电警戒线JB1, 红外光电警戒线JB2, 触控传感器AK3, 触控传感器AK4,开门传感器KM3,关门传感器KM4, 声光报警箱SB1, 声光报警箱SB2,电磁锁DS2，电液执行机构B。
工作时风门A、B处于关闭状态，当机车、人员需要通过巷道中风门A时，停（遮挡）在红外光电停车线TA1，电控器检测到车、人通过信号后，首先关闭电磁锁DS2,使B门闭锁，同时控制报警箱SB1、SB2点亮红灯，禁止B门通行，以及声音报警“前方风门已开，请耐心等待”，然后控制风门A电液执行机构自动打开风门，检测到开门传感器KM1信号后，停止打开动作，人、车进入风门A，同时控制报警箱SA1、SA2点亮绿灯，以及声音报警“风门已开，快速通过，注意安全”，当机车、人员通过风门A，停（遮挡）在红外光电停车线TA2，电控器检测到车、人通过信号后，自动控制关闭风门A，等待风门A可靠关闭，即检测到关门传感器KM2信号后，停止关闭动作, 报警箱SA1、SA2点亮黄灯，打开电磁锁DS2,A风门和B风门进入待机状态；当机车、人行到B风门时，过程同前。
