【照明熱點大家談】 工礦燈-防爆燈詳解及應用實例

2021-02-25 廣東省光電技術協會

主講人簡介:

  遲榮武,深圳市日鋒電子有限公司產品推广部總監,廣東省光電技術協會會員、深圳市照明學會照明專家,二級機電建造師,2008年奧運會北京理工大學排球比賽館照明設計師,獲得過20多項專利,獲得過國家科技創新獎,是國內首批高鐵LED隧道燈的供貨單位的設計師。

  目前在從事智能感應照明、消防應急照明的產品推廣工作,最新開發的紅外感應開關、吸頂燈、應急燈三合一燈具產品,獲得了消防認證,正在做市場推廣設計工作。早期在海洋王與雷士照明做工業與市政照明產品的研發、設計、施工。對防爆燈具的研發與市場比較熟悉,在石油石化、煤礦、電廠變電站、冶金、鐵路、體育場館方面有產品與市場應用經驗。

  又到了每周四晚的【照明熱點大家談】,在本周,我們邀請到了深圳市日鋒電子有限公司產品推广部總監遲榮武先生為我們分享話題:工礦燈-防爆燈詳解及應用實例。工礦燈-防爆燈是一個潛力很大的市場,希望這次的大家談能為各位帶來啟發。

  大家好!今天跟大家共同交流一下《工礦燈-防爆燈》基本內容。先自我介紹一下,我在海洋王工作8年、雷士工作5年,一直在做市政與工業的產品開發應用等等,包括2008年奧運會,中國品牌燈具應用在奧運會比賽場地,這也是目前是第一家也是唯一一家成功的。還有一些軍品的開發,包括裝甲車的標準組合燈具、軍艦艦載燈具、直升飛機的探照燈、槍夾燈、神州的航天員隨身燈具等等的開發。

  2014年年底雷士變動之後,我離開雷士,一直沒有怎麼參與照明活動,現在在綠鋒照明做產品推廣總監,公司的第一批產品在今年1月份才通過消防認證,第二批產品預計在今年6月份過認證,主要是聲光控、雷達、紅外等感應照明,還有消防應急產品,包括智能辦公與智能工業照明產品的開發,這塊工作剛剛從事,時間比較短,還沒有應用的案例與產品的深入了解,希望在以後的時間內能夠有機會交流。

  工礦燈大家都比較熟悉,開始今天講的可能與大家認識的不太一樣,有所差異,另外,這幾年沒有怎麼做這方面,很多技術也有所差異,希望理解。

  今天主講為三部分:1、工礦燈;2、防爆燈;3、防爆燈產品實例介紹。

  參加過一些企業的年會,都在討論工礦燈的市場比路燈還要大,利潤要高。防爆燈的應用有門檻,客戶都是央企,價格高,產品單一,用量大,一個中海油基地需要多少億的燈具,一個煤礦井下需要幾千萬等等。這些都是現實存在的,當然產品的開發難度還是存在的,特別是一些基礎的基本工藝與材料,比如不鏽鋼自攻螺釘,防鬆脫螺釘,E40 燈口等等。一個防爆結合面的機加能夠100%的做到要求的廠家很少,除了加工的工藝,我們的鋁錠原材料,壓鑄的環境要求,製作工藝等等。

       在工作場所為了工作而配備的燈具稱為工作燈具。


  我們現在很多單位正在開發的工礦燈等等都屬於這個範疇,他們的功能都比較簡單,能夠在這個惡劣環境下、規定的工作時限內、實現要求的工作功能,也就是很多廠家宣傳的可靠性與一致性。

       工礦燈有別於日常生活中的生活用燈和亮化工程的洗牆燈。 

1、使用環境不同:

   灰塵大:很多燈具使用一段時間,退回的時候,基本上可以跟煤堆裡面掏出來一個效果,所以很多燈具的形式實驗測試都在理想狀態下測試,但是工礦燈的應用環境特殊,在灰塵積累之後的溫度測試、防水測試更為困難。

  潮溼:很多電廠的工作段位,滴水、蒸汽長期存在,燈具防護最低Ip65,並且還有很大的一個難度,同時這些潮溼氣體與蒸汽都具有一定的腐蝕性,對燈體、螺釘具有一定的腐蝕性。

  腐蝕性氣體多:有的產品開發的PC透明件,使用一段時候之後,莫名其妙的晶狀顆粒化,目前鋼化玻璃是LED照明最佳的選擇,玻璃透鏡在鋼化環節目前還有一定的技術難度,但是還是一個最佳的選擇。外殼處理採用壓鑄鋁之後,很多廠家在開發陶瓷保護技術。

  

  震動劇烈:大型機械工作,震動比較大,推薦採用M4螺釘或者之上,必須帶有彈墊,很多廠家沒有注意,產品應用之後,使用了幾個月,元器件脫落或者失靈,造成客戶很大損失,其中包括導線的接頭燙錫之後容易斷裂,導致燈具失效。

  LED結構件與振動源共振導致某些部分的損壞,LED燈具拉伸鋁外殼在長期震動下工作,容易撕裂破損等很多問題,早期的400W金滷燈工礦燈,買的太薄的外殼,壓鑄外殼整體斷裂脫落下來,所以很多工礦燈要求帶有保護鏈,很多傳統光源在震動之後鬆脫,導致燈口燒焦失效,所以才有鋼絲固定光源做法都有出現。

  溫度高:有高溫源,熱蒸汽,與IP防護綜合一起來看,燈具的關閉之後負壓造成的漏水、或者鋼化玻璃爆炸情況時有發生。早前的400W投光燈採用5mm厚度的鋼化玻璃,在燈具工作一段時候關閉之後,肉眼可以看到透明件有明顯的變形動作。

  衝擊大:工作中的機械碰撞、沙粒衝擊、還有部分工人的洩憤等等行為,很多燈具上面帶有不鏽鋼防護網,也是應用解決的一部分,但是玻璃的鋼化是非常重要的,工礦燈必須要考慮人為的破壞因素,有很多移動燈具,更為要考慮這條。

  電壓波動大:有大型電機等等,電壓波動大,早期的金滷燈經常發生斷電行為,部分場所的工作電壓特殊,安全電壓,煤礦的特殊電壓等等。

2、使用的時間不同:

  很多燈具都是24小時在不間斷的工作,或者由於工作位的原因,每天多次啟動等等。

3、產品的可靠性要求不同:

  在很多重要的工作場所,比如煤礦井下,一次停產維修的費用都是幾百萬級別,所以他們較少會採用新品牌燈具來做現場測試,付出的代價太大。

  鹽田國際的碼頭,高杆燈與岸吊燈具的一次斷電,工人需休息半個小時等燈具再次重新點亮,嚴重影響工作效率。

  所以說很多工礦燈不是靠低價,比較關注質量。


4、產品的使用要求不同:

  工業場所眾多,要求各不相同。很多人認為的工礦燈應該是這個樣子:

  那麼說工礦燈市場主要是哪些產品?我按照以前的慣例做了個簡單的排列:

(一)爆炸性物質的分類、分級和分組

  1、爆炸性物質可分為3類:
    Ⅰ類:礦井甲烷;
    Ⅱ類:爆炸性氣體混合物(含蒸汽、薄霧);
    Ⅲ類:爆炸性粉塵(含纖維);

 

  解釋一下:一類主要是煤礦,二類是我們常說的石油石化防爆燈。今天又重點講解石油石化防爆燈,煤礦產品比較單一,門檻比較高。

   2、爆炸性氣體的分級和分組:
   爆炸性氣體在標準實驗條件下,按其最大實驗安全間隙(MESG)和最小點燃電流比(MIC)分級。

 

   2.1 礦井甲烷:
  礦井中的爆炸性氣體甲烷,其最大實驗安全間隙MESG=1.14;最小點燃電流比MIC=1.0,不分級、不分組。

  

  2.2 爆炸性氣體混合物

   2.2.1 爆炸性氣體混合物的分級

      爆炸性氣體混合物按其最大實驗安全間隙和最小電流比,可分為A、B、C三級。

   最小點燃電流比(MIC)為各種易燃物質按照它們最小點燃電流值與實驗值的甲烷的最小電流值之比。

   2.2.2 爆炸性氣體混合物的分組

   爆炸性氣體混合物按其引燃溫度可分為6組。

  為了在爆炸危險環境中正確地選擇電氣設備及設置配電線路,即按照不同的危險區域,選用防護程度不同的電氣設備及線路,《爆炸和火災危險環境電力設計規範》劃分了爆炸環境中的危險區域分區。

  1、爆炸危險環境的分類:爆炸危險環境按爆炸性物質的形態分為:氣體爆炸危險環境和粉塵爆炸危險環境兩類。

  

  2、爆炸性氣體環境的分區:爆炸性氣體環境,根據爆炸性氣體混合物出現的頻繁程度、持續時間和危險程度進行分區。亦即根據爆炸性氣體混合物是連續出現或長期出現或是短期出現的不同情況進行分區。 

  爆炸性氣體環境分為3個危險區:
  (1) 0區:連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境;
  (2) 1區:在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境;
  (3) 2區:在正常運行時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境,或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境。


  要根據分區的應用地點來選擇相應的燈具,級別越高,成本越高。

(三) 防爆電氣設備

  防爆電氣設備是按國家標準設計製造的不會引起周圍爆炸性混合物爆炸的電氣設備。

  現行的防爆電氣設備的國家標準是GB3836.1-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第1部分:通用要求》和各防爆型式專用標準。防爆電氣設備種類很多,但照明燈具方面通常選用的防爆型式主要只有以下三種。 

  1、隔爆型防爆電氣設備 

  具有隔爆外殼的電氣設備稱為隔爆型電氣設備。

  隔爆外殼既能承受內部爆炸性混合物的爆炸壓力,也能阻止內部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播。

  隔爆型「d」

  2、增安型防爆電氣設備 

  對於正常運行時不產生火花、電弧和危險高溫的電氣設備,可以採用一些附加措施來提高設備的安全可靠性,從而大大減少火花、電弧和危險高溫現象出現的可能性,使之可以用於爆炸性場所,這種電氣設備被稱為增安型防爆電氣設備。

  增安型「e」 

  3、本質安全型防爆電氣設備 

  全部採用本質安全電路的電氣設備。本質安全電路就是在規定的試驗條件下,正常工作或規定的故障狀態下產生的電火花或熱效應均不能點燃規定的爆炸性混合物的電路。

  本安型「i」 

  4、防爆電氣設備的類別、級別與溫度組別:

  防爆電氣設備按其適用的場所分為2類: 

  Ⅰ類:煤礦井下用電氣設備; 

  Ⅱ類:除煤礦外的其他爆炸性氣體環境用電氣設備。 

  Ⅱ類電氣設備,按其適用於爆炸性氣體混合物的最大試驗安全間隙和最小點燃電流比分為A、B、C三級,並按其最高表面溫度分為T1-T6六組。見表1和表2。

表2   Ⅱ類電氣設備溫度組別,做LED的一定要注意溫度級別,測試時上面有覆蓋,另外主要測試溫度最高點,比如螺釘眼等等,還要至少流出5度以上餘量

  防爆燈的標識必須在燈具上明確的永久的標識出來,大部分都是金屬銘牌,防爆認證號在網上可以查。

  相同的,防爆只要求了外殼,沒有要求電氣。做燈具的可以多考慮下防爆燈,一個珠海的石油基地防爆燈的估算在10個億。

  最後拿一款防爆燈作為作為案例詳細講解一下,這個燈具可以佔據防爆燈市場的60%

額定功率:50/60/80/100/120W(任選)認證的時候取最大功率做認證,向下兼容。

防爆標誌:Ex Ⅱ BT6/T5,在80W的功率下可以過T6,在120W情況下只能過T5

B意味著採用了平面隔爆,C是採用螺紋或者圓柱隔爆。

防護等級:IP66

防腐等級:WF2

輸入電壓:AC220V/ AC110V /DC24V(任選)

發光角度:60°/90°/ 120°(任選)

燈具光效:>80lm/W

功率因數:PF>0.90

環境溫度:-55℃~+60℃

引入裝置:鋼管布線,G3/4″引入口規格,適合Ф8~Ф10mm電纜引入,防爆燈沒有葛蘭接頭,都是再接防爆軟管或者鋼管。

燈具重量:6.3kg

燈具尺寸:317*317*251mm


  1、 防爆技術:兩個防爆腔,光源腔與電源腔,還有電纜引出口,這三個地方是防爆設計的重點。鋼化玻璃的透明件,加強型光源腔體與電源箱體的結構強度,不僅僅實現了燈腔與電氣箱的的防爆問題,同時兼顧了燈具光源與電氣的散熱問題。測試方法,土辦法,通過電纜引出口打水壓,根據容腔體積來計算水壓大小,標準測試,腔內為爆炸性氣體,點燃之後,腔內的火苗不能噴射到外面,所以在機加上,對防爆面的加工要求非常高,平行度要求非常嚴格,不能有渣包、凹點等等。透明件必須採用鋼化玻璃,國內只有幾個少數廠家能夠做好,並且生產合格率比較低。另外一個設計重點就是電纜引出口,可以先買個過認證的標準引出口做設計分析,甚至直接安裝在上面去做認證。

  2、 抗震動技術:光源的固定採用了抗震螺釘固定,燈體上所有固定件均採用抗震結構,在具有強震動的環境中,可以安全工作,解決了傳統燈具的不抗震問題,在一些具有行車、攪拌機、岸橋、船舶等地方都可以安全使用。

  3、 多種配光設計:在不增加成本與技術難度的情況下通過科學的配光設計,對這一個燈具進行了多種配光,實現了聚光燈、投光燈、泛光燈、路燈、天棚燈等多種燈具的配光需求,實現了工礦燈多種燈具統一的問題,對未來工礦燈起到標杆與主導方向的任務。

  4、 先進的LED驅動設計:解決了電磁幹擾、諧波影響等技術難點,達到了可以在工礦場所大規模推廣。

  大致結構如上,做認證需要全套結構圖紙,容腔計算等等,有第一次通過的,第二次說明採用類似結構就好。

  光亞展很多展出的燈具,也做的很接近,外觀為防爆黃的顏色,實際看看防爆接合面與電纜引出口就明白了。

  下面我們看一下防爆燈的實際應用,這裡直接上傳圖片,大家看得直觀一點。

  防爆燈這個領域,市場比較封閉,主要客戶以大型國企為主。防爆燈屬於消耗品,每年替換的量非常大。而且改進的空間也很廣,舉個例子,前面提到的石油石化防爆燈改為軍艦用燈都很方便的。防爆手電方面,也是一個大市場,奧運會北京一次採集就有9個憶,全國各廠統一標準生產。大家不妨著眼於此。

  今天的分享就到這裡,感謝今晚大家的支持。

本文為廣東省光電技術協會原創  

編輯麥霜霖整理

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