油田修井作業機架低壓防爆照明光源的製作方法
2023-05-28 10:38:11 2
專利名稱：油田修井作業機架低壓防爆照明光源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機架雙燈絲防爆照明光源，主要用於油田夜間修井作業。
技術背景油田野外修井作業不分晝夜，作業現場電壓波動大(160V～264V)，一般照明燈具保證不了光線質量。目前使用的照明光源有兩種一種是白熾燈、水銀燈加防護罩安裝在修井作業機架上；另外一種是聚光燈安裝在地面向機架及作業區照射。二者直接用現場網電220V供電，燈絲在冷態下直接啟動。前一種光源在電壓低時亮度不夠，電壓高時燈絲易壞；後一種光源由於光線集中存在著眩光，使人眼不適，而且照射光線分布不均。上述兩種光源存在著嚴重不足，直接影響照明質量，造成工作效率降低，甚至引發事故。
發明內容
為了克服現有油田修井作業機架照明光源存在的燈具非安全電壓、作業現場電壓波動大、燈具光效低、壽命短、存在眩光等不足，本實用新型提供一種低壓24V雙燈絲防爆照明光源，具有穩定的24V±2.4V安全電壓，低功率對燈絲預熱啟動，具有散熱功能的防爆外殼，由圓柱形發光體和球面反光罩組成的燈具。
本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是輸出24V±2.4V的實現，是通過取樣變壓器、比較電路和控制繼電器轉換功率變壓器的初級繞組，在輸入電壓160V～264V範圍內保證次級輸出電壓為24V±2.4V。與傳統的可控矽調壓相比具有波形不失真，功耗小、成本低等特點。
燈絲預熱啟動的實現是通過調整初級繞組抽頭、定時電路和控制繼電器，減小啟動電流，與通常用的變壓器次級抽頭降壓啟動相比其優點是執行器件可以採用小功率繼電器，避免大電流產生拉弧現象，提高可靠性。
防爆外殼採用溝槽結構，增加散熱面積，用低熱阻材料加工的燈座，可以將發光體的熱量導出到防爆外殼。
反光罩的反光面採用球面鏡經噴沙工藝處理，長圓柱發光體放置在球面鏡焦距的R/2處，光線經反光罩漫反射後已不含眩光按特定角度射出。燈具左右、上下方向可任意調整角度。
本實用新型的有益效果是可為油田野外修井作業機提供一個高質量的照明環境。由於該光源具有24V安全電壓，防爆燈具、燈絲預熱啟動，照射光線為漫反射防眩光等功能。因此，該光源運行安全可靠，節能高效。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明
圖1是本實用新型的電路原理圖。
圖2是燈具的裝配圖。
圖3是反射罩圖。
圖4是光線反射圖。
在
圖1中控制總開關K過流自恢復保護器PSP380 38A/400V 1，預熱控制繼電器J1、中間繼電器觸點J6-12，自動調壓轉換繼電器J2-1J3-1觸點3，輸入端440V 242V 220V180V，輸出端24V變壓器4，燈絲預熱自動轉換控制輸出24V、12V繼電器觸點J1-15，燈絲照明功率傳輸電纜線、穩壓及預熱自動定時同步啟動控制線6，燈具控制開關箱、LS2主令開關，PSM400 4A/30V過流自恢復保護器7，功率傳輸電纜線3×1.5mm28，燈具24V100/100W氙氣滷素燈泡9，調整轉換變壓器初級繞組繼電器JQX-40A 10，檢測現場電壓變化的取樣變壓器220V/9V 2W 11，供初級繞組轉換繼電器用電穩壓電路7824 12，取樣信號同時為集成穩壓電路7805供電13，差動輸入比較器IC1集成電路為LM358 1/2A 14，差動輸入比較器IC2集成電路為LM358 1/2B 15，穩壓電路預熱啟動電路控制信號傳輸線16，控制信號整流濾波電路、整流橋塊為1A/100V 17，IC3時基集成電路NE555 RxCx為充電電路，集成穩壓電路7812組成定時7秒控制中間繼電器吸合電路18。在線路圖中末標的電阻功率均為1/2W。
圖2是燈具裝配圖鋁合金鑄造燈具殼體1，反光罩2，厚度為10mm鋼化玻璃防護罩3，燈蓋4，立絲雙燈絲氙氣滷素燈泡5，密封膠圈6、11，燈座7，燈具固定及照射角度調整螺栓8、13，燈具支架9，電纜線10，電纜鎖緊器12。
圖3是反光罩圖圖中畫出了球面鏡半徑、焦距和燈絲位置。
圖4是光線反射圖即立絲燈絲的上端點和下端點光線反射圖。
具體實施方式
在
圖1中自動調壓轉換繼電器J2-1、J3-13，初級輸入端440V、220V、180V，次級輸出端24V、12V功率變壓器4，燈絲功率傳輸電纜線6，燈具控制開關箱7，調整轉換變壓器初級繞組繼電器10，檢測現場電壓變化的取樣變壓器220V/9V 2W 11，J2、J3用24V穩壓電路12，取樣信號整流同時為集成穩壓電路7805供電13，差動輸入比較控制器IC1集成電路為LM358 1/2A 14，差動輸入比較控制器IC2集成電路為LM358 1/2B 15，穩壓電路、預熱啟動電路、控制信號傳輸線16，控制信號整流濾波電路17，順序電連接。當現場電壓為Vin＝198V時，取樣變壓器輸出為9V-9V×10％＝8.1V，此電壓經Rw2分壓為1.03V接至LM358 1/2A反向輸入端6角，而同向輸入端由集成穩壓電路LM7805輸出端經Rw1分壓為1.05V，此時V5＞Vθ6，所以，比較控制器14中的J4吸合J3同步吸合，功率變壓器處於180V繞組與現場電壓198V相接工作狀態，即輸出電壓為24V+24×10％＝26.4V；當電壓升至233V時取樣變壓器次級輸出為9V+9×5％＝9.45V，此時電壓經Rw3分壓為2.4V，接至LM358 1/2B同向輸入端3角，而反向輸入端由集成穩壓電路LM7805輸出端經Rw4分壓為2.38V，此時V3＞Vθ2，所以比較控制器15中的J5吸合J2同步吸合，功率變壓器處於242V繞組與現場電壓233V相接工作狀態，即輸出電壓為24V-24×5％＝22.8V。
表1為輸入電壓、轉換初級繞組繼電器J2、J3工作狀態、初級繞組工作狀態、次級輸出電壓對應關係
在
圖1中預熱控制繼電器J12，次級可輸出24V功率變壓器4，燈絲預熱轉換功率繼電器J1-15，功率傳輸電纜線、穩壓及預熱自動定時同步啟動控制線6，燈具控制開關箱LS2開關，PSM400 4A/30V過流自恢復保護器7，燈具功率傳輸電纜8，24V 100/100W氙氣滷素燈9，預熱同步啟動控制信號傳輸線16，控制信號整流電路17，集成時基電路NE555、Rx、Cx充電電路、集成穩壓電路7812、中間繼電器J618，順序電連接。燈具開關置於燈絲I或II通狀態時，由時基電路NE555、Rx、Cx組成的定時電路同步啟動，由於在通電瞬態中NE555的2處於角低電位，故3角輸出高電位J6吸合J1同步吸合使變壓器的初級工作在440V繞組狀態，此時次級輸出12V電壓經開關及PSM400保護器接至燈絲，預熱t＝0.683×47×10-8×Rx＝7秒，當Cx電壓為Vcx≥2/3Vcc時定時結束，NE555的3角輸出低電平，中間繼電器J6開啟，功率轉換繼電器J1同步開啟使變壓器的初級工作在220V繞組狀態，次級輸出24V電壓經開關連接至燈絲，燈絲轉入24V額定電壓工作狀態。
預熱功率測試條件為C型變壓器鐵芯32mm×64mm×130mm，功率P＝1376W，鐵芯磁通密度為18000高斯，變壓器初級線徑d1＝2.10mm，次級線2mm×9mm銅排，初級線匝數N1＝148，次級線匝數N2＝44，預熱繞組線徑d1＝1.2mm，匝數296，負載6個100W氙氣滷素燈泡，燈殼為2.25kg鋁合金鑄造，室溫19℃，電壓表DT-830，電流表DT-830，預熱時間為7秒，實測電流為I預＝0.52A，預熱定時結束後，額定工作電流I實＝3.05A，既P實＝220V×3.05A；P預＝220V×0.52A。即P預/P實＝220V*0.52A/220V*3.05A≈1/6。
在圖2中自開關箱經電纜通過電纜鎖緊器11進入燈殼1接至燈泡，由開關可以分別控制雙燈絲燈泡燈絲1、燈絲2。通過調整燈具固定螺栓8、13可使燈具左右、上下任意調整照射角度，密封膠圈6、11對燈具密封，在自然環境下可隔斷燈泡爆炸產生的火花外漏也可防止雨水進入燈具殼體內部。
圖3是反光罩圖，反光罩球面鏡半徑R＝75mm、高度H＝40mm、反光罩開口直徑D＝135mm、焦距f＝R/2。
圖4是光線反射圖，即立絲燈絲的上端點和下端點光線反射圖。圖中實線表示燈絲最高點的反射光線，點劃線表示燈絲最低點的反射光線。
權利要求1.一種油田修井作業機架用低壓防爆照明光源，由電控箱、燈控開關和燈具順序電連接，其特點是低壓24V穩壓供電，低壓12V定時預熱燈絲自動轉換到24v額定工作電壓，立絲雙燈絲漫反射球面反光罩。
2.根據權利要求1所述的油田修井作業機架用低壓防爆照明光源，其特徵是功率變壓器初級繞組電壓為440V、242V、220V、180V，取樣變壓器初級為220V，次級為9V，功率2W與LM358雙輸入差動放大集成電路構成的檢測控制比較器，控制電壓為輸入Vin≥233V時，功率變壓器的輸入端轉換在242V引出端上；輸入電壓在198V＜Vin＜233V時，功率變壓器的輸入端轉換到220V引出端上；輸入電壓為Vin≤198V時，功率變壓器的輸入端轉換到180V引出端上，使輸出電壓24V±2.4的穩壓電源。
3.根據權利要求1所述的油田修井作業機架用低壓防爆照明光源，其特徵是燈具控制開關與定時電路同時啟動，定時器自動控制轉換預熱電壓12V，以額定功率的1/6功率預熱啟動燈絲工作的軟啟動。
4.根據權利要求1所述的油田修井作業機架用低壓防爆照明光源，其特徵是立絲雙燈絲漫反射球面反光罩，球面鏡半徑R＝75mm、高度H＝40mm、反光罩開口直徑D＝135mm、焦距f＝R/2。
專利摘要一種油田修井作業機架用低壓防爆照明光源。有自動跟隨輸入電壓互鎖轉換變壓器初級工作繞組調整電壓24V±24×10％的穩壓電源，與燈具開關同步自動定時，並以額定功率的1/6預熱啟動，立絲雙燈絲氙氣滷素燈，球面反光罩可漫發射無眩光，照射角度可任意調整的防爆燈具，燈開關控制箱順序電連接。燈具可在現場電壓波動範圍為162V至264V環境下正常工作，延長燈絲使用時間2－4倍，並節省電能，燈具可照射漫反射防眩光，雙燈絲一用一備，保證了燈具照明連續性，操作簡單，一次安裝調試後，移動工作現場不需重新設置照明燈具，從而可以減輕人員勞動強度，提高工作效率。
文檔編號F21V23/00GK2859202SQ20052011203
公開日2007年1月17日 申請日期2005年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者金永南 申請人:金永南, 李博