卷煙廠企業(yè)技改中照明節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究

黃紅敏 張銀悅

摘 ?要：近幾年，煙草領(lǐng)域的資源得到了有效整合，企業(yè)生產(chǎn)期間，需要消耗大量的電能，燈具應(yīng)用周期有限。該文簡要分析了照明節(jié)能技術(shù)，主要研究了卷煙廠各空間的燈具選用以及智能控制技術(shù)，前者從燈具本身以及選擇2個方面分析，后者則對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及使用裝置、方式加以闡述。

關(guān)鍵詞：卷煙廠;照明節(jié)能技術(shù);智能控制系統(tǒng)

中圖分類號：TB49 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

對于卷煙廠來說，其日常的照明用電量最高占比達(dá)到15%。而造成其照明用電占比過大的主要原因在于，卷煙廠應(yīng)用的照明裝置亮度偏低，且管控方式存在滯后性。因此，探究照明節(jié)能技術(shù)對卷煙廠的長期發(fā)展具有實際意義。

1 照明節(jié)能技術(shù)

1.1 照明控制模式

以某卷煙廠為例，其采取的總線技術(shù)達(dá)到了對照明系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控的效果，其中包括各單元借助總線實現(xiàn)基本通信，且各單元之間獨立工作，不會出現(xiàn)內(nèi)部干擾的情況。既達(dá)到了簡化原本復(fù)雜運行結(jié)構(gòu)的效果，還保證了照明功能應(yīng)用的便利性，節(jié)省人力、物力的投入，并且照明質(zhì)量也有所加強(qiáng)，具有識別故障的功能，為后續(xù)的管理維護(hù)工作提供便利條件。

聯(lián)合工房是卷煙廠照明的主要場所，借助照明節(jié)能技術(shù)，在降低能耗的同時，可以強(qiáng)化照明控制效果，此外，技術(shù)人員可以直接通過操作面，掌握內(nèi)部各燈具的工作情況，提高燈具的使用效率及故障診斷效率。通過對燈具點亮?xí)r間的控制，采取依次啟動的方式，能夠避免同時啟動大量燈具對線路造成影響。并且還可以分區(qū)域開關(guān)燈具，對于仍在工作的區(qū)域提供照明，在滿足照明需要的同時，達(dá)到節(jié)能的效果。智能照明技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合天氣情況以及生產(chǎn)裝置的位置等場內(nèi)情況，設(shè)置不同的照明情境，例如晴天、日間和夜間等，并可以達(dá)到特定空間靈活調(diào)控的目的。

1.2 照明節(jié)能裝置

根據(jù)卷煙廠的工作情況，會出現(xiàn)用電較低的時間段，如果正常使用燈具，會導(dǎo)致電壓增加，在此種情況下，不僅會增加電能消耗量，還會使照明裝置出現(xiàn)溫度過高的問題，提高其損耗程度，縮短應(yīng)用周期。而通過合理的照明改造，在各區(qū)域的照明線路末端增設(shè)容量控制設(shè)備，對線路中的容量加以控制，達(dá)到節(jié)能以及保證燈具使用周期的效果。

該節(jié)能裝置是借助控制燈具運作期間的電壓，實現(xiàn)節(jié)能的效果。在卷煙廠的照明線路中加設(shè)控制電壓設(shè)備，借助傳感等技術(shù)合理選擇裝置功率，以降低用電設(shè)備無用功的發(fā)生機(jī)率，保證其正常的工作效率。此外，借助瞬變抑制功能，最大限度降低諧波、瞬變等不良情況對照明裝置的干擾，由此確保照明的穩(wěn)定以及相應(yīng)系統(tǒng)的正常工作。同時，通過管控回路，對裝置連接的電源實施動態(tài)監(jiān)控，保證電能輸出端電壓處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，避免燈具由于電壓不穩(wěn)影響照明效果。在節(jié)能裝置中加設(shè)旁路系統(tǒng)，能夠直接通過該系統(tǒng)保證對整個照明系統(tǒng)的控制效果。

1.3 合理運維管控

在需要照明的空間內(nèi)設(shè)置照明控制系統(tǒng)，工作人員可以通過該系統(tǒng)，掌握當(dāng)前各區(qū)域的照明情況，以達(dá)到分區(qū)照明的效果。在使用自動化控制系統(tǒng)的同時，照明系統(tǒng)還可以通過人工操作進(jìn)行控制，并實現(xiàn)操作模式的自由切換，保證對照明系統(tǒng)的控制效果。在滿足卷煙廠正常生產(chǎn)工作照明需要的同時，盡量節(jié)省能源消耗。該系統(tǒng)相連的控制系統(tǒng)中，可以對各區(qū)域的照明分別設(shè)置使用時間，避免出現(xiàn)不必要的照明。此外，系統(tǒng)操作界面需進(jìn)行權(quán)限管理，強(qiáng)化管理效果[1]。

2 燈具裝置選用及照明設(shè)計分析

2.1 LED燈具

經(jīng)過長期的實踐應(yīng)用及研究發(fā)展，該照明技術(shù)愈加成熟，相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，其實際應(yīng)用的效果也有所提升。同時由于生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，提高了生產(chǎn)作業(yè)的功率，該類燈具的市場價格逐漸下調(diào)。與常規(guī)的燈具相比，LED燈在照明效果、使用周期以及后期管理等方面都具有優(yōu)勢。以金鹵燈為例，其與LED燈相比，其每一萬小時的光衰率達(dá)到30%，而LED燈僅為5%～10%;金鹵燈在正常工作狀態(tài)下可以使用20 000 h，而LED燈的使用周期是其的2.5倍;在配光曲線方面，LED等相對更好;金鹵燈功率因數(shù)應(yīng)進(jìn)行補償，而LED燈功率因素較大，不需后續(xù)進(jìn)行補償;顯色指數(shù)方面，金鹵燈處于65 Ra～90 Ra的范圍內(nèi)，波動較大，LED燈則一直大于80 Ra。除此之外，LED燈與無極燈以及熒光燈相比，其在光衰、光效、使用周期和配光曲線等方面都具有較為明顯的優(yōu)勢，綜合應(yīng)用質(zhì)量更佳。

2.2 各空間燈具選擇分析

綜上所述，通過對不同燈具參數(shù)進(jìn)行比較分析，具體的照明系統(tǒng)方案應(yīng)從3個方面展開設(shè)計。

首先，生產(chǎn)煙絲以及高架庫等空間、保存煙絲的空間等，高度通常超過7.5 m，且生產(chǎn)所用的大型裝置偏多，空間上部有較多的管道，在部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)運行期間會產(chǎn)生粉塵等物質(zhì)，且部分裝置中安裝了顯示屏以及配電箱，都應(yīng)做好管理工作，確保實時監(jiān)管。對此，此類空間燈具的選用應(yīng)綜合考量其防塵以及照明亮度，同時還需要保證其使用周期以及照明的穩(wěn)定性。通過對各類燈具的實際參數(shù)分析，去除原本的金鹵燈和無極燈，改用LED燈具。

其次，卷包環(huán)節(jié)的作業(yè)空間高度達(dá)到7.5 m左右，相應(yīng)的使用裝置更為精密，在下端生產(chǎn)流水作業(yè)面上部設(shè)有管線，主要負(fù)責(zé)將卷煙送至特定位置，而在煙絲運送期間極易出現(xiàn)粉塵。與上述空間相同，裝置上的顯示裝置及配電柜都處于監(jiān)控范圍內(nèi)，在該空間內(nèi)需要完成卷煙包裝以及貼標(biāo)簽的工作，且廊道區(qū)域內(nèi)會有叉車通過。對此，使用的燈具應(yīng)具備較好的顯色度以及寬廣速配光，并具備防塵功能。由此，將原本的熒光燈燈帶拆除，使用LED燈形成的燈帶完成照明工作。

最后，其他具有輔助性功能以及辦公空間，在選擇燈具時，在保證照明穩(wěn)定、使用壽命的同時，需要考慮燈具的經(jīng)濟(jì)性、外觀以及舒適度。對此，可結(jié)合不同空間需要，安裝LED燈盤或筒燈。

通過對各項參數(shù)的全面計算，在燈具照度相同的狀態(tài)下，100 W的LED工礦燈能夠代替250 W金鹵燈以及150 W的無極燈，而四十五瓦的燈盤則能夠取代72 W的熒光燈。在上述不同燈具瓦數(shù)值確定的情況下，LED燈展現(xiàn)出較好的節(jié)能效果，其總體節(jié)能效果高達(dá)35%～60%，其前期的照明系統(tǒng)建設(shè)資金投入量偏高，但是后續(xù)的管理維護(hù)成本極低。就使用周期來說，金鹵燈以及無極燈平均每兩年半需要更換一次，而LED燈可以持續(xù)使用10年之久。

3 智能照明技術(shù)的實際應(yīng)用

卷煙廠如果想在照明方面減少企業(yè)運行的成本，不僅要保證使用燈具的合理性，還應(yīng)實現(xiàn)對照明的有效控制，通過合理調(diào)控輸出功率以及啟動時間，避免不必要的電能消耗，達(dá)到節(jié)能的效果。通過技術(shù)的合理優(yōu)化改進(jìn)，借助微電子、現(xiàn)代信息等先進(jìn)技術(shù)，形成較為完善的智能照明管控，使照明具有自動化、數(shù)字化和人性化等特征，使當(dāng)前各生產(chǎn)型企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化必不可少的優(yōu)化環(huán)節(jié)。

3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合卷煙廠生產(chǎn)流程對照明的需求，合理規(guī)劃相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。各生產(chǎn)車間使用的照明系統(tǒng)可連接到同一系統(tǒng)中，但是各分支照明系統(tǒng)應(yīng)該保持相對獨立的狀態(tài)，互不干擾，對此，各生產(chǎn)車間內(nèi)應(yīng)安裝該空間內(nèi)照明系統(tǒng)的手動控制設(shè)備。同時，需要設(shè)置總控制臺，整個照明系統(tǒng)乃至具體的某個燈具都可以通過此處實現(xiàn)管控。這樣，在實現(xiàn)統(tǒng)一照明管理的同時，還滿足了各車間的實際工作需要[2]。

通過對卷煙廠對照明系統(tǒng)的功能要求，照明控制系統(tǒng)的主干應(yīng)使用以太網(wǎng)，其上端與總控系統(tǒng)連接，而下端分別與各個車間連接。車間及各工作流程內(nèi)部，應(yīng)將總線與各控制裝置及相應(yīng)的傳感裝置等相連，以太網(wǎng)借助特別的網(wǎng)關(guān)與RS485保持正常通信。以卷包工作環(huán)節(jié)為例，其總線通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)和局域網(wǎng)以及照明管理系統(tǒng)相連，下設(shè)傳感裝置、面板以及控制裝置，控制器與具體的照明燈具相連，形成系統(tǒng)控制回路。

3.2 系統(tǒng)控制方式及控制裝置選用

明確照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃后，應(yīng)結(jié)合各個需要照明空間的實際需求，對控制方式和裝置選用進(jìn)行確定。例如，生產(chǎn)煙絲環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)通常處于連續(xù)作業(yè)的狀態(tài)，為保證照明滿足長期作業(yè)的需要，主要借助車間現(xiàn)場的人工控制完成照明情境切換，而遠(yuǎn)程操控處于輔助地位。對于卷煙產(chǎn)品保存庫房來說，主要使用移動感應(yīng)進(jìn)行照明控制，相應(yīng)的手動操作為輔。其他具有輔助功能及辦公區(qū)域，會提前設(shè)定照明啟停時間，并用光感技術(shù)、移動感應(yīng)以及手動操作補充控制。

控制裝置的選用需要結(jié)合燈具的調(diào)光接口。例如，產(chǎn)品保存區(qū)域內(nèi)通常使用不具有調(diào)光功能的燈具，對此，就需要使用分回路的開關(guān)裝置，而生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的靈活度相對較大，對照明的需求也是多變的，對此，應(yīng)使用可以自由調(diào)控的控制裝置，如DALL控制裝置。而在輔助功能空間及辦公區(qū)域可結(jié)合具體情況選擇控制形式。

4 照明節(jié)能效果

以某卷煙廠為例，其改造內(nèi)容涉及聯(lián)合工房、生產(chǎn)空間等區(qū)域的隔離照明系統(tǒng)及燈具。改造前，該卷煙廠使用常規(guī)的金鹵燈以及熒光燈實現(xiàn)照明，其年度電量超過313萬kW·h。而通過更換LED燈具以及相應(yīng)的照明控制系統(tǒng)改造，使其年用電量下降至187萬kW·h左右，節(jié)省的電費高達(dá)200萬以上，單項耗電量降低60%左右。目前，該卷煙廠經(jīng)過全面改造后，其在耗電量和電費等方面都有所改良，具體來說，LED燈具的安裝功率相較于常規(guī)燈具減少了50%，同時配備了智能照明控制系統(tǒng)，電量也大幅度下降。整個照明系統(tǒng)的建設(shè)成本偏高，但是由于系統(tǒng)及相應(yīng)燈具的后續(xù)管理運維成本偏低，經(jīng)過長期使用就可以持平傳統(tǒng)建設(shè)成本數(shù)額，該周期通常在2年左右，由此得出LED燈加上智能照明控制系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)性較好[3]，某卷煙廠生產(chǎn)車間如圖1所示。

5 結(jié)語

為了節(jié)約能源，實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能成為社會各界關(guān)注的問題。卷煙廠通過合理改造，緩解了用電量過大的問題，而如何使現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)充分發(fā)揮作用，應(yīng)對各項改進(jìn)方式加以分析。借助對照明系統(tǒng)優(yōu)化的嘗試，為卷煙廠其他能耗系統(tǒng)的改良提供參考。

參考文獻(xiàn)

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