关于绿色照明系统技术改造的分析

发布于：2015-06-13 19:00:13 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

1 前言
　　南京钢铁联合有限公司制氧厂（以下简称制氧厂）从２００８年３月开展绿色照明改造工程以来，制氧厂通过总结和计算，提出进行绿色照明系统技术改造的意义和必要性。
　　绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制调和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
　　２０世纪７０、８０年代，全球产生了能源危机，而全球环境保护浪潮的兴起，节约能源，保护全球环境即成为全人类的共识。
　　１９９１年１月，美国环保局（ＥＰＡ）首先提出实施“绿色照明（Ｇｒｅｅｎ　Ｌｉｇｈｔｓ）”和推进“绿色照明工程（Ｇｒｅｅｎ　Ｌｉｇｈｔｓ　Ｐｒｏｇｒａｍ）”的概念，很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视，并积极采取相应的政策和技术措施，推进绿色照明工程的实施和发展。
　　１９９３年１１月，我国国家经贸委开始启动“中国绿色照明工程”，并于１９９６年正式列入国家计划。
2 实施绿色照明的方法
　　采用效率高、寿命长、安全、性能稳定的照明电器产品。
2.1 采用高效节能的电光源　
　　（1）用卤钨灯取代普通照明白炽灯（节电５０％~６０％）；
　　（2）用自镇流单端荧光灯取代白炽灯（节电７０％~８０％）；
　　（3）用直管型荧光灯取代白炽灯和直管型荧光灯的升级换代（节电７０％~９０％）；
　　（4）大力推广高压钠灯和金属卤化物灯的应用；
　　（5）低压钠灯的应用；
　　（6）推广发光二极管即ＬＥＤ的应用。
2.2 采用高效节能照明灯具
　　（1）选用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式灯具；
　　（2）选用与光源、电器附件协调配套的灯具。
2.3 采用高效节能的灯用电器附件
　　用节能电感镇流器和电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器。电子镇流器的优点是：
　　（1）通过高频化提高灯效率；
　　（2）可以瞬间点灯；
　　（3）无频闪；
　　（4）无噪音；
　　（5）自身功耗小；
　　（6）体积小、重重轻；
　　（7）可以实现调光等。
2.4 采用各种照明节能控制设备或常用的方法
　　（1）光传感器；
　　（2）热辐射传感器；
　　（3）超声传感器；
　　（4）时间程序控制；
　　（5）直接或遥控调光。
2.5 智能照明控制系统
　　随着企业发展的规模进程地明显加快，照明系统的规模也日益庞大。照明系统的运行费用给各生产厂造成一定的压力。另外，电网因电力供应紧张而变得很不稳定，在前半夜，适逢用电高峰，电压低，照明亮度相对昏暗，甚至出现频闪现象，而后半夜用电处于低谷，电网电压骤升，区域可达２５０Ｖ；导致照明异常明亮，甚至出现眩光，使设计寿命５年的灯泡不到１年就已损坏，导致照明的维护和运行成本剧增。
　　气体放电灯具需要一定的启动电压（额定电压２２０Ｖ）和启动时间（５~１０min），当气体放电灯正常发光后，在灯具电压允许的范围内，适当降低灯具两端的工作电压，灯具的功率会大幅度的下降，但照度不会随着电压的下降而成比例的下降。即照度变化不大的特点，因而适度的降压，既保证了照明的质量，又大幅度节约了电能消耗。人的生理特性是在天暗以后瞳孔放大，而过高的电压容易产生眩光，人体感觉极不舒适。实验数据表明，电压每下降１０％，光照度下降３％~５％.
2.6 功能描述
　　（1）无触点：智能型照明控制系统采用无触点调压技术，相比较以前的接触器式调压和伺服马达调压，由于内部无移动元件，设备完全处于静态，保证了高可靠、低功耗。
　　（2）软启动功能：启动电压２００Ｖ，避免高电压，大电流直接冲击灯具，消除对灯具的启动浪涌40%，延长了灯具使用寿命。
　　（3）三相独立调节：三相系统由三个单相系统组成，能够独立调节每相的输出电压，每相可以带不同类型的负载，某相故障走静态旁路时决不影响其它两相正常运行，允许带１００％不平衡负载。
　　（4）静态旁路：每相除了正常的稳压、节能工作回路以外，同时带有两套静态旁路（静态复合节能旁路和静态直接旁路），大大提高了设备的可靠性和安全性，保证灯具不会因设备故障而灭灯。
　　（5）快速调节：设备能够根据电网电压的波动，及时地快速调节，由于采用固态开关，能够使调节的时间小于１０毫秒。
　　（6）稳压功能：无论是２２０Ｖ稳压状态还是节能状态，都能保证输出电压精度在＋２％之间（即电子稳压器）。
　　（7）最大输出电压调节范围７６Ｖ（升压幅度为１６Ｖ，降压幅度为６０Ｖ）。在输入电压范围内，输出电压能够在７６Ｖ的范围内平稳、连续的变化。
　　（8）升压功能：输入电压如果低于公称电压（２２０Ｖ），智能型照明调控器会自动将输出电压升至公称电压（２２０Ｖ），从而保证灯具能够正常可靠的运行。
　　（9）通讯接口：照明调控器预留有通讯接口（ＲＳ２３２），便于远程监控。
　　（10）绝缘监测功能：当线路绝缘低于设定值时，设备将发出报警信号（预设值）。
　　（11）分时段调压功能：可以设定不同时段，不同的输出电压。
　　（12）高效节能：上半夜稳压节能，下半夜降压减流节能，节能率高达３０％以上。（功率与电压的平方成正比，如高压钠灯Ｕｉ＝２３０Ｖ，Ｕｏ＝１８５Ｖ，则理论上节能率高达３５．７％）。
　　（13）每相都配有声光显示，正常工作时绿灯和两个档位指示灯亮，故障时一个红灯闪烁，同时蜂鸣器发出警告。
　　（14）无谐波干扰，智能型照明控制系统为绿色环保产品（由于设备调节过程为过零切换，无电流，本身不会产生谐波，同时电抗器绕组串联在主电路中，能够防止电源侧的谐波传至负载侧，设备的输出波形优于输入波形）。
　　（15）高效节能设备，快速回收成本，根椐光源质量和设备容量，一般６~１８个月可收回投资成本。
　　（16）大屏幕彩色液晶显示器，能够实时地就地显示和控制照明设备的工作状况，并可查询相关报警信息。
３制氧厂绿色照明与传统照明比较
　　（1）照明灯具配置方面：以前制氧厂新区照明灯具的光源多以低压钠灯为主，低压汞灯和金属卤化物灯只占其中一小部分。低压钠灯功率较大，照度较低，光源颜色偏黄。由于灯具的制造质量和结构，一遇到夜晚下雨，灯泡就爆炸，给本来就少的维修工人带来较大的工作量。而老区的照明灯具的光源更是参差不齐，低压汞灯、低压钠灯、金卤灯、水银灯、白炽灯等由不同品牌组成，这些灯具（如白炽灯、水银灯等）都是被国家列入强制更换的序列内的光源。因为存在这么多型号、种类、系列的光源，所以在灯泡备用量上也存在着品种多、数量多的情况，无形中多增加了备件的库存，这部分的库存不会产生任何效益。现改造后的灯具光源多数只有三种规格，备件也能够在新、老区全部通用，节省了备件库存费用，能够将资金用于生产，从而创造更大的效益。
　　（2）从照明灯具的照度来说：原新区和老区的灯具照度较弱，夜晚能见度不足，给夜间上下班的女职工、操作人员的设备点检、安保人员的巡查防盗和夜间进入厂区的人员安全带来很大隐患。如遇到夜间检修或抢修，只能够靠增加临时灯具来达到照度要求，否则检修将无法进行。改造后的灯具具有高亮度、高显色性、色差小的优点。从生产和安保人员的口中就可得知照度效果非常好，得到一致好评。现在检修人员再也不用在厂房内加装照明灯具了，避免了突遇抢修因为电工没到没法接灯而不能进行的尴尬。简单比较照度来看，相同２５０Ｗ功率下的金卤灯和低压钠灯照度差２倍。一个４００Ｗ的金卤灯在一个正常布局６ｍ×６ｍ，高度为１２～１３ｍ的厂房内，灯具的垂直照度离地面１ｍ测量，垂直灯下照度为８５０lx，而同功率的低压钠灯只有３２０lx.
　　（3）从投资费用与成本看：制氧厂对新、老区的照明绿色改造工程上设备投资花费约８０万元，通过实际运行后计算。原照明装机容量为１４６．２９ｋＷ，改造后装机容量为８９．５８ｋＷ，节约装机容量为５６．７１ｋＷ，按照目前电费价格０．６５元每度，全年开启灯具平均时间为４２７２ｈ，得出年平均节约电费约为１３．１万元。按照推算，预计制氧厂约６年收回投资成本。
　　（4）从维护成本来说：制氧厂原新、老区域照明都由自己的维修工进行检修和保养。现改造后的新型绿色照明灯具使用周期长，且合资的灯具厂家具有２～６年不等的保修期，并且签订了保修协议。保修期内，只要通知供应商立即就给予维修或更换光源。因此，制氧厂在保修期间不必备用照明光源、电气等，节省了大量的备件资金和人力物力。
　　（5）从使用角度来说：制氧厂原新、老区照明系统为分散控制开关数量多，随机性强。对责任心强的操作工人能够及时开关照明开关，如责任心差的操作工人则经常会出现长明灯等现象。制氧厂尝试使用新型的照明控制器和改造集中的控制开关，可以做到根据时间调节照度以减少电力的浪费。
４结束语
　　绿色照明是随着二十世纪八十年代全球环境浪潮而兴起，并得到迅速发展的绿色运动的组成部分。实施绿色照明工程，符合我国提出的要把控制人口、节约资源、保护环境放到重要位置，使人口增长与社会生产力的发展相适应，使经济建设与资源环境相协调，实现良性循环的奋斗目标，也符合国际照明发展的总趋势。
　　我国是人口众多、资源相对不足的国家，在现代化建设中，必须实施可持续发展战略。坚持计划生育和保护环境的基本国策，正确处理经济发展同人口、资源、环境的关系。资源开发和节约并举，把节约放在首位，提高资源利用效率。
　　实施绿色照明的改造工程，制氧厂走在了全集团公司的前面。而评价改造工程的效果，无论用什么计算方式与方法都不如群众的眼睛和口碑。制氧厂所推广的绿色照明工程是一项深入民心的工程，推行绿色照明工程不仅符合国家节能方面的总体要求，也是照明区域内所有工人的主现要求。从以上几方面来看，这次改造达到了预期的效果，取得了一致好评。

照明系统照明