LED照明燈具在地勘行業(yè)野外鉆探現(xiàn)場的應(yīng)用

袁曉亮

1 背景

地勘行業(yè)野外鉆機(jī)照明系統(tǒng)長期以來一直是個(gè)難題，從第一代的220V電壓、花線、白熾燈、碘鎢燈，到電纜防爆燈，再到第二代的36V安全電壓、白熾燈照明，一直未能很好兼顧安全問題和照明效果，更沒有消除爬塔安裝和布線方面的危險(xiǎn)因素，同時(shí)在配電系統(tǒng)的安全性、規(guī)范性上存在著諸多問題。

2 地勘行業(yè)鉆探現(xiàn)場照明配電的現(xiàn)狀

（1）能耗高、亮度弱、光照范圍小。鉆探井場一直沿用220V交流防水燈具，要想滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的基本照明需求，如果用普通220V交流白熾燈泡，就需要加大燈泡功率，以煤勘鉆機(jī)為例，夜間井場的照明就要2.6～4kW，能耗高、亮度低、照明范圍小，造成井場電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

（2）有些井場出于安全考慮，正在使用的36V交流低壓電源，市場上沒有足夠亮度的照明燈具，而且燈具的價(jià)格較高，質(zhì)量也不過關(guān)，也不具備防水抗震的性能，容易造成漏電傷人。

（3）白熾燈泡持續(xù)照明發(fā)熱，在刮風(fēng)雨雪天氣下易閃爆。往往一場雨雪天氣過后，就要全部更換一次燈泡，不經(jīng)濟(jì)，更換也不方便。

（4）井場照明電壓不穩(wěn)，燈光忽明忽暗，照明效果差。鉆探現(xiàn)場多在荒郊野外，生產(chǎn)、生活照明電源來自柴油發(fā)電機(jī)，在實(shí)際鉆探生產(chǎn)中，根據(jù)鉆進(jìn)工序和孔內(nèi)情況的不同，柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速會(huì)有很大的波動(dòng)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓也有很大的波動(dòng)，低則小于100V，高則大于270V，這種電壓的不穩(wěn)定性，就導(dǎo)致燈具亮度忽明忽暗，照明效果較差。

3 解決方案

3.1 LED節(jié)能燈與傳統(tǒng)白熾燈對比

LED是半導(dǎo)體發(fā)光器件，LED節(jié)能燈能讓很小的通過電流幾乎全部轉(zhuǎn)化成可見光。

（1）高光效。LED光效達(dá)50～200流明/瓦，單色性好，幾乎所有發(fā)出的光都可利用，且無需過濾直接射出色光。采用最先進(jìn)的二次配光技術(shù)，最佳光學(xué)分配，燈具輸出光率可達(dá)90%以上。

（2）高節(jié)能。具有電壓低、電流小、高亮度的特性。一個(gè)10～12W的LED光源發(fā)出的光與一個(gè)35～150W的白熾燈發(fā)出的光能相當(dāng)，而LED比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%～90%。

（3）安全性高。LED節(jié)能燈光源使用低電壓驅(qū)動(dòng)，發(fā)光穩(wěn)定、無污染，沒有50Hz頻閃，沒有紫外線B波段，白色色溫5000K最接近太陽色溫5500K，安裝方便，造型別致優(yōu)雅，防塵、防漏電、防腐蝕。

（4）壽命長。LED利用固態(tài)半導(dǎo)體芯片將電能轉(zhuǎn)化為光能，外加環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊，LED單管壽命為10萬小時(shí)，光源壽命在2萬小時(shí)以上，按每天工作12個(gè)小時(shí)計(jì)算壽命也在5年以上。

（5）快速響應(yīng)。LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間很短。采用專用電源給LED光源供電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于10ms。

（6）運(yùn)行成本低。其他光源不僅耗電是LED燈光源的2～10倍，而且?guī)缀趺吭露家鼡Q，在器件更換和人工方面的花費(fèi)很大。因此，選用使用壽命長的LED光源從長遠(yuǎn)看非常經(jīng)濟(jì)。

（7）外形美觀大方、綠色、節(jié)能、環(huán)保，可在-40～50℃溫度下正常使用，能適應(yīng)于各種工況。

3.2 重新規(guī)劃設(shè)計(jì)鉆探現(xiàn)場照明配電系統(tǒng)

根據(jù)野外鉆探生產(chǎn)環(huán)境和配電系統(tǒng)多功能的要求，首先，配電柜必須防水、防爆、防銹，其次，內(nèi)部構(gòu)造、高低壓分區(qū)、元器件安裝、布線、絕緣等級、接地保護(hù)等必須符合相關(guān)規(guī)范。

（1）將柴油發(fā)電機(jī)輸出的220V波動(dòng)交流電降壓、整流為24V直流電壓，使照明電路電壓穩(wěn)定、安全。

（2）采用工礦用LED泛光燈，替代原有白熾燈。鉆塔頂加裝LED警示燈1盞，鉆塔第一橫梁處加裝360°旋轉(zhuǎn)LED射燈聚光2盞，使光線能夠全方位覆蓋全井場，根據(jù)工作需要，使用遙控器控制燈光的照射方向和照射點(diǎn)，達(dá)到全方位定時(shí)定點(diǎn)照明的目的。

（3）設(shè)計(jì)LED燈安裝模塊，角度、方向可根據(jù)現(xiàn)場調(diào)節(jié)。

（4）在后廠房內(nèi)部裝兩盞LED泛光燈，泥漿池、清水池四周安裝反光防護(hù)欄桿，予以警告，防止人員意外跌落池內(nèi)。

（5）配電箱內(nèi)裝有備用電瓶，此電瓶可以用作備用電源，也可以用來啟動(dòng)柴油機(jī)，配電箱內(nèi)配有充電機(jī)，可以在發(fā)電機(jī)工作情況下可以給電瓶充電，備用太陽能系統(tǒng)在停鉆情況下可以給電瓶充電。

（6）用快速插拔的防水航空插頭替代原有的普通接線節(jié)點(diǎn)，安裝拆卸非常方便快捷。防空插頭帶有防塵帽，在鉆機(jī)搬家時(shí)，可有效保護(hù)防空插頭，使其不會(huì)進(jìn)入塵土和水。

（7）重新規(guī)劃井場照明線路的布局，采用鉆塔塔腿內(nèi)嵌式隱蔽布線，快速插接連接，使現(xiàn)場布線合理安全、整潔有序，減少安全隱患。鉆機(jī)搬家時(shí)安裝拆卸更加安全、方便快捷。

（8）應(yīng)急照明電路使用一組備用電瓶作為應(yīng)急電源，應(yīng)急照明采用自動(dòng)切換開關(guān)，在機(jī)器出現(xiàn)故障或沒有電源的情況下自動(dòng)快速切換到應(yīng)急照明，解決在停工狀態(tài)或發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)有故障情況下的井場照明問題。

（9）配電箱集成安裝溫度、氣壓、海拔監(jiān)控裝置，以便于在水文孔施工中觀察數(shù)據(jù)。

4 應(yīng)用LED照明設(shè)備后的優(yōu)點(diǎn)及解決的問題

（1）低壓直流，用電安全可靠。現(xiàn)場照明“工廠化”，照度是220V燈泡的5倍以上，是36V燈泡的10倍以上。

（2）采用LED照明燈具總功率在1.3kW左右，傳統(tǒng)照明燈具至少3kW，節(jié)能50%以上。

（3）采用航空快拔接頭插接，安全、快捷、方便。（4）采用太陽能電池板輔助充電，十分環(huán)保。

（5）供電系統(tǒng)斷電，自動(dòng)切換到應(yīng)急照明模式，可為現(xiàn)場提供12小時(shí)應(yīng)急照明。通過電壓逆變，可為小功率電動(dòng)工具提供電源。

（6）模塊化設(shè)計(jì)，數(shù)字化顯示，美觀大方。

（7）配置360°遙控旋轉(zhuǎn)射燈，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)搜索、定向定點(diǎn)照明，鉆探井場無死角；塔頂、泥漿池等危險(xiǎn)地點(diǎn)裝配有太陽能安全警示燈，減少安全風(fēng)險(xiǎn)。

（8）與施工現(xiàn)場蓄電瓶通用，具有智能充電、欠壓/過載自主保護(hù)功能。

（9）裝配霧燈，不受大霧影響，具有防風(fēng)沙、防爆、防雨功能。

5 結(jié)語

LED直流低壓安全照明設(shè)備在地勘鉆探井場的應(yīng)用徹底消除了原先照明系統(tǒng)安全性差、亮度低、能耗大、拆裝難度大、功能單一的弊端，集成、優(yōu)化了常規(guī)配電箱的功能，增強(qiáng)了安全性，具有了安全、節(jié)能、高亮、恒亮、便捷、智能、應(yīng)急與自動(dòng)充電等多種特點(diǎn)，解決了地勘鉆探井場的諸多問題。