電氣照明節(jié)能技術在熱軋生產線的應用

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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，可以在一個生產企業(yè)的方方面面去尋求解決方案，樹立一種“點點滴滴降成本，分分秒秒增效益”的節(jié)能意識，以最好的管理，來實現(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的工作。照明對于一個冶金生產企業(yè)來說是最基本、最普通的一個功能。一般說到照明節(jié)能，自然而然會想到的是采用哪種節(jié)能燈具。工程設計采用節(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實現(xiàn)。本文結合某熱軋生產線工程，介紹如何在照明系統(tǒng)上實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2某多熱軋生產線工程車間組成簡介

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

3照明區(qū)域劃分

根據(jù)工程設計文件，對某熱軋生產線工程主要建筑設施的建筑面積進行了統(tǒng)計，主要建構筑面積達到117697m2，詳細統(tǒng)計見表1，主要建筑設施照明區(qū)域統(tǒng)計見圖2。從圖2中可以非常清晰地看出，主廠房在照明系統(tǒng)中用電負荷最大，建筑面積占比達到68%，通常也是需要照明時長最長的區(qū)域，更是照明節(jié)能的關鍵場所。電氣室占比雖然達到21%，但大部分電氣室是無人值守的場所，通常是人走燈滅，只有在巡檢、檢修時才需要照明。所以，本文重點介紹主廠房照明節(jié)能系統(tǒng)。

4某熱軋生產線工程車間智能照明實施方案

結合某熱軋生產線工程主廠房照明、軋機區(qū)地下室照明、鋼卷庫照明的工廠設計，實現(xiàn)該區(qū)域內照明統(tǒng)一集中管理。

4.1生產照明需求

現(xiàn)在熱軋生產線通常為在主操作臺上根據(jù)監(jiān)控畫面進行操作。經與現(xiàn)場操作人員調研，明確了生產線主廠房照明的實際需求。白天生產在晴天照度較好的情況下，生產廠房不需要開燈照度就滿足生產需要。夜間生產需要較為均勻的照明，但為了保證在操作臺上看到良好的監(jiān)控畫面效果，生產期間生產線不能過亮，此時的主廠房照明主要給生產操作人員使用。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，與夜間生產較為類似。生產檢修是熱軋廠工作內容的一部分，由于生產檢修是較為精細的生產操作，不同于正常生產的照明需求，設備檢修區(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對車間照明的需求并進行有效管理，將某熱軋生產線工程軋機區(qū)主廠房照明、軋機區(qū)地下室照明、鋼卷庫照明進行了區(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適應生產不同工況不同照度需求；地下室照明除需要滿足生產不同工況不同照度需求，還需要滿足防火分區(qū)照明設計相關規(guī)范的要求。某熱軋生產線工程軋機區(qū)主廠房照明劃分成10個照明區(qū)域，41個照明支路；軋機區(qū)地下室照明按照防火分區(qū)分成15個照明區(qū)域，42個照明支路；鋼卷庫照明劃分成12個照明區(qū)域，51個照明支路。這3個大區(qū)共分為37個照明區(qū)域，134個照明支路，照明支路的細分可以方便生產操作人員靈活對照明區(qū)域進行管理。 

4.3操作方式

照明控制由原來的機旁手動操作，改為現(xiàn)在的機旁手動+遠程自動相結合的控制方式。具體實施方案：在每個劃分好的每個照明區(qū)域設置1臺照明配電箱，每臺照明配電箱內設若干照明控制回路，每個照明控制回路對應1個照明支路，所有照明支路均由接觸器控制。每臺照明配電系統(tǒng)均設置手動/自動轉換開關，當轉換開關打到手動位置時，可實現(xiàn)檢修或其他特殊情況的機旁操作；當轉換開關打到自動位置（也可稱遠程位置）時，由軋線照明控制系統(tǒng)PLC進行集中遠程控制，并可在操作畫面上對照明區(qū)域進行監(jiān)控。

5智能照明控制

某熱軋生產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，還包含輔傳動絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控與記錄；電氣室空調節(jié)能系統(tǒng)的監(jiān)視與控制等功能，在工程投資上也節(jié)省一定的費用，通過現(xiàn)場設置遠程I/O站把各區(qū)域內的照明配電箱的輸入/輸出信號集中到該PLC系統(tǒng)內。智能照明自動化配置圖詳見圖3。由于主廠房每個照明區(qū)域、每個照明區(qū)域的照明支路已將其的啟停狀態(tài)以及控制啟動器的控制信號通過遠程I/O站接入PLC控制系統(tǒng)。所以，在自動控制模式下均由PLC系統(tǒng)進行操作，可通過編程設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，設置不同時鐘控制；根據(jù)場所工況不同實現(xiàn)不同的照度控制；在出現(xiàn)光照不足的天氣時，設置人工干預畫面和程序，進行人工手動開燈或關燈，此操作可以根據(jù)生產線軋機區(qū)操作室設置的觸摸式顯示屏進行，也可以在工程師站的畫面上實現(xiàn)。

5.2軋機區(qū)地下室

軋機區(qū)地下室常規(guī)生產期間是采用監(jiān)控畫面進行監(jiān)控的，隨著監(jiān)控技術的發(fā)展，即使在疏散照明情況下，也可以獲得較好的畫面質量，與設計照度100~150lx相比有很大的節(jié)能空間。

5.3鋼卷庫主廠房

由于鋼卷庫主廠房吊車采用了智能吊車，吊車運行也是采用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。其他區(qū)域照明的特點不再一一列舉?？傊?，生產設備和生產工藝的提升和改進，為照明集中管控實現(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帶來的能源浪費，不僅在節(jié)能上效果顯著，而且在生產管理上也節(jié)約了操作人員的工作時間，提高了操作人員的工作效率。

6照明節(jié)能計算

根據(jù)對某熱軋生產線工程統(tǒng)計，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《建筑照明設計標準》中對該類建筑照明功率密度目標值為6.5W/m2要求[1]。該廠稅后外部電價為0.52元/（kW·h），車間主廠房照明每小時電費為245.44元。車間主廠房照明工作時間如下：冬季18:00~7:00，每天工作小時數(shù)13h；夏季19:00~6:00，每天工作小時數(shù)11h。每年日歷天數(shù)365d，每天按照12h計算，全年開燈時間為12×365=4380h，通過智能照明控制，每小時節(jié)電平均容量約20%。年照明節(jié)電費用約為：245.44×4380×0.2=21.77（萬元）。

7結語

某熱軋生產線工程主廠房照明采取智能化控制的措施，實現(xiàn)了區(qū)域照明控制的靈活性和可控性，不僅方便了生產運維人員日常管理，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)生產運行中有很好的節(jié)能效果和實際意義。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑照明設計標準:GB50034—2013[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.

作者:呂冬梅 班澤宇 肖勝亮 單位:北京首鋼國際工程技術有限公司 北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心 首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司