矿用防爆灯具主体结构设计

[摘 要]煤矿井下使用最多的防爆灯具非矿用隔爆荧光灯具莫属，但一般的防爆荧光灯具大部分都有照度低、光效低、灯管寿命短、维修量大、必须停电才能进行维修等问题，导致无法杜绝井下带电检修的违章操作。为应对这一情况，设计一种体积小、重量轻、照度高、寿命长、安全性好的防爆灯具，并对灯具的光源、镇流器与总体防爆结构的设计进行了论述。

[关键词]矿用防爆灯；光源；镇流器；防爆结构

中图分类号：TG831 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0250-01

1 矿用防爆灯具主体结构设计思路

（1）光源的设计

灯具核心部件就是光源灯管。通常巷道的高度一般在3m到4m之间，假如要保障对工作场合均匀的普遍照明，灯具的设置必须要尊崇一定的规律，而非过分追求每个点的高照度，是要保证给巷道和整个工作场合带来足够的照明，灯具光源的使用寿命必须够长。所以，井下照明灯具的光源的最基本要求就是：有充足照度，光色好；节能、价格便宜；性能稳定、寿命长。

防爆灯具利用较多的光源有3种：白炽灯、荧光灯、钠灯。白炽灯价格便宜、结构简略，但照度与光效偏低、利用寿命短、维修量大、能耗较大是其较为突出的缺陷。钠灯照度高，机能不变，但用电量大，制造本钱高，因为井下巷道高度和宽度大多在3米到4米之间，没法充分发挥其应照明的面积，要想获得均匀的照明效果，还需保证必然的安置密度，与其相对应的照明体系安置像电缆截面必须与照明综合保护装置的投入将大幅上升，在矿井井下，巷道、峒室、采掘工作面几乎所有工作场所都需要照明布置。照明设施的投入和使用成本要符合经济性原则；否则将导致矿井生产成本增大。综上所述，我们认为荧光灯是较为合适的选择。

长久以来，20w防爆灯具是矿山用的最多的防爆荧光灯具，也叫传统灯具。普通20w直管形灯管是此灯具的所用光源，一种低压汞蒸气放电灯。它的大部分光是由放电所产生紫外线来激发管壁上的荧光粉涂层而产生的。因这类灯管较为廉价、性能稳定，所以被越来越多的使用在矿用防爆灯具上，不过由于对井下照明要求的越来越高，此类产品也暴露出了寿命短、照度低、体积大等缺点，所以人们还在寻找更适合矿井要求的防爆灯光源。

单端型荧光灯所使用的是细管型结构，灯管内壁通常涂有2层荧光粉，第1层为卤磷酸盐普通荧光粉，与管壁之间接触，以确定色温；第二层是混入稀土金属的三基色荧光粉涂层，可以确定灯的显色指数。与普通荧光灯相比，三基色荧光灯拥有更高的显色指数与光效，而且体积小、寿命长，更易于制成优质的防爆灯具。

（2）电子镇流器的设计

灯具的心脏就是镇流器，其性能关系到灯具的质量。一般的20W防爆荧光灯具采取电感式镇流器加启辉器作为灯具的稳流和启动附件。其优点是使用寿命长。但这类镇流器体积庞大而且本身功耗很高，有噪音，会使荧光灯呈现频闪；因电感镇流器是应用自感电动势发生高压使灯管启动工作的，在井下，电压呈现变化时，尤其是电压太低时，完全无法正常启动。另外，将节能型灯管选作防爆灯具光源后，因节能灯管的管压大大超出了直管20w荧光灯的管，而我国矿井照明电压为127V，早已不适用于电感镇流器的工作原理，所以只能将其当作防爆灯具的电气附件使用。

电子镇流器的优点非常突出。因为荧光灯交流供电频率从50Hz增加到20kHz以上，光输出有所提高，消除了频闪，提高灯具光效；功耗小，通常都不超过2W，而电感镇流器在127V电压中有时自身耗能会超过8w；灯具的功率因素也会有较大提高，将电感式镇流器的功率因素从0.5～0.6提升至0.9以上，此外，电子镇流器还有轻便、零闪烁、无噪声、能在电压过低时启动的优点。

（3）防爆灯具外壳结构的设计

灯具分为3个隔爆腔：镇流器腔、光源腔、启辉器腔。光源腔居中，外部有一层保护网，保护网的两端用螺钉各与一个防爆腔相连。镇流器腔、启辉器腔上都有一个隔爆结合面，由6对螺栓固定，便于灯管的更换与灯具的维修。电气上的连接路线为：电源通过灯具一端的引线机构连接至镇流器腔内，再通过穿线管越过光源腔进入启辉器腔内，也就是说电源涉及到三个隔爆腔，并都有导线相连。不过我们发现，这种结构的灯具在使用中仍然有安全性能等方面的缺陷存在。

安全性能上的不足有：灯具有3个隔爆腔、2个防爆结合面，尽管灯具的两端都依照国家标准（GB3836―2010）规定贴有“严禁带电开盖”的警告牌，而中间的光源腔两端却是用螺钉从外部紧定的，完全能够使用工具拆卸的，而此处并没有也不会到处设置警告牌。在灯具工作时拆下任一部件，灯具就会丧失防爆性能。另外，对任何一盏灯具进行维修时都要关闭一个照明综合保护装置控制下2000至3000m距离内全部灯具的电源，也就是说维修人员需要来回走几千米的距离来进行对灯具的维修，每盏灯具的修理都要尊崇停电后检修的原则，这种产品设计上的缺陷，是屡次出现矿井井下违规检修灯具的首要因素。

2 防爆灯具的特点

内装插卡式防爆灯具在结构上和传统灯相比有很大变化。它把灯具使用中不易受损的部件像引线机构、接线座等融为一体，称作电源主体；再把容易损坏的部件像灯管、电子镇流器和光源腔等部件也融为一体，被称作工作主体；两主体间没有导线去连接，而是用1个卡口快装式的防爆结合面和闭锁螺钉进行连接固定。整个灯具只有1个隔爆结合面、2个隔腔，灯具除了唯一的一个隔爆结合面能够打开之外，灯具在工作时其余附件都不能进行拆卸，隔爆结合面不再使用螺栓联接，改为用一种带有防松装置的卡口快装结构，此结构不仅将灯具的拆装简化，还能运用此结构的闭锁进行带电检修。

可带电检修功能的实现方式为：将1对带有弹性的导电插销置入工作主体中，两主体旋卡到位时，弹性插销与接线座导通，即可点亮灯具，拧紧闭锁螺钉灯具即正常工作。在对灯具进行维修时，只要将闭锁螺钉松开，旋下再将两主体拆分，这时，在外的接线座刚好能够让接线座上的旋盖封住，从而可以轻松地对工作主体进行维修。

3 结语

（1）采用新型的H形单端节能荧光灯管作为灯具光源，具有功耗小、光效高、寿命长、体积小等优点；（2）设计使用的电子镇流器具有功率因素高、电磁干扰小、电压波动适应范围宽、性能稳定可靠等优点；（3）设计的内装插卡式结构具有安装维修方便，能不停电检修等优点。

参考文献

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