隔爆型多功能支架燈的研究與應用

隔爆型多功能支架燈的研究與應用
薛玉專1 陳先昱1 許稼熙2 張兆勇1
【1-煤炭科學研究總院南京研究所，江蘇 南京 210018；2-徐州礦務集團公司機電處，江蘇 徐州 221006】
摘　要 本文所介紹的隔爆型多功能支架燈，通過五芯電纜與采區電控開關配套使用，具有環境照明、信號聯絡和就地控製停機等功能，是《煤礦安全01manbetx 》對綜采工作麵所要求的必備裝置之一。該產品在徐州礦務集團公司旗山煤礦和山西省馬堡煤礦首次應用並獲得成功。
關鍵詞　照明裝置　隔爆型　綜采工作麵　支架
與世界采煤業發達的國家相比，我國綜采工作麵的照明條件是比較落後的。為保證安全生產、改善工作環境，《煤礦安全01manbetx 》第473條規定了綜合機械化采煤工作麵必須要有足夠的照明，且照明燈間距不得大於15m；同時第72條又要求：采煤工作麵刮板輸送機必須安設能發出停止和啟動信號的裝置，發出信號的間距不得超過15m。目前，能同時具備照明和信號功能、滿足隔爆要求並適合井下綜采工作麵特定場所使用的產品，在市場上還不多見。隨著我國煤礦機械化程度的不斷提高，特別是綜采技術推廣普及以後，努力改善綜采工作麵的作業條件，確保煤礦安全高效生產，已經被越來越多的煤礦現場和科研單位所重視。
根據需要，現專為綜采工作麵研製了一種以環境照明為主，兼有信號聯絡、就地控製停機（該功能對處理突發02manbetx.com 很重要）的多功能支架燈。該燈的研製成功為進一步改善綜采工作麵的作業環境、確保安全生產提供了良好條件。
1 技術方案
1.1設計原則
①首先滿足使用功能，即照明、信號、就地控製係統停機；
②現場維修一定要方便，應具備故障檢測功能；
③符合瓦斯礦井采區工作麵選用條件，防爆型式為礦用隔爆型；
④操作簡單，工作可靠，無故障時間保證在3個月以上；
⑤長期工作製。
1.2 電氣係統工作原理
隔爆型多功能支架燈的基本工作原理如圖1所示。其中L1、L2為照明電源線；L3、L4為係統控製線；S1為多功能支架燈主腔(透明罩)的開蓋斷電閉鎖開關；S2為係統緊急斷電控製開關；S3為信號打點按鈕開關；S4為供電線路故障檢測開關。




圖1 電氣原理圖
當燈具蓋開啟時，S1的1、2、3、4點均斷開，燈管斷電符合防爆要求。按動S2則5、6、7、8點均斷開，通過L3控製供電櫃切斷整片電力電源，實現應急斷電。按動S3則9、10點接通，將L4與地線SL短路，通過L4控製電源櫃切斷電源，燈滅，放開S3則燈亮恢複，操作時間間隔的長短不同組合，按約定實現傳遞信息及聯絡的目的。按動S4則11、12點接通而13、14、15、16、17、18點斷開，L4通過電阻及二極管連通至地線，可檢測前方線路的故障點，依次類推，可逐步分段排查故障。
1.3 主要技術參數
（1）型式：礦用隔爆型
（2）額定工作電壓：照明回路：AC127V ；控製回路：AC36V
（3）燈管功率：35W、70W兩種
（4）光源光效：65Lm/w
（5）燈管壽命：15000h
（6）信號方式：燈光閃爍（間隔0.5s）
（7）引線電纜直徑：26mm
（8）引線裝置：M42壓緊螺母式
２　結構設計
多功能支架燈結構見圖2。

(1-恢複按鈕；2-紅色拉手；3-過渡法蘭；4-急停開關；5-殼體； 6-鎮流器；7-燈管；
8-反光罩；9-燈座；10-透明罩；11-信號開關；12-襯墊；13-開蓋閉鎖開關；14-信號按鈕)
圖2 多功能支架燈結構圖
2.1 外形構思
井下綜采工作麵是一條狹長低矮的不規則空間，外觀尺寸應盡量考慮呈扁平狀，降低高度，減少厚度，以利在支架頂梁上吊掛安裝。
2.2 殼體結構
防爆殼體分主腔和接線腔兩部分。主腔內裝有開蓋閉鎖開關、信號開關、急停開關、故障檢測開關和高壓鈉燈燈管及附件等。除開蓋閉鎖開關以外，每個開關的觸點均通過具有防爆結構的操作杆在殼體外部控製。
接線腔內布置兩排JF6-660接線端子，接線空間盡量放大，以方便檢修維護。電纜引入裝置采用標準A4規格的壓緊螺母式結構，按φ26mm電纜外徑特製加工內孔，通過引入裝置型式試驗，符合防爆標準的夾緊密封要求。
透明罩為8mm厚的鋼化玻璃用模具壓鑄成型，外加網罩保護，具有一定的防磕碰能力。
防爆殼體的法蘭結合麵均采用沉孔內六角螺栓固定，整齊、美觀，符合特殊緊固件要求。
2.3 急停開關和信號開關
急停開關和信號開關是兩個與安全有關的重要部件，為了更換方便，應將其設計成各自獨立的單元。在材料選擇上要考慮防止因隔爆麵或操作杆表麵鏽蝕而影響動作的可靠性，兩個部件外殼均用黃銅鑄造成型，運動件（操作杆）采用不鏽鋼製造。
３　實際應用
新研製的隔爆型多功能支架燈先後在徐州礦務集團公司旗山煤礦和山西省馬堡煤礦投入使用，效果良好。
3.1　實際使用的工況條件
旗山煤礦從2004年1月起在1124綜采放頂煤工作麵使用，與原西德進口設備配套。使用環境惡劣，工作麵潮濕，有瓦斯、煤塵, 粉塵濃度大,頂板破碎,產品有被砸、碰、衝擊等危險因素。
多功能支架燈的安裝形式為貼工作麵支架頂梁吊掛安裝，共安裝了15台,其中9台為功率35ｗ的, 6台為功率70ｗ的。工作方式為連續工作製。直到現在，它們仍在正常使用。
山西省馬堡煤礦從2005年1月起在1501采煤工作麵使用,工作麵全長150m，與ZFSB-4000/17/28型國產液壓支架配套,由照明綜保供電,通過BQD15-400A雙速開關遠控停機。使用環境也很惡劣，工作麵潮濕，有瓦斯、煤塵,頂板破碎、不穩定。
多功能支架燈的安裝形式相同。每9個支架跨距布置一台，整個工作麵共計安裝13台功率為35W的多功能支架燈。工作方式也是連續工作製。直到現在，它們也仍在正常使用。
3.2 應用效果
經旗山煤礦和馬堡煤礦井下實際使用後，現場評價認為，該產品具有以下幾個特點：
① 一燈多用 本產品集三種功能於一體，結構緊湊，綜合性強。尤其是作為一種應急手段，遇到特殊情況需要處理時，工作人員隻要在任意一台產品上拽下急停開關的拉手，即能夠就地實現控製係統（整個工作麵）緊急停機，由此大大提高了現場的安全防護能力。
② 亮度大，壽命長　本產品係雙管芯高壓鈉燈，最大優點是配備的照明燈管比原來使用的燈具亮度大、壽命長。兩個礦下井共使用了近30台，在惡劣的環境中連續平均工作時間都已在一年以上，且目前仍在正常使用中，既節省了材料消耗，又減少了維護工作量，經濟效益顯著。
③ 維護方便 井下采煤麵是一條狹長的工作空間，沿線布置的每一台設備如果出了故　　　
障，排查起來都比較費時費力。本產品內部設置了一套故障檢測開關，采用分段排除、逐步逼近的方法，可準確判斷故障點，快速排除“病灶”。
④ 安裝操作簡單 本產品外觀設計比較合理，整體呈方形扁平狀，能和支架頂梁貼合懸掛，適於在空間低矮的綜采工作麵使用。防爆外殼具有較高的強度，耐衝擊、耐磕碰。其內部電路排列整齊規範，接線空間較大，現場安裝、維修都很方便。
4 推廣前景
目前，我國重點煤礦的采煤機械化程度已達80%以上，其中綜采機械化程度也已達到60%，創百萬噸的綜采工作麵有近百個。若每個綜采工作麵長度平均以200m計算，全國重點煤礦的綜采工作麵需要本產品應該至少在2000台左右。隨著能源需求形勢的發展，這一數字將會不斷擴大，因此本產品推廣前景廣闊。
該產品目前已通過國家煤礦安全監察局組織的技術鑒定，並獲實用新型專利。

第一作者簡介　薛玉專　男，1955年出生。1977年畢業於焦作礦業學院機電係。現在煤炭科學研究總院南京研究所從事科研工作，高級工程師。並任江蘇省煤炭學會技術谘詢委員會委員。郵政編碼：210018

（收稿日期：2006-01-04；責任編輯：周正行）