基于繼電器控制的照明燈節(jié)能降耗改造研究

李峰，劉雄武，包婧，李斌，周廣濤

（1.江西洪都商用飛機(jī)股份有限公司；2.江西洪都航空工業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330096）

1 前言

為充分保證廠房?jī)?nèi)照明亮度，廠房?jī)?nèi)共布置621盞420瓦的鹵素照明燈，供電電源為電壓220V頻率50Hz，采用分布式完全人工控制模式，從控制電路圖可以看出，該電路是一鍵式按鈕開啟和關(guān)閉的控制方式，每9盞燈并聯(lián)作為一個(gè)照明回路，控制電路采用了脈沖繼電器作為控制中間繼電器，脈沖繼電器的特點(diǎn)為狀態(tài)保持型器件，如需改變脈沖繼電器的閉合或斷開的狀態(tài)，必須由外部觸發(fā)信號(hào)使能，脈沖繼電器的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)燈控需求，任意布置開關(guān)控制端而不增加布線的復(fù)雜程度，是分布式控制電路的常用器件，其電路控制原理圖如1所示。

圖1 照明燈人工控制原理圖

2 存在問題和改進(jìn)需求

廠房?jī)?nèi)照明燈的使用是由現(xiàn)場(chǎng)工人根據(jù)工作站位按需開啟和關(guān)閉，開關(guān)狀態(tài)完全由人為操作，容易發(fā)生因遺忘而產(chǎn)生的“長(zhǎng)明燈”現(xiàn)象，非作業(yè)時(shí)間而產(chǎn)生的照明“無功燈”，造成電能資源的浪費(fèi)，減少燈具的使用壽命。為充分發(fā)揮工廠照明的有效作用，減少能量和資源的損耗，在保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員用燈需求的前提下，綜合考量技術(shù)改造的可行性、便利性、性價(jià)比，對(duì)現(xiàn)有的廠房照明燈控制電路實(shí)施改造，在保證原有的人工隨時(shí)隨地可以開啟和關(guān)斷用燈的控制功能基礎(chǔ)上，對(duì)集中不使用照明的時(shí)間段進(jìn)行集中一次關(guān)斷控制，即優(yōu)化改造后的控制模式既可以實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間對(duì)任一路照明燈進(jìn)行人工開啟和關(guān)閉，又可以對(duì)集中不使用照明的時(shí)間段通過技術(shù)手段進(jìn)行針對(duì)性自動(dòng)關(guān)閉控制，比如，午間休息和下班時(shí)刻可以定時(shí)自動(dòng)關(guān)電，自動(dòng)關(guān)電控制僅僅是控制狀態(tài)的一次改變，等同于人工按鈕關(guān)斷一樣的效果，關(guān)電后如有用電需要，依然可以即時(shí)人工控制開啟，通過控制方法優(yōu)化研究和改造實(shí)施，減少因人為疏忽帶來的電能損失和燈具損耗。

3 方案優(yōu)化與分析比較

綜合分析原有電路的控制方式及改進(jìn)目標(biāo)，在不改變?cè)锌刂颇Ｊ郊扔械墓δ埽黾幽承r(shí)刻已經(jīng)開啟照明燈的自動(dòng)斷電控制，控制模式的主要決策點(diǎn)一是保證自動(dòng)控制只對(duì)已經(jīng)亮起的燈進(jìn)行關(guān)斷，且需要避免還沒有亮起的燈被觸發(fā)點(diǎn)亮，二是照明定時(shí)自動(dòng)關(guān)斷后，人工可以即時(shí)開啟和關(guān)斷操作，由此兩點(diǎn)出發(fā)確定了自動(dòng)控制的取電要來自其所控制的照明燈回路，且控制狀態(tài)的改變需要作用在脈沖繼電器上，利用脈沖繼電器狀態(tài)保持的特性實(shí)現(xiàn)照明燈開啟和關(guān)斷的交替，自動(dòng)控制的作用基準(zhǔn)源自定時(shí)器，從此思路出發(fā)制定分析控制模式優(yōu)化方案。

方案一是給每一回路照明燈均增加一個(gè)單入單出定時(shí)開關(guān)，該控制電路的優(yōu)點(diǎn)是電路改造簡(jiǎn)單，且可以根據(jù)需求靈活地對(duì)每一路照明進(jìn)行不同時(shí)刻的斷電控制，缺點(diǎn)是需要增加的定時(shí)器數(shù)量多，投入成本比較大，在使用時(shí)每次更改時(shí)間設(shè)置的工作量大，若照明電路長(zhǎng)時(shí)間斷電，會(huì)給定時(shí)器基準(zhǔn)時(shí)間帶來紊亂風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)照明電路的維保增大難度，其控制電路如圖2所示；方案二是按照控制區(qū)域?yàn)檎彰鳠粼黾佣帱c(diǎn)輸出定時(shí)繼電器，由定時(shí)繼電器直接完成對(duì)脈沖繼電器的觸發(fā)，該電路的優(yōu)點(diǎn)是接線電路相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)一只時(shí)間繼電器對(duì)多路照明回路的控制，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)照明燈數(shù)量多，若使用點(diǎn)數(shù)多的時(shí)間繼電器，大大增加了時(shí)間繼電器購(gòu)置成本，若使用點(diǎn)數(shù)較少的時(shí)間繼電器，同樣存在更改時(shí)間設(shè)置時(shí)工作量較大的問題，其控制電路圖如圖3所示，綜合方案一和方案二的優(yōu)缺點(diǎn)，采用單點(diǎn)時(shí)間繼電器和中間繼電器的混合模式，既可以實(shí)現(xiàn)一只時(shí)間繼電器控制多路照明燈的功能，又可以利用性價(jià)比高的中間繼電器完成脈沖繼電器的觸發(fā)，充分發(fā)揮元器件的固有功能優(yōu)點(diǎn)，其控制電路原理圖如圖4所示。

圖2 時(shí)控開關(guān)單回路單控電路

圖3 多點(diǎn)時(shí)間繼電器控制電路

圖4 中間繼電器控制電路圖

4 技改實(shí)施與功能實(shí)現(xiàn)

從圖4可以看出，按動(dòng)分布式控制箱內(nèi)的任一按鍵，該路脈沖繼電器觸發(fā)并保持狀態(tài)，脈沖繼電器輔助觸點(diǎn)進(jìn)而控制交流接觸器線圈得電與否，交流接觸器輔助觸點(diǎn)連接該回路照明燈，保持原有的人工控制照明燈開啟與關(guān)閉的功能；增加時(shí)間定時(shí)器對(duì)該區(qū)域全部照明燈進(jìn)行自動(dòng)關(guān)斷控制，即當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)，定時(shí)器常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)某路照明燈是點(diǎn)亮狀態(tài)時(shí)，該控制回路的中間繼電器線圈就會(huì)得電，中間繼電器輔助觸點(diǎn)作用于脈沖繼電器，故使得脈沖繼電器產(chǎn)生動(dòng)作，進(jìn)而通過該回路的交流接觸器控制照明燈熄滅，若該路照明燈原來沒有點(diǎn)亮，即使定時(shí)器時(shí)間到達(dá)，常開觸點(diǎn)閉合，因在照明回路上沒有取到電，所以該回路中間繼電器線圈不得電，即該路照明燈不會(huì)被點(diǎn)亮，其改造實(shí)物如圖5所示。

圖5 電路改造實(shí)物圖

5 結(jié)語

通過更改設(shè)置定時(shí)器的時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域全部照明燈中已經(jīng)點(diǎn)亮的照明燈在時(shí)間到達(dá)時(shí)刻統(tǒng)一熄滅，熄滅后人工可以通過按鈕開關(guān)控制任一路照明燈的點(diǎn)亮和再次熄滅，根據(jù)選用的定時(shí)器，可以設(shè)置多時(shí)刻對(duì)已點(diǎn)亮照明燈的定時(shí)關(guān)斷；經(jīng)使用測(cè)算，按照每天節(jié)約2小時(shí)因人為遺漏造成的用電浪費(fèi)，一年按照300天工作時(shí)間計(jì)算，一年可節(jié)約用電為2小時(shí)×0.42千瓦×621盞×300天=156492度，按照當(dāng)前工業(yè)用電1.4元/度計(jì)算，一年可節(jié)約開支21.9萬元，大大減少了不必要的電能浪費(fèi)和燈具資源損耗，可將此成功案例廣泛推廣到其他廠房，優(yōu)化改造同種情況照明燈的控制模式。