一种自动检查爆破网路电阻的数码电容式发包器的研制.pdf

I S SN 1 0o 52 76 3 CN 431 21 5 ／TD 矿业研 究与开发 第 2 5卷 第4期 MI NI N G R D，Vo 1 ． 2 5， No ． 4 2 0 0 5年 8月 Aug ． 2 0 05 一 种 自 动 检 查 爆 破 网 路 电 阻 的 数 码 电 容 式 发 爆 器 的 研 制 杜春 宇 ， 陈东科 ， 王宪法 1 ． 平顶山工学院管理工程系 ， 河南 平顶山市4 6 7 0 0 1 ； 2 ． 北京科技大学土木与环境工程学院， 北京1 0 0 0 8 3 ； 3 ． 平顶山煤业集团公司， 河南 平顶 山市4 6 7 0 0 1 摘要 在普通电容式发爆器的基础上， 研制出了F D一1 0 0 Z 能 自动检 查爆破 网路 电阻的数 码 电容 式发爆 器。该发 爆 器 具有网路全电阻值检测和电源指示功能， 操作简单， 指示明 确 ， 性 能稳 定， 造型 美观 ， 体 积小 ， 重量 轻 ， 工作 时用 电量 小 ， 已获 国家专利。 关键词 电容式发爆器； 工作原理； 性能指示； 技术参数 中图分 类号 T D 2 3 5 ． 2 2 9 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 5 2 7 6 3 2 0 0 5 0 40 0 6 2 0 3 De v e l o p me n t o f a Nu me r i c a l Ca p a c i t a n c et y p e I n i t i a t o r wi t h Aut o m a t i c Re s i s t anc e M e as ur i ng o f Bl a s t i n g Ci r c u i t Du Chu n y u 。 ， C he n Don gk e 。 一 ，W a n g x i a 咖 ’ 1 ．D e p a r t m e n t o f E n g i n e e ri n g M a n a g e me n t ， P i n g d i n g s h a n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ，P i n g d i n g s h a n ，He n n a 4 6 7 0 01 ， Ch i n a ；2 ．S c h o o l o f C i v i l a n d E n v i r o n me n t E n g i n e e ri n g ， U n i v e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y of B e i j i n g ， B e i j i n g ， 1 0 0 0 8 3，Ch i n a ；3 ．P i n g d i n g s h a n C o a l G r o u p C o ．L t d ．， P i n g d i n g s h a n ， H e n n a 4 6 7 0 0 1 ， C h i n a Abs t r a c t B a s e d o n c o n v e n t i o n a l c a p a c i t an c et y p e i n i t i a t o r ，t h e F D 1 0 0 Z n u me ri c al c a p a c i t a n c e t y p e i n i t i a t o r w i t h t h e f u n c - t i o n of a u t o ma t i c all y me a s u ri n g t h e f u l l e l e c t r i c r e s i s t a n c e of b l a s t i n g c i r c u i t h as b e e n d e v e l o pe d，wh i c h i s s ma l l ，l i g h t w e i g h t a n d s i mp l e i n o p e r a t i o n，h as i n d i c a t o r o f e l e c t r i c al s o u r c e，a t t r a c t i v e a p pe a r an c e，l o w p o we r c o n s u mp t i o n an d g o t Ch i n e s e p a t e n t ． Ke y W o r ds Ca pa c i t a n c e t y p e i ni t i a t o r，W o r k i n g p rinc i p l e， P e r f o r ma n c e fi g u r e，T e c h n i c al p a p e rm e t e r 0 引 言 目前 ， 我 国煤矿生产建设的机械化程度不断提 高， 但是由于生产工艺、 设计要求 、 地质条件等方面 的原因 ， 作为传统的作业方法 ， 爆破在当前和今后相 当长的时期 内仍是煤矿生产建设的重要手段之一 。 传统的煤矿用发爆器多为电容式发爆器的系列 产品。这类发爆器在实 际使用 中存在一些缺陷 大 致可归纳为 1 大部分厂家生产的发爆器没有导通测量功 能 ， 致使放炮时有漏炮现象 ， 留下事故隐患 ； 2 超时间充 电击穿发爆器主电容 ， 致使 发爆 器损坏 ， 影响正常作业 ； 3 没有充电指示功能 ， 放炮员不能直观地 了 解发爆器的充电情况 ， 致使发爆器充 电不足而不 能 正常或充电时间过长而被损坏 ； 4 不能检测 电爆 网路 的电阻 ， 因而不符合 国 家对矿用发爆器的要求。 为了满 足煤矿安全生产的需要 ， 山东隆泰矿业 设备有限公司、 平顶 山工学 院和平顶山煤业集 团公 司联合开发研制成功了一种能 自动定量检测电爆 网 电阻值的新型数码电容式发爆器 F D一1 0 0 Z 。F D一 1 0 0 Z自动检查爆破 网路 电阻数码 电容式发爆器是 在原普通 电容式发爆器 的基础上研制成功 的， 与传 统的发爆器相 比， 该新型发爆器增加 了两项新颖 的 功能 ， 即 1 电阻值检查功 能， 放炮前可 自动测量 负载 回路的电阻值 ， 由回路 电阻检测值与 回路电阻设计 值 的偏差可判断是否存 在有联接不 牢固或开路 的 现象 ； 2 电源检测功能 ， 发爆器充电时 ， 绿色指示发 光管会亮， 如果不亮则说明需要更换电池。 此外， 该产品采用微型电器 电子元件 ， 误 差小， 耗 电量小， 电池工作寿命长 ； 与原来的电容式发爆器 相 比， 重量轻 ， 体积小。 1 新型发爆器 的工作原理 新型发爆器的工作原理如图 1 所示。当发爆器 收稿 日期 2 0 0 50 43 0 作者简介 杜春字 1 9 6 7一 ， 女 ， 河南濮 阳县人 ， 副教授 ， 学士 ， 主要研究方 向为安全工程． 维普资讯 杜春 宇 ， 等 一种 自动检查爆破 网路 电阻的数码 电容式发爆 器的研 制 6 3 钥匙扭至充电位置时 ， 晶体管振荡电路起振 ， 经升压 整流将能量储存在 电容器 内， 此时 ， 绿 色 电源指示 亮 ， 指示发爆器在充 电工作状态。当储能电容器电 压达到要求值时 ， 高压电路指示灯 起爆指示灯 红 色起辉 ， 此时若放炮员将操作钥匙旋至放炮位置 ， 则 可起爆 电雷管 。在发爆器输 出起爆 电流的同时 ， 开 关电路接通 4 ms限时机械开关 ， 经小 于 4 ms 短时 间的机械接点 ， 输 出高电位 ， 电容输 出能量 4 ms 后 ， 由泄放 电阻将其残余能量释放。 图 1 发 爆器的工作原理 发爆器电路原理如图 2所示 。当输 出端子接通 放炮网路后 ， 显示器 自动接通 电源 ， 通过 K 、 K 、 K ， 、 K 、 K 自动显示网路 电阻阻值 。若 发爆器在正常工 作状态 ， 当电感线 圈 6为正 极时 ， 电流从 D ，流 向 D ， 从 D 流向 C 3和 C ， C ，和 C 充 电至饱和 ， 另一 路经 D 流向 D ， 然后分别流 向 c 和 c 并使之充 电至饱和 ， 而从 R ， 流向 R 的电流用于确定指示灯 的亮度和发亮时间。当高压指示灯亮后 ， C K ， 、 C K 开关顺时针旋转 6 0 。 ， 经过 4 ％ 0 秒开始放电， 放 电电 流方向为 C K“ 一C K 一 输出端子 ， 同时 C K 孔、 C K 与电源断开。放炮后的 电流方 向为 C K ” 一c KH R 4 一C 3 充电 。 图 2 发爆器电路原理图 2 发爆器 的性能指标和主要技术参数 2 ． 1 发爆器的主要性能指标 F D一1 0 0 Z型发爆器可适用 于有瓦斯和煤尘 的 矿井 ， 其性能指标如下。 防爆形式 矿用隔爆兼本质安全型 E x d [ ib ] I ； 大气压力 8 0～1 1 0 k P ； 引爆 能力 1 0 0发雷管； 脉冲电压峰值 ≥1 6 7 0 V， 取峰值压为 1 8 0 0 V； 允许最大负载电阻 6 2 0 1 康铜丝及铬镍丝 工业瞬发电雷管 ； 电源 高容量 1 电池 3节 ， 开路电压 4 ． 5 V， 短 路 电流 3 ． 7 5 A； 网络 电阻测量 最大电流≤1 m A； 引燃冲量 I8 ． 7 A m s ， ≤1 2 ． 0 A ms ； 供 电时间 ≤4 m s ； 充电时间 ≤2 0 S ； 测量范围 1～1 9 9 9 Q； 外形尺寸 1 5 1 m m X 1 4 5 m m X 6 4 m m 重量 1 ． 4 k g 含电池 ； 外接线缆 分布电感小于 1 mH， 分布电容小于 0 ． 1 F ， 长度不大于 1 0 0 m； 适用环境温度 一 2 0～ 4 0 C； 适用环境相对温度 9 5 ％ 3 ％。 2 ． 2 主要参数 1 放炮母线。为了选用合适 的放炮母线 ， 经 对一些放炮母线的测试， 选择 R X S --Z X 1 6 ／ 0 ． 1 5 m m 导线作为放炮母线， 其阻值为 0 ． 0 6 f b ／ m， 相 间击穿 电压为 2 0 k V， 母线长度 1 2 0 m， 电阻为 1 5 Q。 2 回路的最大电流。根据 G B 7 9 5 8 --8 7的规 定 ， 发爆器可以附有爆破 电路测量装置 ， 测量时应有 显示 ， 测量回路的最大电流不大于 1 m A。 测量 电路 的计算公式 ， 0 ． 7 5 mA ， 式 中 U 4 ． 5 V， R 6 2 0 5 3 8 0 6 0 0 0 Q 3 充电电压的选择计算 。发爆器的冲能按以 下公式计算 r ，1 2 K [ 1一e 卜 ] √ 丽 式 中 ￡ 安全供电时间， 取 3 ． 5 m s ； K发爆器输 出冲能， 大于 8 ． 7 A ms ； 维普资讯 矽 韭 研 莞 与 开 发 2 0 0 5 ， 2 5 4 防炮网路额定电阻 ，1 0 0型为 6 2 0 Q； C 储能电容，1 0 0型为 4 ． 4 F 。 根据以上公式可以算 出，1 0 0型 为 1 6 7 0 V 。 为了保证 由原来 的机 械开关开启 时间从 6 m s 降为 4 m s 时能有足够的冲能 ， 1 0 0型取 电压 1 8 0 0 V。 3 结论 F D一1 0 0 Z自动检查爆破 网路 电阻数码电容式 发爆器系在原有电容式发爆器的基 础上， 采用了高 集成度电子元器件 和微型化结构设 计 ， 集 电阻值检 查、 导通检查 、 电源电压检测和起爆等功能为一体。 由于该发爆器 电路设计和结构设计合理、 技术先进 ， 在保证优 良的起爆性能前提下 ， 实现 了体型结构小 型化和轻量化。爆前能 自动检测 网路全 电阻值 ， 满 足了 煤矿安全规程 对矿用发爆器的有关要求 ， 有 利于保证起爆可靠性 ， 提高爆破效率。 经检验 ， 该发爆器在防爆性 能和仪表性能方面 均符合 国家和部现行有关标准 的规定和要求。在平 煤集团公司各矿进行的工业试验证 明， 该发爆器小 上接第 3 6页 4～ 6 h ； 酸化温度， 8 0～ 9 O ℃。性能测试结果见表 3 。 g E 芑 ● 田 地 董 图4 反应温度与离子溶出量的关系 l c a 溶出量的变化曲线2 一M g 2 溶出量的变化曲线 3 一N a 溶出量的变化曲线4 一 K 溶 出量的 变化 曲线 5 一A l 溶 出量的变化曲线 表 3 产 品性 能测试 结果 型轻便 、 起爆性能稳定可靠 ， 导通指示 、 电源 电压检 测和网路全电阻值 自动检测的功能发挥正常， 为井 下爆破作业提供了一种安全、 高效、 低电耗、 使用方 便的新型发爆器。 参 考文献 [ 1 ] 康华光． 电子技术基础 模拟部分 [ M ] ． 北京 高等教育出版 社 。 1 9 9 9 ． [ 2 ] 卡耀武． 中华人民共和国安全生产法r M J ． 北京 煤炭工业出 版社 。 2 0 0 2 ． [ 3 ] 陈昊星． 煤矿用电容式发爆器参数测试仪的校验[ J ] ． 煤矿安 全 ， 2 0 0 1 ， l 1 ． [ 4 ] 廖晓纬． 煤矿用隔爆型多功能无高压触点电容式发爆器[ J ] ． 中国仪器仪表 ， 2 0 0 3 ， l 1 ． [ 5 ] 杜春雨， 陈东科． 煤矿爆破安全与新型发爆器[ J ] ． 矿业安全 与环保 ， 2 0 0 1 ， 1 2 ． [ 6 ] 陈东科， 杜春雨． F B一 1 0 0型袖珍多功能发爆器的研制及应用 [ J ] ． 爆破器材， 2 0 0 2 ， 8 ． [ 7 ] 国家安全生产监督管理局第十六号令发布． 煤矿安全规程 [ S ] ． 2 0 0 5 ． ， l ， 1 ． [ 8 ] 刘东， 刘双跃． 改进矿用发爆器性能的方法[ J ] ． 长春工业 大学学报自然科学 版 ， 2 0 0 4， 6 ． 由表 3可 以看 出， 产品性能达 到了国家一等产 品的标准 们。 3 结论 1 膨润土 的酸化工 艺为 硫 酸浓 度， l 5 ％ ～ 2 0 ％ ； 酸化时间， 4～ 6 h ； 酸化温度 ， 8 O～ 9 O ℃ 。 2 产品的活性度为 2 4 8 ， 游离酸为 O ． 1 8 ％ ， 达 到国家 I 类 H型一等品的技术标准。 参考文献 [ 1 ] 朱训， 等． 中国矿情 第三卷， 非金属矿产 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 1 9 9 9， 6 6 26 8 4 ． [ 2 ] 王德强， 郭九皋， 等． 酸化对蒙脱石成分和结构影响的研究 [ J ] ． 矿物学报， 1 9 9 8 ， 1 8 2 1 8 9 1 9 3 ． [ 3 ] 温淑瑶 ， 张科 利 ， 等． 从 矿物组分变 化看膨润 土酸化改性 机理 [ J ] ． 北京师范大学学报， 2 0 0 1 ， 3 7 3 4 1 5～ 4 1 8 ． [ 4 ] 吕宪俊， 崔学奇， 等． 高效活性白土的制备及其活化机理研究 [ J ] ． 中国非金属矿工业导刊， 2 0 0 3 ， 3 4 4 4 9～ 5 2 ． [ 5 ] 于红军， 李哲广． 用上园膨润土生产活性白土工业实验[ J ] ． 大连轻工业学院学 报 ， 1 9 9 8 ， 1 7 2 2 1～ 2 4 ． [ 6 ] 化学工业部天津化工研究院． 活性白土 H G ／ 1 9 ． 5 6 9 1 9 9 4 [ M ] ． 北京 化学工业出版社， 1 9 9 4 ． 维普资讯