電氣照明節能技術在某熱軋生產線工程的應用

呂冬梅，班澤宇，肖勝亮

（1.北京首鋼國際工程技術有限公司，北京100043；2.北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心，北京100043；3.首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山063200）

1 引言

冶金企業節能降耗是企業的生存之本，可以在一個生產企業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”的節能意識，以最好的管理，來實現節能效益的最大化也是很多企業正在不斷探索和改進的工作。

照明對于一個冶金生產企業來說是最基本、最普通的一個功能。一般說到照明節能，自然而然會想到的是采用哪種節能燈具。工程設計采用節能燈具僅是照明節能的方法之一，照明節能還可以采用智能控制方法來實現。本文結合某熱軋生產線工程，介紹如何在照明系統上實現節能降耗。

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、聯合泵站、過濾間、稀土磁盤凈化水處理站等）、電氣設施（軋區主電室、卷取主電室、水處理控制中心、110 kV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。

圖1 某熱軋生產線工程平面布置圖

3 照明區域劃分

根據工程設計文件，對某熱軋生產線工程主要建筑設施的建筑面積進行了統計，主要建構筑面積達到117 697 m2，詳細統計見表1，主要建筑設施照明區域統計見圖2。

表1 車間照明設施面積統計表

從圖2中可以非常清晰地看出，主廠房在照明系統中用電負荷最大，建筑面積占比達到68%，通常也是需要照明時長最長的區域，更是照明節能的關鍵場所。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能系統。

圖2 主要建筑設施照明區域占比圖

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、軋機區地下室照明、鋼卷庫照明的工廠設計，實現該區域內照明統一集中管理。

4.1 生產照明需求

現在熱軋生產線通常為在主操作臺上根據監控畫面進行操作。經與現場操作人員調研，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，設備檢修區域需要較高的照度。

4.2 照明區域劃分

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主廠房照明、軋機區地下室照明、鋼卷庫照明進行了區域劃分，照明區域劃分原則是，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照明設計相關規范的要求。

某熱軋生產線工程軋機區主廠房照明劃分成10個照明區域，41個照明支路；軋機區地下室照明按照防火分區分成15個照明區域，42個照明支路；鋼卷庫照明劃分成12個照明區域，51個照明支路。這3個大區共分為37個照明區域，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PLC進行集中遠程控制，并可在操作畫面上對照明區域進行監控。

5 智能照明控制

某熱軋生產線工程智能照明控制系統包含在該工程公輔節能PLC系統中，該公輔節能系統除智能照明控制功能外，還包含輔傳動絕緣監測系統的監控與記錄；電氣室空調節能系統的監視與控制等功能，在工程投資上也節省一定的費用，通過現場設置遠程I/O站把各區域內的照明配電箱的輸入/輸出信號集中到該PLC系統內。智能照明自動化配置圖詳見圖3。

圖3 智能照明自動化配置圖

由于主廠房每個照明區域、每個照明區域的照明支路已將其的啟停狀態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。所以，在自動控制模式下均由PLC系統進行操作，可通過編程設置多種程序控制模式。

5.1 主軋區、主電跨主廠房

主廠房可以根據一年四季光照不同，采光需求不同，設置不同時鐘控制；根據場所工況不同實現不同的照度控制；在出現光照不足的天氣時，設置人工干預畫面和程序，進行人工手動開燈或關燈，此操作可以根據生產線軋機區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。

5.2 軋機區地下室

軋機區地下室常規生產期間是采用監控畫面進行監控的，隨著監控技術的發展，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100~150 lx相比有很大的節能空間。

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系統控制的，不僅提高吊車作業的效率，也為照明節能提供了基礎。

其他區域照明的特點不再一一列舉。總之，生產設備和生產工藝的提升和改進，為照明集中管控實現靈活可控的操作方式提供有利條件，較之前采用常規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，不僅在節能上效果顯著，而且在生產管理上也節約了操作人員的工作時間，提高了操作人員的工作效率。

6 照明節能計算

根據對某熱軋生產線工程統計，全車間主廠房照明燈具的安裝容量為472 kW（包含局部照明），全部采用高效節能燈具，照明功率密度限值為6.23 W/m2，低于GB 50034—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6.5 W/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13 h；

夏季19:00~6:00，每天工作小時數11 h。

每年日歷天數365 d，每天按照12 h計算，

全年開燈時間為12×365=4 380 h，通過智能照明控制，每小時節電平均容量約20%。

年照明節電費用約為：245.44×4 380×0.2=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，實現了區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，而且在低碳環保、節能降耗的方面效果也是顯著的，在企業生產運行中有很好的節能效果和實際意義。