電氣照明節(jié)能技術(shù)在熱軋生產(chǎn)線的應(yīng)用

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1引言

冶金企業(yè)節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，可以在一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的方方面面去尋求解決方案，樹(shù)立一種“點(diǎn)點(diǎn)滴滴降成本，分分秒秒增效益”的節(jié)能意識(shí)，以最好的管理，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益的最大化也是很多企業(yè)正在不斷探索和改進(jìn)的工作。照明對(duì)于一個(gè)冶金生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)是最基本、最普通的一個(gè)功能。一般說(shuō)到照明節(jié)能，自然而然會(huì)想到的是采用哪種節(jié)能燈具。工程設(shè)計(jì)采用節(jié)能燈具僅是照明節(jié)能的方法之一，照明節(jié)能還可以采用智能控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文結(jié)合某熱軋生產(chǎn)線工程，介紹如何在照明系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2某多熱軋生產(chǎn)線工程車間組成簡(jiǎn)介

某熱軋生產(chǎn)線工程從建構(gòu)筑上劃分，主要由主廠房（主軋跨、主電跨、磨輥間、鋼卷庫(kù)）、水處理設(shè)施（層流泵站、聯(lián)合泵站、過(guò)濾間、稀土磁盤凈化水處理站等）、電氣設(shè)施（軋區(qū)主電室、卷取主電室、水處理控制中心、110kV變電站等）建構(gòu)筑物組成，總體布局詳見(jiàn)圖1。這些建構(gòu)筑由于生產(chǎn)使用的需求，均應(yīng)設(shè)置照明設(shè)施。

3照明區(qū)域劃分

根據(jù)工程設(shè)計(jì)文件，對(duì)某熱軋生產(chǎn)線工程主要建筑設(shè)施的建筑面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，主要建構(gòu)筑面積達(dá)到117697m2，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，主要建筑設(shè)施照明區(qū)域統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2。從圖2中可以非常清晰地看出，主廠房在照明系統(tǒng)中用電負(fù)荷最大，建筑面積占比達(dá)到68%，通常也是需要照明時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)的區(qū)域，更是照明節(jié)能的關(guān)鍵場(chǎng)所。電氣室占比雖然達(dá)到21%，但大部分電氣室是無(wú)人值守的場(chǎng)所，通常是人走燈滅，只有在巡檢、檢修時(shí)才需要照明。所以，本文重點(diǎn)介紹主廠房照明節(jié)能系統(tǒng)。

4某熱軋生產(chǎn)線工程車間智能照明實(shí)施方案

結(jié)合某熱軋生產(chǎn)線工程主廠房照明、軋機(jī)區(qū)地下室照明、鋼卷庫(kù)照明的工廠設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)照明統(tǒng)一集中管理。

4.1生產(chǎn)照明需求

現(xiàn)在熱軋生產(chǎn)線通常為在主操作臺(tái)上根據(jù)監(jiān)控畫面進(jìn)行操作。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)操作人員調(diào)研，明確了生產(chǎn)線主廠房照明的實(shí)際需求。白天生產(chǎn)在晴天照度較好的情況下，生產(chǎn)廠房不需要開(kāi)燈照度就滿足生產(chǎn)需要。夜間生產(chǎn)需要較為均勻的照明，但為了保證在操作臺(tái)上看到良好的監(jiān)控畫面效果，生產(chǎn)期間生產(chǎn)線不能過(guò)亮，此時(shí)的主廠房照明主要給生產(chǎn)操作人員使用。陰天是一種較為特殊的情況，即使白天主廠房也需要一定的照度，與夜間生產(chǎn)較為類似。生產(chǎn)檢修是熱軋廠工作內(nèi)容的一部分，由于生產(chǎn)檢修是較為精細(xì)的生產(chǎn)操作，不同于正常生產(chǎn)的照明需求，設(shè)備檢修區(qū)域需要較高的照度。

4.2照明區(qū)域劃分

為了更好地滿足生產(chǎn)對(duì)車間照明的需求并進(jìn)行有效管理，將某熱軋生產(chǎn)線工程軋機(jī)區(qū)主廠房照明、軋機(jī)區(qū)地下室照明、鋼卷庫(kù)照明進(jìn)行了區(qū)域劃分，照明區(qū)域劃分原則是，廠房照明需要滿足廠房照明不足時(shí)適應(yīng)生產(chǎn)不同工況不同照度需求；地下室照明除需要滿足生產(chǎn)不同工況不同照度需求，還需要滿足防火分區(qū)照明設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范的要求。某熱軋生產(chǎn)線工程軋機(jī)區(qū)主廠房照明劃分成10個(gè)照明區(qū)域，41個(gè)照明支路；軋機(jī)區(qū)地下室照明按照防火分區(qū)分成15個(gè)照明區(qū)域，42個(gè)照明支路；鋼卷庫(kù)照明劃分成12個(gè)照明區(qū)域，51個(gè)照明支路。這3個(gè)大區(qū)共分為37個(gè)照明區(qū)域，134個(gè)照明支路，照明支路的細(xì)分可以方便生產(chǎn)操作人員靈活對(duì)照明區(qū)域進(jìn)行管理。 

4.3操作方式

照明控制由原來(lái)的機(jī)旁手動(dòng)操作，改為現(xiàn)在的機(jī)旁手動(dòng)+遠(yuǎn)程自動(dòng)相結(jié)合的控制方式。具體實(shí)施方案：在每個(gè)劃分好的每個(gè)照明區(qū)域設(shè)置1臺(tái)照明配電箱，每臺(tái)照明配電箱內(nèi)設(shè)若干照明控制回路，每個(gè)照明控制回路對(duì)應(yīng)1個(gè)照明支路，所有照明支路均由接觸器控制。每臺(tái)照明配電系統(tǒng)均設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)檢修或其他特殊情況的機(jī)旁操作；當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置（也可稱遠(yuǎn)程位置）時(shí)，由軋線照明控制系統(tǒng)PLC進(jìn)行集中遠(yuǎn)程控制，并可在操作畫面上對(duì)照明區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

5智能照明控制

某熱軋生產(chǎn)線工程智能照明控制系統(tǒng)包含在該工程公輔節(jié)能PLC系統(tǒng)中，該公輔節(jié)能系統(tǒng)除智能照明控制功能外，還包含輔傳動(dòng)絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控與記錄；電氣室空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的監(jiān)視與控制等功能，在工程投資上也節(jié)省一定的費(fèi)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站把各區(qū)域內(nèi)的照明配電箱的輸入/輸出信號(hào)集中到該P(yáng)LC系統(tǒng)內(nèi)。智能照明自動(dòng)化配置圖詳見(jiàn)圖3。由于主廠房每個(gè)照明區(qū)域、每個(gè)照明區(qū)域的照明支路已將其的啟停狀態(tài)以及控制啟動(dòng)器的控制信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)程I/O站接入PLC控制系統(tǒng)。所以，在自動(dòng)控制模式下均由PLC系統(tǒng)進(jìn)行操作，可通過(guò)編程設(shè)置多種程序控制模式。

5.1主軋區(qū)、主電跨主廠房

主廠房可以根據(jù)一年四季光照不同，采光需求不同，設(shè)置不同時(shí)鐘控制；根據(jù)場(chǎng)所工況不同實(shí)現(xiàn)不同的照度控制；在出現(xiàn)光照不足的天氣時(shí)，設(shè)置人工干預(yù)畫面和程序，進(jìn)行人工手動(dòng)開(kāi)燈或關(guān)燈，此操作可以根據(jù)生產(chǎn)線軋機(jī)區(qū)操作室設(shè)置的觸摸式顯示屏進(jìn)行，也可以在工程師站的畫面上實(shí)現(xiàn)。

5.2軋機(jī)區(qū)地下室

軋機(jī)區(qū)地下室常規(guī)生產(chǎn)期間是采用監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)控的，隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，即使在疏散照明情況下，也可以獲得較好的畫面質(zhì)量，與設(shè)計(jì)照度100~150lx相比有很大的節(jié)能空間。

5.3鋼卷庫(kù)主廠房

由于鋼卷庫(kù)主廠房吊車采用了智能吊車，吊車運(yùn)行也是采用PLC系統(tǒng)控制的，不僅提高吊車作業(yè)的效率，也為照明節(jié)能提供了基礎(chǔ)。其他區(qū)域照明的特點(diǎn)不再一一列舉?？傊?，生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的提升和改進(jìn)，為照明集中管控實(shí)現(xiàn)靈活可控的操作方式提供有利條件，較之前采用常規(guī)本地照明箱操作模式，極大地方便了車間管理和操作，避免了照明操作不及時(shí)帶來(lái)的能源浪費(fèi)，不僅在節(jié)能上效果顯著，而且在生產(chǎn)管理上也節(jié)約了操作人員的工作時(shí)間，提高了操作人員的工作效率。

6照明節(jié)能計(jì)算

根據(jù)對(duì)某熱軋生產(chǎn)線工程統(tǒng)計(jì)，全車間主廠房照明燈具的安裝容量為472kW（包含局部照明），全部采用高效節(jié)能燈具，照明功率密度限值為6.23W/m2，低于GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)該類建筑照明功率密度目標(biāo)值為6.5W/m2要求[1]。該廠稅后外部電價(jià)為0.52元/（kW·h），車間主廠房照明每小時(shí)電費(fèi)為245.44元。車間主廠房照明工作時(shí)間如下：冬季18:00~7:00，每天工作小時(shí)數(shù)13h；夏季19:00~6:00，每天工作小時(shí)數(shù)11h。每年日歷天數(shù)365d，每天按照12h計(jì)算，全年開(kāi)燈時(shí)間為12×365=4380h，通過(guò)智能照明控制，每小時(shí)節(jié)電平均容量約20%。年照明節(jié)電費(fèi)用約為：245.44×4380×0.2=21.77（萬(wàn)元）。

7結(jié)語(yǔ)

某熱軋生產(chǎn)線工程主廠房照明采取智能化控制的措施，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域照明控制的靈活性和可控性，不僅方便了生產(chǎn)運(yùn)維人員日常管理，而且在低碳環(huán)保、節(jié)能降耗的方面效果也是顯著的，在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中有很好的節(jié)能效果和實(shí)際意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):GB50034—2013[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.

作者:呂冬梅 班澤宇 肖勝亮 單位:北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司 北京市冶金三維仿真設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究中心 首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司