阅读说明：本技术 一种矿井降温系统安全保护电路及控制方法 (Safety protection circuit of mine cooling system and control method ) 是由 胡家乐 华正 姚广兵 方亮 涂光 韩兴戚 张琪 李晨 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：一种矿井降温系统安全保护电路及控制方法,涉及煤矿井下降温技术领域,解决如何避免制冷机内波纹铜管冻裂问题；电源正、负极通过微型断路器与线路综合保护装置连接；制冷机远控电路包括远控选择开关、远控合闸按钮、冷冻泵的停机继电器第一常开触点,远控选择开关、远控合闸按钮、线路综合保护装置、高压断路器依次串联后通过微型断路器与电源连接；远控选择开关、冷冻泵的停机继电器第一常开触点、线路综合保护装置、高压断路器依次串联后通过微型断路器与电源连接；制冷机近控电路、线路综合保护装置、高压断路器依次串联后通过微型断路器与电源连接；避免制冷机内波纹铜管冻裂的事故发生,优化制冷系统安全保护功能,提高制冷系统安全。(A safety protection circuit and a control method for a mine cooling system relate to the technical field of underground coal mine cooling and solve the problem of how to avoid the frost cracking of a corrugated copper pipe in a refrigerator; the positive pole and the negative pole of the power supply are connected with the comprehensive circuit protection device through a miniature circuit breaker; the remote control circuit of the refrigerator comprises a remote control selection switch, a remote control closing button and a first normally open contact of a shutdown relay of the refrigeration pump, wherein the remote control selection switch, the remote control closing button, the circuit comprehensive protection device and the high-voltage circuit breaker are sequentially connected in series and then connected with a power supply through a miniature circuit breaker; the remote control selection switch, a first normally open contact of a shutdown relay of the freezing pump, the comprehensive circuit protection device and the high-voltage circuit breaker are sequentially connected in series and then connected with a power supply through the miniature circuit breaker; the refrigerator near control circuit, the line comprehensive protection device and the high-voltage circuit breaker are sequentially connected in series and then connected with a power supply through a miniature circuit breaker; the freezing and cracking accidents of the corrugated copper pipe in the refrigerator are avoided, the safety protection function of the refrigerating system is optimized, and the safety of the refrigerating system is improved.)

一种矿井降温系统安全保护电路及控制方法

技术领域

本发明属于煤矿井下降温技术领域，具体涉及一种矿井降温系统安全保护电路及控制方法。

背景技术

煤矿井下降温系统按制冷能力设置一组热、电制冷单元，地面制冷机房一次侧安装有冷冻水循环泵，当冷冻水循环泵因故障停止运行时，制冷机组不会停止运行，仍然继续工作，冷冻水循环泵因故障不能及时将制冷机组中的冷冻水抽出，这样就会造成制冷机组中的冷冻水结冰，冻坏机组内的波纹铜管。一台制冷机组蒸发器内的波纹铜管有900多根，更换一个波纹铜管(波纹铜管+人工)费用在1000元左右，一次故障造成铜管冻坏比例按照50％计算，仅这一项经济损失在就在45万元以上；且煤矿矿井在生产时，一旦制冷机组停止运行，由于井下多数工作面、掘进头温度将超限，导致工作人员中暑，停头停面，造成的影响及损失极大。

因此，如何解决当冷冻泵停止运行时制冷机组也将停止运行，同时发出报警提醒操作人员及时查看故障原因，并做出相应的处置迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何实现冷冻泵停止运行的同时制冷机组也停止运行并发出报警信号，从而避免制冷机内波纹铜管冻裂的事故发生。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

一种矿井降温系统安全保护电路，其特征在于，包括220V电源、微型断路器(10)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)、制冷机远控电路、制冷机近控电路；所述的220V电源的正、负极通过微型断路器(10)与线路综合保护装置(1)连接，用于给线路综合保护装置(1)供电；所述的制冷机远控电路包括远控选择开关(11)、远控合闸按钮(14)、冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)，远控选择开关(11)、远控合闸按钮(14)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于远控制冷机的开启；远控选择开关(11)、冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于远控制冷机的停机；制冷机近控电路、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于近控制冷机的启停。

通过冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)与远控选择开关(11)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联，一旦外循环冷冻泵停止运行，冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)闭合，高压断路器(2)分闸，制冷机立即停止运转，避免了制冷机内波纹铜管冻裂的事故发生，优化了制冷系统的安全保护功能，极大的提高了制冷系统的安全。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的矿井降温系统安全保护电路还包括报警电路，所述的报警电路包括DC24V电源、冷冻泵的停机继电器第二常开触点(31)、中间继电器(32)、中间继电器常开触点(33)、报警电铃(34)，冷冻泵的停机继电器第二常开触点(31)、与中间继电器(32)串联后接在DC24V电源两端，中间继电器常开触点(33)与报警电铃(34)串联后后接在DC24V电源两端，所述的冷冻泵的停机继电器第二常开触点(31)与冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)开关状态一致。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的制冷机近控电路包括近控选择开关(12)、近控合闸按钮(13)、近控分闸按钮(15)；所述的近控选择开关(12)、近控合闸按钮(13)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于制冷机近控开启；近控选择开关(12)，近控分闸按钮(15)，线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于制冷机近控停机。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的矿井降温系统安全保护电路还包括速断超温过压保护单元(17)，所述的速断超温过压保护单元(17)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联后通过微型断路器(10)与220V电源连接，用于电路的速断、超温、以及CT过电压保护。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的高压断路器(2)还包括闭锁单元(24)，220V电源的正、负极通过微型断路器(10)与闭锁单元(24)连接，在检测到电路故障时，所述的闭锁单元(24)用于闭锁高压断路器(2)，防止高压断路器(2)闭合于故障状态而造成事故的发生。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的线路综合保护装置(1)的型号为NSP788。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的高压断路器(2)的型号为10kV高压真空断路器，其型号为zw32-12/630a。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的制冷机为两组电制冷单元，其制冷量不低于2×6MW。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的制冷机型号为YKQ2QRK35DHG。

一种应用于所述的矿井降温系统安全保护电路的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，制冷机远控开启；

合上远控选择开关11，按下远控合闸按钮14，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态；

步骤二，制冷机远控停机；

合上远控选择开关11，当冷冻泵接触器常开触点闭合时，制冷机停机线圈得电，制冷机停机常开触点闭合，此时输出停机继电器线圈得电，此时冷冻泵的停机继电器第一常开触点16闭合，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态；

步骤三：制冷机近控开启；

合上近控选择开关12，按下近控合闸按钮13，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态；

步骤四：制冷机近控停机；

合上近控选择开关12，按下近控分闸按钮15，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态。

本发明的优点在于：

(1)通过冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)与远控选择开关(11)、线路综合保护装置(1)、高压断路器(2)依次串联，一旦外循环冷冻泵停止运行，冷冻泵的停机继电器第一常开触点(16)闭合，高压断路器(2)分闸，制冷机立即停止运转，避免了制冷机内波纹铜管冻裂的事故发生，优化了制冷系统的安全保护功能，极大的提高了制冷系统的安全。

(2)设计了报警电路，当外循环冷冻泵停止运行时报警电路进行报警提示工作人员及时维修。

(3)设计了速断超温过压保护单元，对电路的速断、超温、以及CT过电压进行保护。

(4)设计了闭锁单元，在检测到电路故障时，所述的闭锁单元用于闭锁高压断路器，防止高压断路器闭合于故障状态而造成事故的发生。

(5)所述的高压断路器选用的型号为zw32-12/630a的10kV高压真空断路器，该型号高压真空断路器额定工频耐压可高达42kV，重量轻，机械寿命长。

(6)所述的线路综合保护装置的型号为NSP788，该型号线路综合保护装置的测试精度高，抗干扰能力强，保护动作可靠。

(7)制冷机的制冷量为1×6MW，两组电制冷单元，其制冷量为2×6MW,3个制冷单元并联运行。两组电制冷单元机组生产厂家为约克公司，型号为YKQ2QRK35DHG，该型号制冷机电机功率为1328KW，电压等级为10KV，制冷量大，运行稳定可靠，适合矿井使用。

附图说明

图1本发明实施例的一种矿井降温系统安全保护电路的制冷机高压柜控制原理图；

图2本发明实施例的一种矿井降温系统安全保护电路的报警原理图；

图3本发明实施例的一种矿井降温系统安全保护电路的制冷机电气主接线图；

图4本发明实施例的一种矿井降温系统安全保护电路的冷冻泵电气主接线图；

图5本发明实施例的一种矿井降温系统安全保护电路的PLC控制制冷机停机程序图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例一

如图1-5所示，一种矿井降温系统安全保护电路，220V电源的正、负极通过微型断路器10与线路综合保护装置1的C11引脚与C18引脚分别连接，用于给线路综合保护装置1供电。

远控选择开关11、远控合闸按钮14、线路综合保护装置1的C14引脚、线路综合保护装置1的C12引脚、高压断路器合闸线圈21依次串联后通过微型断路器10与220V电源连接。

远控选择开关11、冷冻泵的停机继电器第一常开触点16、线路综合保护装置1的C16引脚、线路综合保护装置1的C15引脚、高压断路器状态开关22、高压断路器分闸线圈23依次串联后通过微型断路器10与220V电源连接。

所述的线路综合保护装置(1)的型号为NSP788，该型号线路综合保护装置的测试精度高，抗干扰能力强，保护动作可靠。

所述的高压断路器(2)的型号为10kV高压真空断路器，其型号为zw32-12/630a，该型号高压真空断路器额定工频耐压可高达42kV，重量轻，机械寿命长。

制冷机的制冷量为1×6MW，两组电制冷单元，其制冷量为2×6MW,3个制冷单元并联运行。两组电制冷单元机组生产厂家为约克公司，型号为YKQ2QRK35DHG，该型号制冷机电机功率为1328KW，电压等级为10KV，制冷量大，运行稳定可靠，适合矿井使用。

近控选择开关12、近控合闸按钮13、线路综合保护装置1的C14引脚、线路综合保护装置1的C13引脚、高压断路器合闸线圈21依次串联后通过微型断路器10与220V电源连接。

近控选择开关12，近控分闸按钮15，线路综合保护装置1的C16引脚，线路综合保护装置1的C15引脚，高压断路器状态开关22，高压断路器分闸线圈23依次串联后通过微型断路器10与220V电源连接。

速断超温过压保护单元17，线路综合保护装置1的C17引脚，线路综合保护装置1的C15引脚，高压断路器状态开关22，高压断路器分闸线圈23依次串联后通过微型断路器10与220V电源连接；所述的速断超温过压保护单元17用于电路的速断、超温、以及CT过电压保护。

220V电源的正、负极通过微型断路器10与闭锁单元24连接，在检测到电路故障时，所述的闭锁单元24用于闭锁高压断路器2，防止高压断路器2闭合于故障状态而造成事故的发生。

冷冻泵的停机继电器第二常开触点31与中间继电器32串联后接在DC24V电源两端，中间继电器常开触点33与报警电铃34串联后后接在DC24V电源两端，所述的冷冻泵的停机继电器第二常开触点31与冷冻泵的停机继电器第一常开触点16开关状态一致。

制冷机远控开启：合上远控选择开关11，按下远控合闸按钮14，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态。

制冷机远控停机：合上远控选择开关11，当冷冻泵接触器常开触点闭合时，制冷机停机线圈得电，制冷机停机常开触点闭合，此时输出停机继电器线圈得电，此时冷冻泵的停机继电器第一常开触点16闭合，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态。

制冷机近控开启：合上近控选择开关12，按下近控合闸按钮13，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态。

制冷机近控停机：合上近控选择开关12，按下近控分闸按钮15，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态。

一种应用于上述矿井降温系统安全保护电路的控制方法，包括以下步骤：

(1)合上远控选择开关11，按下远控合闸按钮14，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态。

(2)合上远控选择开关11，当冷冻泵接触器常开触点闭合时，制冷机停机线圈得电，制冷机停机常开触点闭合，此时输出停机继电器线圈得电，此时冷冻泵的停机继电器第一常开触点16闭合，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态。

(3)合上近控选择开关12，按下近控合闸按钮13，高压断路器合闸线圈21得电，高压断路器合闸，制冷机运行，此时高压断路器状态开关22处于闭合状态。

(4)合上近控选择开关12，按下近控分闸按钮15，高压断路器分闸线圈23得电，使高压断路器跳闸，从而使制冷机停机，此时高压断路器状态开关22处于断开状态。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。