浅述水泥工厂电气照明设计

【摘 要】本文从照明设计的照度标准选择、光源与灯具及附件选择、照明控制、照明配电及线路敷设、节能等方面论述水泥厂电气照明设计及节能方面的问题，旨在倡导企业优化成本运行方式，降低照明系统的能耗，实现低耗能生产，为创造节约型社会尽其之责。

【关键词】电气照明;设计;节能

1.水泥厂电气照明照度标准及设计

为营造良好的工作条件，提高照明质量以利于生产、工作和保障职工安全、身体健康，进而提高劳动生产率和产品质量。工作场所和其他生活环境照明的照度必须符合该场所的视觉工作需要，且有良好的照明质量。如照度均匀度、良好的眩光限制、光源的显色性与使用寿命等。这些必须符合国家标准《建筑照明设计标准》的规定。

照度标准的选取，作业面或参考平面的照度符合下列条件之一及以上时，须按照度标准值分级提高一级。视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于500mm时；连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时；识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时；视觉作业对操作安全有重要影响时；识别对象亮度对比小于0.3时；作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时；视觉能力低于正常能力时；建筑等级和功能要求较高时。

作业面或参考平面的照度符合下列条件之一及以上时，须按照度标准值分级降低一级。进行很短时间作业时；作业精度或速度无关紧要时；建筑等级和功能要求较低时。

照度计算，利用系数法是指由光源直接照射和经各种表面相互反射后照射到某平面上的光通量与全部照明器发出的总光通量之比。

单位容量法是指单位面积上达到设计照度时需要安装的电功率。

对于方案设计或初步设计阶段，常采用单位容量法；利用系数法适用于灯具均匀布置、反射条件好的室内一般照明，也适于灯具均匀布置的室外照明。工厂照明常采用利用系数法。

照度是工业厂房照明的基本要求，由于工业厂房的工作性质差别很大，对照度的要求也不同。《建筑照明设计标准》规定了生产车间工作面上的平均照度值，还规定了厂区露天工作场所和交通运输线的照度值。在工厂照明设计中也可参考国际照明委员会（CIE）推荐的照度值。

《建筑照明设计标准》对照度均匀度的规定：作业区域一般照明照度均匀度不应小于0.7，作业区临近周围的照度均匀度不应小于0.5。近年来一些研究表明，室内照度均匀度并非越均匀越好，均匀无变化的环境会影响人的工作效率，变化太大的环境又影响人的注意力，因此选择合适的室内各部分的照度及照度均匀度，可以减缓疲劳，集中注意力，也可减少资源不必要浪费。

光源颜色及显色性，不同的光色可以营造不同的环境气氛，根据工作性质的不同，选择和工作性质相适应的光色。对改善工作环境，提高工作效率有积极作用。显色性主要考虑认识机械设备和加工部件的颜色，识别安全标志的颜色。在长期工作或停留的室内照明光源显色指数Ra不低于80，但对于工业建筑部分生产场所的照明（安装高度大于6m的直接型灯具）可例外，Ra可低于80，但最低限度必须能够辨认安全色。

2.水泥厂常用照明光源与灯具的选择

根据照明功能的不同，照明可分以下几种类型：一般照明、事故照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。工厂是生产特定产品的场所，对于水泥厂一般有厂房、办公及附属用房、露天装置（塔架、窑、皮带廊）、堆场、站、道路及地下部分等组成。照明设计范围为室内照明（车间内部、办公及附属物等）、户外照明（场、站、道路及露天装置等）、地下照明、障碍照明。

光源选择，光源应根据生产工艺的特点和要求进行选择。选择光源时，不能简单比较光源的价格因素，更应侧重全寿命周期的经济分析比较。如某些高效长寿命光源，尽管单体价格高，一次投入较大，但后期运行维护费用低，所以在经济和技术上是比较合理的选择。

水泥厂照明光源宜采用冷光源。应急照明应采用能瞬时点亮的白炽灯或荧光灯，亦可采用标准的应急灯。水泥厂主要生产车间（破碎、预热器、粉磨车间等）宜采用金属卤化物灯、高压钠灯等耐振动的光源；办公、生活等用房宜采用三基色细管径直管荧光灯；堆场宜采用冷光源的投光灯、高压钠灯、金属卤化物灯；各类储库及输送皮带廊宜采用新型螺口荧光灯。

灯具的选择，工厂照明灯具应按环境条件、满足工作和生产条件、被照面上配光要求及灯具效率为依据，并适当考虑外观美观、安装方便以及与建筑物协调，以做到技术经济合理。有特殊环境条件的厂房，如潮湿、多尘、有腐蚀性气体或爆炸危险的厂房，这些因素直接影响着照明设备的选择。如在地坑、水泵房、车间平台等场所，应选择相应等级的防水防尘灯具，至少应采用带防水灯头的开敞式灯具；而对于有爆炸和火灾危险的场所，要符合国家现行相关标准规范的规定，如《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》。

由于采用电子镇流器能使荧光灯管在高频条件下工作，可提高灯管光效及降低镇流器自身功耗，有利于节能；且使灯管发光稳定、消除了频闪和噪声，有利于提高灯管的寿命，所以对于荧光灯宜采用电子镇流器。采用高压钠灯或金属卤化物灯时宜用节能型镇流器，它比普通电感镇流器节能。总之，灯具所采用的镇流器应符合镇流器的国家相关性能标准和能效标准的规定。

3.水泥厂照明配电、控制及线路敷设方式

照明配电，由《水泥工厂设计规范》中对负荷分级的规定，可知水泥厂的照明一般属于三级负荷。目前工厂照明配电基本上是按生产工艺划分配电，配电电源引自区域配电室，从照明配电装置中在分若干回路，每个回路灯具数量需符合《水泥工厂设计规范》的相关规定。距离配电中心（配电室）较远区域的照明采用独立的配电装置，但电源仍然引自总照明配电装置，目的是减少线路压降、电缆的需求，节约资源。这种配电方式优点是各负荷独立受电，线路发生故障时，不影响其他回路继续供电，供电可靠性较高；其它回路中电动机启动引起的电压波动，对其回路影响较小。

导线敷设方式，目前水泥厂主要采用明敷设和暗敷设两种。明敷是指导线直接穿在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面，桁架、支架等处。此方式主要用于生产车间和室外；暗敷是指在建筑物内预埋穿线管，再在管内穿线，但穿管的绝缘导线在管内不允许有接头，接头必须设在专用接线盒内，根据建设部标准，穿管暗敷设的导线必须是铜芯线。此方式主要应用于配电室、厂区办公、生活区域及其附属物。

线路导线选择原则，车间照明线路导线选择与导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条件外，还需符合工作电压的要求。导体应满足动稳定与热稳定的要求；线路电压损失应满足用电设备正常工作及启动时端电压的要求；导体最小截面应满足机械强度的要求。

照明控制方式，如有普通开关、红外线开关、光敏开关、脉冲继电器、时间继电器等独立的控制；目前，随着照明技术的发展智能照明控制系统逐渐在照明控制中得到应用，如施耐德公司的C-BUS系统、ABB公司的i-BUS系统、松下公司的全二线系统等。这些智能控制系统在民用方面运用较多，但未来移植到工厂照明系统中也是一发展趋势。

4.水泥厂的供电要求

照明装置设备的电压一般为220V，少数情况下采用380V，对于移动式和手提式灯具一般不超过50V。《水泥工厂设计规范》中规定：窑、磨、篦冷机、袋收尘等金属导体设备内检修用手提灯具电压不超过12V；其他场所检修用手提灯具的供电电压不超过36V。对于安装于高温、潮湿、有导电地面的场所，且安装高度距地面(下转第303页）(上接第195页）2.2m以下时，易触及而无防止触电措施的灯具，其使用电压不应超过24V。照明系统接地一般采用TN-S系统。

照明系统线路各相负荷的分配宜保持平衡，最大相负荷和最小相负荷电流差不宜超过30%。

5.水泥厂的照明节能

照明节能是一系统工程，要从提高整个工厂照明系统每个环节的效率来考虑。依据《建筑照明设计标准》和工厂的实际情况，选择合适的照度标准值。

车间尽可能采用混光照明，在同一场所不同区域亦可采用分区一般照明。

光源方面，工厂照明尽量减少白炽灯、高压汞灯的应用。对于办公、生活区域采用细管径的T8或T5直管荧光灯或紧凑型荧光灯；对于车间和道路照明，应采用高光效、长寿命的金属卤化物灯或高压钠灯。厂区道路宜可采用LED灯。

灯具方面，积极采用高效率节能灯具，如高效率灯具、空光合理灯具、光通量维持率好的灯具、利用系数高的灯具；路灯可采用风能和太阳能相结合的灯具。

镇流器方面，众所周知普通型镇流器有寿命长、可靠性高、价格相对低廉等特点，被广泛引用。但自身体积大、重量重、自身功耗大，多达灯功率的20%~25%；而电子镇流器和节能型镇流器最突出优点就是节能，其自身功耗低，仅有3~5W功耗、高功率因数、重量轻、体积小、启动可靠、无频闪、可调光、允许电压偏差大等。因此在灯具配套镇流器选型方面，减少传统型电感镇流器，逐步加大电子镇流器和节能型镇流器的应用。

照明灯具的端电压不宜大于额定电压的105%,一般工作场所电压不宜低于其额定电压的95%；照明配电干线和分支线应采用铜芯，分支电缆不应小于1.5mm2，利于用电安全、提高可靠性、降低线路电能损耗；每个开关控制的光源数量不宜太多；充分利用自然光和人工照明的合理配置；提高室内各表面的反射比，以提高照度，节约电能等。

【参考文献】

［１］中国建筑科学研究院主编.建筑照明设计标准（GB50034-2004）.

［２］中国水泥协会.水泥工厂设计规范（GB50295-2008）.天津水泥工业设计研究院有限公司.

［３］周太明主编.电气照明设计.复旦大学出版，2001，11.

［４］任元会主编.工业与民用配电设计手册（第三版）.中国电力出版社,2005,10.