摘要：煤矿用隔爆型LED照明灯是煤矿井下的主要照明设备，其可靠的安全性对于矿工的生命安全及国家财产有着至关重要的意义。本文介绍了煤矿用隔爆型LED照明灯在国内与国际标准体系中存在设计差异，使煤矿用隔爆型LED照明灯在设计上更加完善，以满足国内外不同的国家对煤矿用隔爆型LED照明灯的标准要求，从而使中国制造在世界的舞台上大放异彩。
关键词：煤矿；隔爆；LED；灯具
1 引言
随着科学技术的不断发展，以LED作为光源的第四代煤矿用防爆灯已逐渐取代白炽灯、荧光灯、节能灯成为煤矿安全生产中最可靠的照明应用。其寿命长、能耗低、体积小、呈色性好等优点，对煤矿提高安全生产能力、煤矿节能、降低采煤成本有着重大的意义。煤矿用隔爆型LED照明灯是采用隔爆“d”的防爆型式进行设计，通过把灯具中可能点燃瓦斯煤尘爆炸性混合物的部件全部封闭在一个隔爆外壳内，其隔爆外壳能够承受内部点燃源在引起爆炸后所产生的高压、高温，同时通过隔爆外壳的接合面及隔爆间隙进行阻火，使之不能引起壳体外界的爆炸；并且限制灯具的表面温度，使灯具外壳的温度不具备引燃瓦斯煤尘爆炸性混合物的能力，从而对煤矿井下的人员、设备进行保护。
2 国内与国际煤矿防爆电气标准
对于爆炸性环境用电气产品，目前国际上执行的是由国际电工委员会发布的IEC 60079系列标准，国内执行的是由国家质量技术监督局发布的GB 3836系列标准。GB 3836系列标准是根据我国特有的国情，在IEC 60079系列标准的基础上增加了国家差异后，等效编写制定的。
但随着技术的发展，以及版本更新速度等原因，针对在煤矿用隔爆型LED照明灯产品的设计要求也有了较大的差异。尤其在对LED所产生的光辐射对爆炸性环境的影响上也有了新的要求，这方面IEC已经领先于国内以及美的Division防爆系统要求。
3煤矿用隔爆型LED照明在IEC 60079-0：2011与GB3836.1-2010中的技术要求差异
煤矿用隔爆型LED灯具的外壳分为金属外壳和非金属外壳两类。当使用金属外壳时，IEC 60079-0：2011中规定不允许使用质量百分比的总含量超过15%的铝、镁、钛和锆或者7.5%的镁、钛和锆的金属外壳。而根据中国的国情这一要求发生了变化，国内要求煤矿井下采掘工作面所使用的防爆灯具金属外壳不允许使用质量百分比的总含量超过15%的铝、镁、钛和锆或者7.5%的镁、钛和锆的金属外壳，但是对于非采掘工作面的防爆灯具金属外壳，国内规定外壳需采用抗拉强度不低于120MPa，且按GB/T 13813-2008规定的摩擦火花试验方法考核合格的轻合金制成。当采用非金属外壳时，在IEC 60079-0：2011中并没有对材料阻燃性进行明确规定，而在GB 3836.1-2010中则明确要求塑料外壳应按GB/T 11020-2005中规定的火焰垂直试验法（FV法）进行测试，同时要求测试结果不低于FV2级的要求。
根据国内煤矿实际工况环境的要求，国内对防爆电气设备整机增加了交变湿热的测试。常见的矿用防爆灯具应能通过严酷等级为温度+40℃、周期12d、湿度93%的交变湿热试验。同时对于金属外壳的接线空腔，国内强制要求空腔内表面涂耐弧漆。
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4煤矿用隔爆型LED照明在IEC 60079-1：2011与GB3836.2-2010中的技术要求差异
除IEC 60079-1：2010的规定外，GB 3836.2-2010对煤矿I类隔爆型电气设备增加了下述要求，对于外壳容积不大于2 000cm3的隔爆外壳，可采用非金属材料制成，但是不允许直接在非金属外壳上制作紧固用螺纹。这一要求也使得部分国外企业用非金属生产的灯具外壳在出线口处不符合国内的防爆要求。同时，GB 3836.2-2010规定用于采掘工作面的电气设备在使用隔爆的防爆型式时，其金属隔爆外壳外壳只允许采用钢板或铸钢，只有在其装配后不受外力冲击或容积不大于2 000cm3的外壳，可以使用牌号不低于HT250的灰铸铁。对于安装在接线腔内部的接线端子的电气间隙和爬电距离应符合GB 3836.3-2010或IEC 60079-7：2015的要求。
5 国内与国际煤矿用隔爆型LED灯具引入方式的差异
防爆电气产品的引入方式包括两种：直接引入和间接引入。其中直接引入方式的要求已在GB3836.2-2010中明确规定：a)正常运行时不产生火花、电弧危险温度；b)电气设备的额定功率不大于250W，且电流不大于5A。对于目前国内市场上的煤矿隔爆型LED灯具，如不经过辅助技术的处理是很难达不到以上要求的。
关于间接引入方式通常包括连接隔爆型接线腔“Ex d”、连接增安型接线腔“Ex e”两种。在使用隔爆型接线腔作为间接引入方式时，应注意与主腔之间的连接方式，可以使用圆柱隔爆面、螺纹隔爆面或者浇封隔爆面。当使用浇封隔爆面时，应注意浇封剂的选择，使其性能能够承受相应的工作温度要求，避免因COT不达标而发生传爆。同时，在后续的内部点燃不传爆测试时，应使用浇封后的样品进行测试，模拟爆炸环境，确保引入方式的可靠。在使用增安型接线腔作为间接引入方式时，接线腔与主腔之间的连接多采用浇封的连接方式，在控制电气间隙和爬电距离的同时，保证外壳能打达到IP54的国际防护等级。需要特别注意的是在煤矿防爆电气产品中，增安型接线腔作为间接引入方式在国际上通常的做法，但是在中国是不允许的。这是因为在中国的煤矿井下，增安型“Ex e型”是不被认为完全可靠的。这也是国内和国际在引入方式上最大的区别。随着采矿技术的发展，以及国内煤矿安全管理模式的日益先进，这一差异终将会被取消。
6结束语
综上所述，通过对IEC标准与GB标准的分析，我们明确了煤矿用隔爆型LED照明灯在国内外对设计与检测的不同要求，这更加有助于企业节约设计成本，避免重复研发的情况发生，并且能够在竞争激烈的市场中抢得先机，缩短认证周期，第一次时间将产品推向市场。
参考文献
[1]Carleton, F.B., Bothe, H., Proust, C., and Hawksworth, S., Prenormative Research on the Use of Optics in Potentially Explosive Atmospheres, European Commission Report EUR 19617 EN, 2000.
[2]吴长康. 隔爆型灯具的防爆外壳. 电气防爆. 2010.4.
[3]戴强,李晓原. 矿用隔爆兼本安型LED照明灯的应用分析. 中州煤炭. 2013.12.
作者简介：
郭继毅 (1982-), 男,2005年毕业于沈阳化工学院信息与工程学院，工程师，三一重型装备有限公司，从事防爆电气研究。
论文作者:郭继毅1,马进2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/18
标签：煤矿论文; 外壳论文; 照明灯论文; 灯具论文; 接线论文; 方式论文; 国内论文; 《电力设备》2018年第14期论文;