ใต้ดินในเหมืองถ่านหินที่มีก๊าซ เครื่องมือแบบพกพาหรือแบบสวมบนตัวทำงานในบรรยากาศที่อาจมีไฟแดมป์—ส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน—และประกายไฟฟ้าหรือพื้นผิวร้อนใด ๆ โดยหลักการแล้วอาจกลายเป็นแหล่งจุดระเบิดได้ ดังนั้นอุปกรณ์พกพาในเหมืองจึงถูกออกแบบตามหลักปรัชญาที่เข้มงวดไม่เหมือนใครที่เรียกว่าความปลอดภัยในตัว: ไม่ใช่การกักการระเบิดไว้ในตู้หนัก แต่เป็นการทำให้แน่ใจว่าทุกระดับพลังงานไฟฟ้าและความร้อนในอุปกรณ์ แม้ยามเสียหาย ก็ต่ำเกินกว่าจะจุดชนวนก๊าซโดยรอบ บทความแรกชุดนี้ว่าด้วยพลังงานนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์สำหรับเครื่องมือเหมืองที่ปลอดภัยในตัว อธิบายหลักการทำงานและโปรไฟล์โหลดของอุปกรณ์สวมตัวที่พบบ่อยที่สุดสองชนิด—ไฟติดหมวกของคนงานเหมืองและเครื่องตรวจก๊าซมีเทนส่วนบุคคล ซึ่งมักรวมไว้ด้วยกัน—และแสดงให้เห็นว่าความปลอดภัยในตัวกำหนดการออกแบบทางไฟฟ้าตั้งแต่แบตเตอรี่เป็นต้นออกไปอย่างไร บทความแนะนำภูมิทัศน์มาตรฐาน: IEC 60079-0 สำหรับข้อกำหนดทั่วไป, IEC 60079-11 สำหรับการป้องกันด้วยความปลอดภัยในตัว 'i', การจัดกลุ่ม Group I สำหรับเหมืองไฟแดมป์ และระดับการป้องกันอุปกรณ์ Ma/Mb ซึ่งแสดงในเครื่องหมาย เช่น Ex ia I Ma โดยไฟติดหมวกกำหนดเพิ่มเติมโดย IEC 60079-35-1 และเครื่องตรวจก๊าซมีเทนตามมาตรฐานเครื่องตรวจจับก๊าซ ผลิตภัณฑ์จริงที่ผ่านการรับรองยึดภาระงาน: ไฟติดหมวกเรตติ้ง Ex ia I Ma และ IP65 ให้ความสว่างอย่างน้อย 7,500 ลักซ์ตอนแรกและอย่างน้อย 5,000 ลักซ์หลังสิบเอ็ดชั่วโมง ชาร์จภายในสิบชั่วโมงสำหรับมากกว่า 500 รอบ บทความผ่าดูภาระที่เกิดขึ้น—ไดรเวอร์ LED ที่ครอบงำ เซ็นเซอร์มีเทนแบบตัวเร่งปฏิกิริยาหรืออินฟราเรดที่มีลายเซ็นกระแสของตัวเอง ไมโครคอนโทรลเลอร์ สัญญาณเตือนแบบเสียง-แสง-สั่น และบางครั้งมีวิทยุ—และอธิบายว่าทำไมในอุปกรณ์ที่ปลอดภัยในตัว แบตเตอรี่จึงเป็นชิ้นส่วนที่ถูกควบคุมเข้มงวดที่สุด
คนงานเหมืองพกอุปกรณ์พกพาที่สำคัญต่อชีวิตจำนวนไม่มาก: ไฟติดหมวกที่ให้แสงสว่างแบบไม่ต้องใช้มือตลอดทั้งกะ; เครื่องตรวจก๊าซมีเทนส่วนบุคคลที่สุ่มตัวอย่างอากาศอย่างต่อเนื่องและเตือนที่สัดส่วนมีเทนที่ตั้งไว้ล่วงหน้า; หน่วยรวมไฟและเครื่องตรวจจับที่เพิ่มมากขึ้น; และอุปกรณ์พกพาเสริมเช่นเครื่องวัดความเร็วลมและเครื่องเฝ้าดูก๊าซส่วนบุคคล แต่ละอย่างสวมบนตัวสิบถึงสิบสองชั่วโมง ต้องเบาและทนทาน และต้องรับรองเพื่อใช้ในที่ที่อาจมีไฟแดมป์
ไม่เหมือนอุปกรณ์ใต้ดินแบบตายตัวที่อาจใช้เปลือกกันระเบิด 'd' หนัก อุปกรณ์ที่สวมบนตัวไม่อาจพึ่งมวลและการกักเก็บ; มันใช้ความปลอดภัยในตัว 'i' รับประกันว่าวงจรภายในไม่สามารถก่อให้เกิดการจุดระเบิด ทางเลือกเดียวนี้ขับเคลื่อนทุกการตัดสินใจปลายน้ำ รวมถึงเคมี โครงสร้าง และการจำกัดกระแสของแบตเตอรี่
ความปลอดภัยในตัวตามที่นิยามใน IEC 60079-11 จำกัดแรงดันวงจรเปิด กระแสลัดวงจร ความจุและความเหนี่ยวนำที่เก็บสะสม และอุณหภูมิพื้นผิวชิ้นส่วน เพื่อให้แม้หลังจากความเสียหายจำนวนที่กำหนด ก็ไม่มีประกายไฟหรือผลกระทบทางความร้อนใดจุดชนวนสารผสมที่ติดไฟง่ายที่สุดของกลุ่มก๊าซที่เกี่ยวข้องได้ ระดับการป้องกัน 'ia' ยังคงปลอดภัยแม้มีความเสียหายสองจุดและใช้ที่ซึ่งต้องการระดับสูงสุด สะท้อนในการทำเหมืองด้วยเครื่องหมาย Group I, EPL Ma คือ Ex ia I Ma; 'ib' ทนได้หนึ่งจุดเสียหาย
มีเทนมีพลังงานจุดระเบิดต่ำสุดและอุณหภูมิจุดระเบิดที่กำหนด และเส้นโค้งจุดระเบิดของมาตรฐานกับอุปกรณ์ทดสอบประกายไฟกำหนดกระแสสูงสุดที่อนุญาตสำหรับแรงดันและความเหนี่ยวนำวงจรที่กำหนด เนื่องจากแบตเตอรี่เป็นแหล่งกักพลังงานหลัก เอาต์พุตสูงสุดในสภาวะปกติและเสียหาย—รวมถึงการลัดวงจรที่ขั้วและความล้มเหลวของเซลล์แต่ละตัว—จึงเป็นจุดเริ่มต้นของการประเมินความปลอดภัยในตัวทั้งหมด ไม่ใช่สิ่งที่คิดภายหลัง
ภาระของไฟติดหมวกถูกกำหนดโดยไดรเวอร์ LED: กระแสเกือบคงที่ซึ่งคงแสงลำแสงหลักตลอดทั้งกะ พร้อมโหมดเสริมที่ต่ำกว่า ข้อกำหนดไฟที่รับรองทำให้ภารกิจชัดเจน—ความส่องสว่างเริ่มต้นที่ระยะหนึ่งเมตรอย่างน้อย 7,500 ลักซ์ และอย่างน้อย 5,000 ลักซ์หลังสิบเอ็ดชั่วโมง กระแสทำงานของไฟเสริมที่เล็ก และการชาร์จที่เสร็จภายในสิบชั่วโมงสำหรับอายุรอบเกิน 500 รอบ การรับประกันสิบเอ็ดชั่วโมงนี้เป็นเป้าหมายเวลาทำงานที่เข้มงวดซึ่งแบตเตอรี่ต้องทำให้ได้ที่ความจุปลายอายุและที่อุณหภูมิเหมือง
ในการออกแบบความปลอดภัยในตัว ไดรเวอร์ LED เองถูกจำกัดกระแสและป้องกันความเสียหาย เพื่อให้ไดรเวอร์เสียไม่สามารถเทพลังงานที่เก็บสะสมออกมาเป็นประกายไฟ รูปภาพเคลื่อนไหวแรกติดตามกระแสตัวแทนของเครื่องมือตลอดหนึ่งกะ—เส้นฐานคงที่ของไฟ การสุ่มตัวอย่างเซนเซอร์มีเทนเป็นระยะ และยอดเตือนสั้น ๆ—ส่วนรูปที่สองจัดชั้นของสิ่งกีดขวางจำกัดพลังงานความปลอดภัยในตัวที่อยู่ระหว่างแบตเตอรี่กับโลกภายนอก
เครื่องตรวจมีเทนส่วนบุคคลใช้เพลลิสเตอร์เร่งปฏิกิริยา—สะพาน Wheatstone ที่ถูกทำให้ร้อนซึ่งองค์ประกอบเผาไหม้มีเทนแล้วเปลี่ยนความต้านทาน ดึงกระแสความร้อนคงที่อย่างมีนัยสำคัญ—หรือวิถีออปติคัลอินฟราเรดไม่กระจายที่พัลส์แหล่งอินฟราเรดและสุ่มตัวอย่างเป็นระยะ แลกกระแสเซนเซอร์กับออปติก ไมโครคอนโทรลเลอร์อ่านเซนเซอร์ จัดการจอแสดงผล และขับการเตือนสามระดับ—เสียง แสง และการสั่น—ซึ่งการทำงานพร้อมกันเป็นยอดกระแสที่แหลมที่สุดของเครื่องมือ
มาตรฐานประสิทธิภาพเครื่องตรวจต้องการเวลาตอบสนอง ความแม่นยำ และความน่าเชื่อถือของการเตือนที่กำหนด และเนื่องจากการพลาดการเตือนมีเทนอาจถึงตาย เครื่องมือต้องรับประกันการทำงานของเซนเซอร์และการเตือนจนถึงจุดแบตเตอรี่ต่ำที่กำหนด พร้อมคำเตือนแบตเตอรี่ต่ำที่ชัดเจนไม่คลุมเครือก่อนที่การวัดจะเสียหาย—ตรรกะ 'พลังงานสำรองเพื่อความปลอดภัย' เดียวกับทีชเพนแดนท์ แต่ไม่ยอมอภัยยิ่งกว่า
อุปกรณ์เหมืองแร่อยู่ใน Group I (ต่างจากการแบ่ง Group II/III ของอุตสาหกรรมบนพื้นผิว) โดยมีระดับป้องกันอุปกรณ์ Ma—อุปกรณ์ที่ยังคงมีไฟเลี้ยงและปลอดภัยแม้ในกรณีความเสียหายที่หายาก สำหรับใช้ที่ที่มีแนวโน้มมีไฟแดมป์—และ Mb ในยุโรป ATEX Directive 2014/34/EU เป็นกรอบกฎหมาย และ IECEx เป็นระบบรับรองระหว่างประเทศ ส่วนในสหรัฐฯ MSHA มีระบบอนุมัติของตนเอง; การออกแบบตาม IEC 60079 เป็นแกนเทคนิคร่วมที่ยอมรับในหลายเขตเหมืองแร่
ไฟติดหมวกมีมาตรฐานความเสี่ยงการจุดระเบิดเฉพาะคือ IEC 60079-35-1 ซึ่งจัดการโดยเฉพาะกับการป้องกันไม่ให้ตะเกียงหมวกกลายเป็นแหล่งจุดระเบิดในเหมืองที่อ่อนแอต่อไฟแดมป์ (ประสิทธิภาพแสงครอบคลุมแยกต่างหาก) ส่วนประสิทธิภาพเครื่องตรวจมีเทนพกพาเป็นไปตามมาตรฐานเครื่องตรวจก๊าซ การเข้าใจแผนที่นี้จำเป็นก่อนออกแบบแบตเตอรี่ เพราะใบรับรองของแต่ละอุปกรณ์จำกัดเซลล์และชิ้นส่วนป้องกันที่ใช้ได้ตามกฎหมาย
การวิเคราะห์ให้ข้อกำหนดแบตเตอรี่ที่ต่างจากอุปกรณ์พกพาทั่วไป: เซลล์ชนิดและโครงสร้างที่การประเมินความปลอดภัยในตัวยอมรับ โดยจำกัดแรงดันสูงสุดและกระแสลัดวงจรที่อาจเกิดด้วยการออกแบบ; การป้องกันแบบอนุกรม (ฟิวส์ ชิ้นส่วนปิดกั้นหรือจำกัดกระแส) ที่ยังคงมีผลเมื่อเสียหาย; ความจุสำหรับกะสิบเอ็ดชั่วโมงที่ความจุปลายอายุและอุณหภูมิเหมือง พร้อมพลังงานสำรองการเตือนที่รับประกัน; การป้องกันเชิงกลต่อการกลับขั้วเซลล์ การบีบทับ และการรั่วของอิเล็กโทรไลต์; และโครงสร้าง—มักถูกห่อหุ้มและผู้ใช้เปิดไม่ได้ในเขตอันตราย—ที่ป้องกันประกายไฟระหว่างใช้งานหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่ บทความที่สองทำให้เป็นชุด NiMH ความปลอดภัยในตัวที่เป็นรูปธรรมและเปรียบเทียบอย่างสุจริตกับลิเธียมและตะกั่ว-กรด; บทที่สามจัดทำแคมเปญทดสอบแบบ IECEx/ATEX เต็มรูปแบบ
ในเครื่องมือความปลอดภัยในตัว แบตเตอรี่ไม่ได้เป็นเพียงแหล่งพลังงาน; มันคือขอบเขตบนของพลังงานที่ทั้งอุปกรณ์จะปล่อยออกมาได้ นั่นคือเหตุผลที่เคมี การป้องกัน และการรับรองของมันสมควรได้รับความเข้มงวดเท่ากับเซนเซอร์ที่ตรวจจับก๊าซ
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์แบบผนึกและชุดแบตเตอรี่อุตสาหกรรมที่จับคู่กันสำหรับอุปกรณ์ในพื้นที่ห่างไกล นอกตาราง และเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย และสนับสนุนพันธมิตร OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2, หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2, การหาคุณลักษณะภาระพัลส์, การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้าง และการตรวจสอบความถูกต้องร่วมเครื่องชาร์จ/ชุดแบตเตอรี่ โปรดบอกรอบการทำงาน กระแสสูงสุด ช่วงอุณหภูมิ เป้าหมายระยะเวลาทำงาน และมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไป แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และแบตเตอรี่ที่ปกป้องเวลาทำงาน ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน ดูผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
