煤矿用隔爆型多功能无高压触点电容式发爆器.pdf

产品 娥 煤矿 用 隔爆 型 多功 能 无 高压 触 点 电容 式发爆 器 Mu l t i f u n c t i o n No Hi g h Vo l t a g e S wi t c h S e c u r e me n t Ca p a c i t o r Co a l Mi n e Ex p l o d e r 淮南师范学院 安徽淮南 2 3 2 0 0 1 廖晓纬 【 摘要】 本 文分析 了老式发爆 器的缺 点 ， 给 出一种性 能较 为优 良的新 型发爆 器 电路设 计 。该发 爆 器具 有通路测量、 瓦斯超限闭锁和发爆 3 种功能 ， 实现 了一器多用。 【 关键词】发 爆器多功能煤矿测量闭锁 Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e we a k p o i n t s i n o l d mo d e l s o f e x p l o d e r an d p r e s e n t a n e w e l e c t r o n i c c i r c u i t o f e x p l o d e r , wh i c h h a v e h i g h q u a l i t y a n d h a v e t h r e e f u n c t i o n s o f l o o p wa y me a s u r i n g ， g a s e x c e e d i n g s h u t d o wn a s we l l a s e x p l o d i n g ． Ke y wor d s Ex p l o d er Mu l t i f u n c t i on Co a l mi n e Me a s u r e Shu t 1 引 言 发爆 器 是一 种 能引 爆 电雷管 的 工具 ，广泛 应用 于 军工、建筑 、水利 、铁路、隧道施工和地质部 门，在 煤矿 中的应用也有近百年的历史 。由于使用环境恶劣 ， 特别是井下存在瓦斯爆炸的危险，煤矿用发爆器较其 他部 门的要求更高 ，除电气线路及技术参数基本一致 外 ， 还 必须 按 国际标准满 足爆 炸环境下 的 防爆 要求 ， 设 计电路时既要符合安全火花 的要求 ，又要对雷管通 电 时 间进 行严格 限制 6 ms 。 以前我 国煤矿大量使用 6 0年代初期设计 ，由机械 式毫 秒开关 控 制 限时 的 电容 储 能式 发爆 器 ，虽 然 电路 简单 ，但使用 中发现存在以下缺点 高压触点易电弧 烧 伤 ；接触 不 良 ；漏 电 ；机 械老 化致 使 限时不 准 。本 文介绍的发爆器设计是针对 以上问题 ，采用无触点高 中国仪器仪表 2 0 0 3 ． 1 1 压开 关 ，集过 压 、瓦斯 浓度超 限 闭锁及 爆破 回路 通路 测量于一体的新型发爆器。 2老 式 电 容式 发 爆 器 典型电路如图 1 所示。 发爆器由晶体管变流器、 整 流器、 电压显示器及转动式机械毫秒开关等元器件组成。 1 发爆准备阶段 先将毫秒开关置位置 I，接 通变流器电源 ，晶体管 T 、 R 。 、 R 及脉冲变压器构成的 自激振荡器起振 ，变压器 B通过次级输出的脉冲电压 经 二极管 D半 波整流 后给 电容 C。 充 电 ，当充 电 电压 达 到定值时氖泡 N亮。 2发爆 过 程 放松 手柄 ，在 弹簧 力 的作用 下 刀 臂 经过位置 Ⅱ 放炮 停 在位置 Ⅲ 泄放 。C 。 上 的 电 能通过触点 Ⅱ向爆破 回路输 出，引爆 电雷管。开关处 在位置 Ⅱ的时间要求6 m s ， 这是因为爆破 回路的瞬时 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 漆 品滴斌 电压 达千 伏 以上 ，瞬 间 电流达 数安 培 ，若 超 时则 容 易 引起 瓦斯爆 炸 事故 。 当开 关到 达位 置 Ⅲ时 ，C 上 的剩 余电荷通过 R 迅速泄放 。 图 1老式 电容 发爆 器 电路 图 3新型发爆器工作原理 电路如 图 2所示 。 器 G 先 导通 ，触发 晶闸管 S C R 导通 ，使 C 上 的电能 通 过外接 电雷 管 回路放 电 ，进行 爆破 ，同时 电源 接通 的信 号经过 T 4 、R 、C ， 、G 构成 的延 时 电路 ，延 时 4 ms 左 右触发 S C R 导通 ， 使 C 上 的残存 电荷迅速 泄放 。从 变压 器 的 3 ～ 4端 口取 出部 分 电压 经 整流滤 波后提供 晶 闸管作 为触 发 电流 。用 电池 作 为延 时 电路 的电源 ，可 提高延时精度。 光电耦合器实现了两组 电源的电隔离。 3 瓦斯 超限闭锁 二 极管 D， 、D 构成或 门 。当气敏元件 Q M 接 触瓦 斯时 ，A 点电位上升。若 出现瓦斯浓度超限 ，T 1 由截 止 变为饱 和 ， 通过 D 使 I C第 2脚 高 电位 ，强迫 自激振 荡器 停振 ，同时 由 L E D 显示 。只有 当发爆 点瓦斯 浓度 低于规定值时 ，A、B两点同时处于低电位 ，I c工作 ， 图 2新 型发爆 器 电路 图 1 充 电及过 压保 护 功率开关集成电路 T WH8 7 5 1 和脉冲变压器 B等元 器件构成变流器。当微动开关 K置位置 I 时 ，自激振 荡器起 振 ，在 B的次级 3 ～ 5端 口得 到高压 脉冲 ，经 D 整流后 给 电容 C 。 充 电 ，在 C 。 上 可得 1 0 0 0 V 左 右 的高 压。 当 C 上的 电压充 到设 定值 时 ，稳 压管 w 击 穿稳 压 ，氖泡 N点亮 ，从 R 上取 出样本 电流送 T 基 极 ，使 T l 饱和 ， D 导通 ， I c第 2脚高电位 ，致使振荡器停振 ， 防止 了充 电电压过 高 。 2 发爆触发 微动开关置位置 Ⅱ，自激振荡器断电，光 电耦合 发爆器才能输 出 能量 。调整 R R 可设 定 产 生 闭锁动作所对应 的瓦斯浓 度值 。 4 爆破 回 路 通路 的测量 由晶体管 1 r 3 等元件构成电雷 管 通 路 测 量 电 路 。外 负载 由几 十至几百个电雷 管 串联而 成 ， 作 为 T ] 基极 偏置 的一部 分 ，通 路时 T ， 导通 ，L E D 亮 ；断路 时 rr 3 截 止 ， L E D 不亮 。R R R 为限流 电阻 ，防止测量 时爆破 回路的电流值超过电雷管的安全电流。 4 结 论 本发爆 器 满 足爆炸 性环 境 用 防爆 电气设 备本 安型 电路和电气设备的国家标准 ； 采用无触点高压开关 ， 使 安全性和可靠性都较高 ，且降低了仪器的维修率 ；用 功率开关集成电路取代晶体管作为功率开关 ，使 自激 振荡器易起振 ，频率调节范围大 ， 提高了受控灵敏度， 具有过压保护 、 瓦斯检测 、 爆破回路通路测量等功能。 中国仪器仪表 2 0 0 3 ． 1 1 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全