电厂输煤系统照明的优化与改进

1电厂概况

我厂位于广东省揭阳市惠来县靖海港东侧的滨海地带,地貌分属于滨海残丘台地和潮间浅海带,处于严苛的海洋、工业大气腐蚀环境,盐雾大。输煤区域的照明设备更是处在潮湿、高盐、高温、粉尘大、振动大等恶劣环境中,卸煤皮带栈桥则是深入海中,因此对照明设备有严格的技术要求以及更高的防护等级要求。

2电厂输煤系统照明存在的问题

目前,电厂输煤系统照明设备分布广、数量大、老化严重,缺陷率高,维护投入的人力、物力较大,近年来每年照明系统维护消耗的各类灯具及配件等物资价值接近10万元。存在的具体问题如下。

2.1现场照明布置不合理,照度分布不均

原输煤系统照明灯具都是沿皮带栈桥中部布置安装,栈桥两侧没有照顾到,导致很多地点照度严重不足,对运行巡检、设备检修等影响较大,且影响人员通行安全。

2.2现场照明功率选型未经合理优化

原照明灯具型式为常规金属卤化物灯具,光效低,能耗高:部分区域泛光灯配光狭窄,照度不均匀。150w金卤灯光衰严重,测其照度不足20lx,不满足文献DL/T5390一3014《发电厂和变电站照明设计技术规定》中关于照明照度的规定。工作人员实际上长期处在低照度环境下工作,易疲劳。长期有人工作或停留的房间或场所,照明光源的显色指数(Ra)不宜小于80,在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所的照明,Ra可低于80,但必须能够识别安全色。

照度根据文献DL/T5390一3014《发电厂和变电站照明设计技术规定》和文献GB50034一3004《建筑照明设计标准》,应满足发电厂内燃料区域照度标准值表要求,如表1所示。

2.3现场照明灯具部件老化严重

现场灯具状况如图1所示,照明灯具防护罩、底座、支架锈蚀严重,透明件密封圈老化严重,导致内部积污较多,缩短了灯具使用寿命。

2.4各类型式及灯具品牌繁多

由于不同区域使用的照明设备不一,备件占用库存大,维护成本高。

2.5照明配电安全隐患多

输煤系统因煤粉严重,每天需要冲水清洗,原照明电缆布置在皮带沿线地面电缆槽内,沿线电缆接头多,容易被水淋湿引发短路,日常故障率高,且极易发生照明线路短路及人身触电事故,威胁维护人员人身安全。

2.6特殊部位照明抗振效果差

卸船机因卸煤工况复杂,整机振动大,原卸船机上使用灯具抗振性能差,造成灯具经常烧坏,不能满足现场作业的要求,关键部位照明故障影响夜晚卸煤,大大降低了工作效率。文献指出,振动、摆动较大所使用的灯具应有防振和防脱落措施。

2.7照明需求不一,造成浪费

生产重要区域的照明通常需要保持34h全亮,但由于不同的生产区域的照明需求不一,故一直存在部分区域光源布置不合理,造成用电浪费等问题。

2.8布线不符合规范

原皮带栈桥沿线整体照明供电电缆走线施工以及接线不规范,分支引出线没有分线盒,照明总电源出来到现场没有设置分段配电箱,电缆线路没有配套的电缆槽,检修维护不方便。电缆走线或者沿建筑物支撑钢梁绑扎或者放在C型槽钢内,对照明系统影响很大。文献指出,发电厂和变电站生产车间的照明分支线路宜采用铜芯绝缘导线穿管敷设;潮湿的场所以及有酸、碱、盐腐蚀的场所,照明线路应采用阻燃塑料管或镀锌钢管敷设;露天场所的照明线路宜采用铜芯绝缘导线穿镀锌钢管或采用铠装护套电缆敷设。

3照明系统优化方案及实施

为了彻底解决现场照度不均、不足,照明设备故障率居高不下,安全隐患多的问题,需要对输煤系统照明进行优化改造,对照明进行合理的分组和精细化控制,最大限度延长照明寿命,降低维护成本和用电成本。

3.1运用照明云控系统,实现照明智能管理

文献提出,照明节能宜采用分区、分组集中手工控制方式,或采用光控、时控等自动控制。控制室等重要场所在有条件时可采用智能灯控系统。由于照明系统关系到电厂照明安全,因此智能控制系统的可靠性以及单灯监控设备的故障率将直接影响整个照明系统能否稳定运行。

可以采用具有先进技术水平的成熟稳定的云控系统设备,并建立一个可扩展的平台,充分考虑与前期工程兼容性和后续扩展性,实现既可以独立应用,也可以联网应用。既能满足未来十年内照明照度要求,又要保证智能控制系统在智慧化电厂管理创新方面具有先进性。

系统可扩展多种传感设备,传感器包括光照度传感器、微波传感器等。系统需兼容已有的智能照明系统,实现无缝联动。系统需支持服务器的主从备份,当主服务器损坏或死机时,备份服务器可以自动接管工作。网关自带实时时钟,设置有断电记忆功能,可以不连接外网或重新来电时还能运行定时。网关损坏时,传感器与墙壁开关及遥控器可以继续控制灯具。

3.2选用更适合输煤系统使用的绿色照明

输煤系统绿色照明的优化改造应围绕节能和寿命展开。通过能源分析、软件编程实现各种节能手段,采用优质管理达到节能效果。采用配光合理,满足360°照明需求,具备良好电磁兼容性,有防雷设计,有隔离系统,能防水、防尘、抗振,防腐防护等级达到1P65级的高品质LED绿色智能照明灯具。

更换合适的LED灯具,能延长照明设备的有效寿命,减少灯具更换次数,极大降低使用维护费用,也可以节能降耗少用电,还可以大大降低日常维护备件消耗及人力消耗。

3.3改变照明配电布线方式

将所有照明管线全部拆除,采用镀锌管穿线架空明敷或选择合适位置架空布置规范的电缆槽的方式,有效隔离照明管线与冲洗水的接触,从根本上保障人员人身安全。

文献提出,根据灯具的安装场所及用途,引向每个灯具的导线线芯最小截面应符合以下规定:灯头线工业建筑室内铜芯软线线芯最小截面为0.5mm2,移动用电设备的导线生产用铜芯软线线芯最小截面为1.0mm2。

更换主供电电缆,增加分线盒到分段电缆,设分段照明开关配电箱,分段控制(大约150m一段),这样一旦个别照明故障可将问题限制在分段内,最大程度减小对生产的影响,也便于检修维护;分接头处配置标准电缆分线盒,规范安装电缆套管,改善照明系统安全稳定性。智能照明进行强弱电完全分离式布线,人体所能接触到的为安全弱电,这样就从源头上杜绝了安全隐患。

3.4节约资源,减少浪费

通过对灯具进行改造和智能管理,实现二次节能,改变部分区域光源过剩、光照不均等问题,可以使企业的生产成本、生产效益产生良性循环。

文献提出,应急照明包括疏散照明和备用照明,在正常照明故障时即应急状态1min内,灯具应达到规定的额定输出光通量,并持续到额定应急时间结束。而其他正常照明则根据天气情况和实际生产情况的光照度,实现照明设备的自动开关及光度调节。采用微波感应智能技术,人来灯亮,人走灯暗,实现节能。通过合理安排照明灯具的开启时间,实现重点区域照明充足可靠,普通区域合理减少常亮照明,避免以往粗放式的照度管理模式,既节省大量的电能,又延长灯具的使用寿命。

按照70wLED灯具代替150w传统金卤灯的照度,光是灯具的功率节省就可以做到节电50%以上。输煤区域照明系统使用150w金卤灯数量超过1500套,照明负荷超过200kw,如果按照智能化LED照度管理,一年节省的电费与维护耗材费可超过25万元。

3.5自动巡检,自动查报故障及其具体位置

每个智能灯具具有一个独立ID,采用无线MESH组网方式组网。灯具与灯具之间、灯具与其他传感器之间具有联动功能,联动距离可达50m,联动策略可采用手机、电脑配置下发到各智能灯具。每个智能灯具可以实现任意组网,并能接入已有的智能照明系统。软件支持地图定位,可读取灯具状态开关、调光状态信息。单灯具有故障告警,单灯控制器支持本地故障监测功能,可自动检测灯具的功率实现本地报警,单灯控制器具备LED灯故障检测功能,具有远程升级程序的功能。可统计电量信息,故障信息系统可视化。

根据现场环境布置灯具具体位置和数量,既能实现系统自动巡检,查看故障信息,又能定位具体故障位置从而减少维护量,还能避免因不知道具体是哪个单灯故障从而办理不停电作业更换灯泡带来的安全隐患。

3.6与消防、监控系统联动,实现智能照明价值最大化

以灯为载体,实现消防、监控设施联动。通过对输煤系统照明的升级改造,实现消防与灯光、监控与灯光联动,将定位系统与电厂内的消防系统、安防监控系统相结合,在发生火灾、爆炸、气体泄漏等危险事故引发异常报警的同时弹出现场视频画面,进行灯光闪烁和语音报警,便于管理人员第一时间了解现场情况并进行处理,提升应急处理能力,减少事故伤亡;便于事故回放,掌握事故原因。

4实施效果

经过多方考察论证,结合本厂输煤系统照明实际,在卸煤皮带栈桥开展局部改造。通过选用节能型光源、能源分析、软件编程实现各种节能手段,采用优质管理达到节能效果。智能照明系统可以对照明进行合理的分组和精细化控制,智能化控制系统最大限度降低了用电成本。

采用微波感应智能调光模式,人来灯亮,人走灯暗,一方面可极大节省电费开支,另外一方面由于灯具大部分时间处于低功率运行状态,灯具寿命增加,相当于降低了设备运行维护成本。以卸煤皮带栈桥改造区域200套70w的智能灯具为例来分析智能灯具带来的经济效益,每年可节约电费及维护费约10万元。同时,改善了现场照度分布,提高了人员通行、检修维护、运行巡检等的安全性、便利性。通过项目的实施,大幅提高了相关照明系统的稳定性和可靠性,降低了检修工作量,达到了预期效果。