一种井下紧急避险设施用备用电源制造技术

本发明专利技术公开一种井下紧急避险设施用备用电源，该电源采用分布式结构，为一个主控备用电源和多个从属备用电源，其主控备用电源包括电源防爆箱和液晶显示模块；电源防爆箱内分电池腔、接线腔、电控腔和开关腔，电池腔内设有电池模块，电控腔内设有控制系统；从属备用电源由电源防爆箱和其电池模块组成，各从属备用电源可以与主控备用电源的电池模块并联，由主控备用电源控制；本发明专利技术能够在矿难发生后外电中断时，迅速切换，为紧急避险设施内的用电负载提供电力。本发明专利技术具有结构紧凑、操作简便、响应迅速、安全可靠，输出接口多，应用范围广的特点，适合在煤矿井下紧急避险设施中应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿井下紧急避险系统领域，具体地说是一种为井下紧急避险设施提供动力的大容量备用电源。
技术介绍
我国是世界产煤大国，由于作业设备和工艺相对落后，各类矿难事故频繁发生，导致煤矿事故死亡人数居世界首位。井下紧急避险设施是在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间，是井下救援的重要组成部分。在矿难发生后外电中断时，井下紧急避险设施的备用电源担负着为避险设施提供动力，维持其继续工作的任务，重要性不言而喻。但由于井下环境复杂，极易发生爆炸，加之紧急避险设施内空间有限，因此要求备用电源安全可靠、比能量高、维护方便或免维护。现有的井下电源均容量较小，体积庞大，且没有安全可靠的控制系统，无法满足紧急避险设施的使用要求。目前尚未发现适用于井下紧急避险设施的大容量动力备用电源。
技术实现思路
为了解决现有备用电源不适用于井下紧急避险设施的问题，本专利技术提供一种比能量高、安全可靠的大容量动力的井下紧急避险设施用备用电源。为实现本专利技术的目的，本专利技术采取如下技术方案:一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于:该电源采用分布式结构，即为主控备用电源和从属备用电源，其中主控备用电源包括电源防爆箱和与其电源连接的液晶显示模块；其中，电源防爆箱内分为电池腔、接线腔、电控腔和开关腔，电池腔内设有电池模块，电控腔内设有控制系统；接线腔内装有本安接线端子和非本安接线端子；从属备用电源由电源防爆箱和其电池腔中的电池模块组成，根据需要可配置相应数量的从属备用电源，各从属备用电源与主控备用电源的电池模块并联，由主控备用电源控制。电源防爆箱电池腔内包括3路温度传感器和电池模块，通过各温度传感器用作多点温度采集，其输出端的多点温度信号送至主控板CPU输入端，电池模块接电源主控板输入端。电池模块采用锂\亚硫酰氯一次电池，该电池模块由各支路的电池组成，每支路的各单体电池分别并联一个二极管，各支路上还增设有电池的保护电路。液晶显示模块为本质安全型式，包括增设了保护电路和光耦隔离模块，外部电源经保护电路限流输出的安全电压分别接至液晶显示屏和液晶模块CPU输入端，主控板CPU通过光耦隔离模块与液晶模块CPU通讯。电控腔内的控制系统包括电源主控板、电源转换模块、本安电源模块、3路本安电源输出模块及2路非安输出端子；外部电源一路直接通过本安电源模块接至液晶显示模块输入端，另一路通过电源转换模块输出的4路电压，其中一路接至电源主控板，另3路输出电压分别与电源主控板输出端3路电压并联，再分别接至3路本安电源输出模块输入端及2路非安输出端子；电源主控板与液晶显示模块互连接，电源主控板输出的一路电压接至本安电源模块输入端。电源主控板主要包括主控板CPU、电流传感器、继电器、隔离模块，其中，各本安电源输出模块输出端A的电压检测信号经隔离模块接至主控板CPU输入端，电池腔中各温度传感器输出端的温度检测信号接至主控板CPU输入端，电池模块输出端一路经电源转换模块接主控板CPU，另一路经电流传感器输出端分别接至继电器的输入端，各继电器输出信号分别接至3路本安电源输出模块输入端及2路非安输出端子，电流传感器前端的总电压信号接至主控板CPU，实现对电池模块输出总电压、总电流及电池腔温度和本安电源输出模块输出电压的实时检测。本专利技术与现有技术相比有益效果及优点:1.本专利技术备用电源结构紧凑，操作简便。针对避险设施内空间狭小的问题，采用分布式结构，为主控备用电源和多个从属备用电源，可以根据用户需要选取相应数量从属备用电源与主控备用电源组合使用；每个备用电源体积小，重量轻，便于安装及搬运。2.本专利技术备用电源响应迅速，安全可靠。通过电源主控板结合其配备的软件不仅能够在外电断电时实现迅速切换，还能对电池进行安全控制，降低了井下作业设备的危险性。3.本专利技术备用电源工作时间长，输出接口多。选用的锂\亚硫酰氯电池是所有防爆标准规定的电池中比能量最高的，可以支持用电设备长时间工作；设有3路本安电源输出模块及2路非安电源模块输出，用户可根据负载电压的大小选择相应本安电源输出模块进行配置。4.本专利技术备用电源维护方便。通过电源主控板设有对信号采集和处理电路，结合其配备的软件能够实现元器件损坏时的故障定位功能，能够通过内部的逻辑判断准确定位出现问题的元器件并将其通过液晶显示屏显示出来，操作人员可直接将问题器件更换而不用自行花费时间排故。5.本专利技术备用电源用户使用方便。控制系统设有电源转换模块、电源主控板及本安电源输出模块，使用户不必给负载另备电源转换模块，而只需把用电设备与备用电源连接好即可。6.本专利技术备用电源应用范围广。本专利技术不仅可以作为井下紧急避险设施的备用电源，还可以作为井下重要设备的电源使用。附图说明图1为本专利技术备用电源整体结构图。图2图1中电池组保护电路原理图。图3为单个井下紧急避险设施用备用电源结构原理方框图。图4为图1中主控板结构原理方框图。图5为图1中液晶显示模块结构原理方框图。图6为本专利技术井下紧急避险设施用备用电源组合使用原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术方案作进一步详细说明。如图1所示，为本专利技术整体结构图。本专利技术是一种井下紧急避险设施用备用电源，该电源采用分布式结构，即为主控备用电源和从属备用电源，其中主控备用电源包括电源防爆箱I和与其电源连接的液晶显示模块4 ;其中，电源防爆箱I内分为电池腔、接线腔、电控腔和开关腔，电池腔内设有电池模块2，电控腔内设有控制系统3 ;接线腔内装有本安接线端子和非本安接线端子；从属备用电源由电源防爆箱和其电池腔中的电池模块组成，根据需要可配置相应数量的从属备用电源，各从属备用电源与主控备用电源的电池模块2并联，由主控备用电源控制。如图6所示，为井下紧急避险设施用备用电源组合使用原理图。每个备用电源为井下紧急避险设施提供7200Wh的电力，用户可以根据电力需求的容量大小，配备多个从属备用电源，受主控备用电源控制；从属备用电源箱内只包括电池模块，各从属备用电源的电池模块和主控备用电源中的电池模块并接。如图2所示，为电池组保护电路原理图。电池模块2采用锂\亚硫酰氯一次电池，该电池模块2由各支路上的电池组成，每支路的各单体电池分别并联一个二极管D2，各支路上还增设有电池的保护电路。电池的保护电路由各支路上串联的二极管Dl和保险丝L组成。所述保护电路的二极管Dl可以防止电池之间反向充电，保险丝L用于为电池模块提供过流或短路保护。如图3所示，为井下紧急避险设施用主控备用电源结构原理方框图。本专利技术电池腔内包括3个温度传感器I 3和电池模块2，通过各温度传感器实现多点温度采集，其输出端的温度信号送至主控板CPU输入端，电池模块2接电源主控板输入端。电控腔内的控制系统包括电源主控板、电源转换模块、本安电源模块、3路本安电源输出模块及2路非安输出端子1、2 ;其中，外部电源一路直接通过本安电源模块接至液晶显示模块4的输入端，另一路通过电源转换模块输出的4路电压，其中一路接至电源主控板，另3路输出电压分别与电源主控板输出端3路电压并联，再分别接至3路本安电源输出模块输入端及2路非安输出端子1、2 ;电源主控板与液晶显示模块4互连接，电源主控板输出的一路电压接至本安电源模块输入端。3路本安电源输出模块输出端经接线腔内的本安接线端子后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于：该电源采用分布式结构，即为主控备用电源和从属备用电源，其中主控备用电源包括电源防爆箱(1)和与其电源连接的液晶显示模块(4)；其中，电源防爆箱(1)内分为电池腔、接线腔、电控腔和开关腔，电池腔内设有电池模块(2)，电控腔内设有控制系统(3)；接线腔内装有本安接线端子和非本安接线端子；从属备用电源由电源防爆箱和其电池腔中的电池模块组成，根据需要可配置相应数量的从属备用电源，各从属备用电源与主控备用电源的电池模块(2)并联，由主控备用电源控制。

【技术特征摘要】
1.一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于:该电源采用分布式结构，即为主控备用电源和从属备用电源，其中主控备用电源包括电源防爆箱(I)和与其电源连接的液晶显示模块⑷；其中，电源防爆箱⑴内分为电池腔、接线腔、电控腔和开关腔，电池腔内设有电池模块(2)，电控腔内设有控制系统(3);接线腔内装有本安接线端子和非本安接线端子；从属备用电源由电源防爆箱和其电池腔中的电池模块组成，根据需要可配置相应数量的从属备用电源，各从属备用电源与主控备用电源的电池模块(2)并联，由主控备用电源控制。2.按权利要求1所述的一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于:电源防爆箱(I)电池腔内包括温度传感器(I 3)和电池模块(2)，通过各温度传感器用作多点温度采集，其输出端的多点温度信号送至主控板CPU输入端，电池模块(2)接电源主控板输入端。3.按权利要求1或2所述的一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于:电池模块(2)采用锂\亚硫酰氯一次电池，该电池模块(2)由各支路的电池组成，每支路的各单体电池分别并联一个二极管D2，各支路上还分别增设有电池的保护电路。4.按权利要求1所述的一种井下紧急避险设施用备用电源，其特征在于:液晶显示模块(4)为本质安全型式，包括增设了保护电路和光耦隔离模块，外部电源经保护电路限流输出的安全电压分别接至液晶显示屏和液晶模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁学庆，刘晓明，刘伟军，王雷，李博，辛荣健，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，江苏新力科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：