[发明专利]一种井下紧急避险设施用备用电源

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明提供一种比能量高、安全可靠的大容量动力的井下紧急避险设施用备用电源。

为实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案：

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。

本发明与现有技术相比有益效果及优点：

1.本发明备用电源结构紧凑，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.本发明备用电源响应迅速，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.本发明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.本发明备用电源维护方便。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。