LED智能照明在港口糧食物流項目中的設(shè)計和應(yīng)用

◎ 尹 龍，胡志成，李 塹

（1.鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450053；2.煙臺港股份有限公司聯(lián)合港埠分公司，山東 煙臺 264000）

糧食現(xiàn)代物流企業(yè)的運營成本構(gòu)成中，電耗在作業(yè)成本占有不可忽視的比重，照明節(jié)能已經(jīng)成為糧食物流企業(yè)節(jié)能的重要方面。

提倡照明節(jié)能，是在保證照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量的前提下，保證不降低工作場所的視覺要求，最有效地利用電能，力求減少照明系統(tǒng)中的能量損失。LED光源及智能照明技術(shù)很好地解決了這個問題。

隨著LED制造工藝、新型材料開發(fā)等技術(shù)的不斷進步，LED光源性能不斷完善。較傳統(tǒng)照明技術(shù)，LED照明具有以下優(yōu)點：①節(jié)能。白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10。②超長壽命。50 000 h以上，是傳統(tǒng)鎢絲燈的50倍以上。③固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。可以被裝置在任何微型和封閉的設(shè)備中，不怕振動。④環(huán)保。沒有汞的有害物質(zhì)。⑤無頻閃。純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞。

1 項目概況

某糧食港口物流項目設(shè)計建設(shè)12個鋼筋混凝土筒倉，采用2×6排列，單倉直徑25 m。總倉容12萬t。設(shè)計規(guī)劃2條1 000 t/h的進倉作業(yè)線，1條500 t/h的出倉作業(yè)線，500 t/h倒倉作業(yè)線1條。該項目建筑面積大，部分單體建筑形狀特殊，生產(chǎn)線設(shè)備及棧橋建筑覆蓋范圍廣、線路長，工作塔內(nèi)樓層多，生產(chǎn)設(shè)備分散，設(shè)備遮擋光線情況復(fù)雜，并且巡視人員少，這就要求在照明設(shè)計時需要嚴(yán)格考慮燈具的數(shù)量及布置位置，在設(shè)備局部照明燈具的設(shè)計及安裝上都有很高的要求，并且要考慮操作的便捷性，對于這種大規(guī)模項目的照明設(shè)計要特別考慮節(jié)能，引入智能照明設(shè)計就顯得尤其有意義，可以按時、按需對燈具進行開、關(guān)操作，實現(xiàn)最大限度地節(jié)能與操作便捷。

2 LED智能照明系統(tǒng)設(shè)計

照明設(shè)計包含室內(nèi)和室外作業(yè)場所的照明，其中包括T1～T5、計量塔共6座工作塔架的室內(nèi)外照明，8條輸送設(shè)備棧橋照明，混凝土筒倉區(qū)上下層作業(yè)區(qū)及場區(qū)照明。

整個項目采用綠色智能照明的設(shè)計理念，分區(qū)域、按作業(yè)流程控制。各建筑照明總箱、淺圓倉的倉下照明分箱、倉上照明總箱、棧橋照明配電箱設(shè)有遠(yuǎn)程控制和本地控制功能。

倉外照明部分設(shè)有遠(yuǎn)程控制、時鐘控制和本地控制功能。①遠(yuǎn)程控制通過中控室控制系統(tǒng)控制照明系統(tǒng)開閉，也可遠(yuǎn)程定時開閉。②時鐘控制采用照明配電箱內(nèi)裝的時鐘控制器，按設(shè)定時間自動控制照明系統(tǒng)開閉。③本地控制通過照明配電箱上按鈕控制照明系統(tǒng)開閉。在各樓層、倉上、倉下還設(shè)有照明開關(guān)，可手動開閉這一區(qū)域的照明燈具。

棧橋照明燈具雙側(cè)交叉設(shè)計安裝，可分別控制。通過遠(yuǎn)程、自動或手動及時開閉作業(yè)區(qū)域的照明，實現(xiàn)照明節(jié)能。航空障礙燈根據(jù)光照實現(xiàn)自動控制。計算機控制畫面如圖1所示。

圖1 計算機控制畫面圖

針對糧食粉塵爆炸危險場所內(nèi)照明電氣設(shè)備均選用粉塵防爆型產(chǎn)品，防爆標(biāo)識為Ex ⅢB tD A21 T4。設(shè)計照度標(biāo)準(zhǔn)：空壓機房200 lx，轉(zhuǎn)接塔設(shè)備層50 lx，轉(zhuǎn)接塔非設(shè)備層及倉下50 lx，棧橋皮帶機沿線30 lx，T2塔庫房100 lx設(shè)計，倉外裝車作業(yè)區(qū)20 lx。

項目照明設(shè)計過程中，根據(jù)建筑物層高及設(shè)備安裝布置情況，確定了燈具安裝方式及安裝高度，并據(jù)此模擬計算了建筑物各層的照度，作為照明平面燈具布置設(shè)計的依據(jù)。模擬計算結(jié)果如表1所示。

表1 照明系統(tǒng)照度模擬計算表

續(xù)表1

可以看出，設(shè)計模擬計算的照度值比標(biāo)準(zhǔn)照度值要高，主要是考慮了以下幾方面：①燈具需要長期在粉塵環(huán)境中使用的工作要求。②光源在長期使用過程中的衰減。③由于在工業(yè)設(shè)備場所使用，存在很大程度的設(shè)備遮擋，考慮到局部工作面的照度問題，有意識增加了局部照明。綜合考慮以上因素，在設(shè)計過程中增加了部分燈具的數(shù)量，造成模擬計算值比標(biāo)準(zhǔn)值要高出一些。

3 照明燈具配光及施工措施

（1）燈具生產(chǎn)前利用配光計算軟件進行模擬計算，使LED點光源擴展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果。

（2）根據(jù)不同設(shè)備不同區(qū)域的工作面高度與燈具的安裝高度，對燈具配光進行設(shè)計計算，提高工作面的照度均勻度。

（3）針對輸送皮帶機棧橋等長距離照明區(qū)域，采用燈具兩側(cè)交叉布置的安裝方式，提高照度均勻度，消除照明死角。

4 照明數(shù)據(jù)檢測及實際使用效果

項目建設(shè)完成后，使用照度計對建筑物內(nèi)安裝設(shè)備的各層及場區(qū)照明做了實際檢測，在建筑物各層中，人行通道、平臺選擇在地面進行測量，輸送設(shè)備處選擇人工操作位高度進行測量，如圖2～4所示。每層取5個點（每邊中點和室中心各1個點），對部分需要進行設(shè)備操作部位局部進行了單獨測量。測量工具使用UNI-T UT380系列照度計，測量結(jié)果見表2。

表2 建筑物及場區(qū)照明檢測表

圖2 項目整體照明圖

圖3 空壓機房照度檢測圖

圖4 筒倉側(cè)壁場區(qū)照度檢測圖

由表2可以看出，照度實際測試值比模擬計算值要高，主要有以下幾方面原因：①在模擬計算時考慮了燈具在粉塵環(huán)境中的清潔維護系數(shù)，取值相對保守一些。②設(shè)計時考慮了光源在長期使用過程中的衰減情況，而照度測試是在新安裝燈具施工完成后不久進行的。③由于局部照明使用的增加，對實測照度也有較大影響。這同時也帶來了照明功率密度的問題，但是，對比使用相同光通量的金鹵燈燈具，使用LED燈具功率密度顯然更小、更節(jié)能。

5 節(jié)能測算

如果選用相同光通量的金鹵燈燈具，40 W LED燈具對應(yīng)需要選用100 W金鹵燈，60 W LED燈具對應(yīng)需要選用150 W金鹵燈，功率相差約1.5倍，顯而易見，選用LED燈具的節(jié)能效果是非常明顯的，長時間運行帶來的經(jīng)濟效益也是顯而易見的。根據(jù)項目實際使用LED燈具數(shù)量對比相同光通量金鹵燈燈具，測算年節(jié)能數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 糧食筒倉LED照明設(shè)備節(jié)能計算表

6 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場照度實際測試結(jié)果可以看出，項目LED智能照明系統(tǒng)顯示完全滿足設(shè)計指標(biāo)要求，整體照明效果亮度高、顯色性以及眼睛舒適度好，作業(yè)面照度均勻，作業(yè)面和背景的對比度高，具有適度的作業(yè)面和環(huán)境表面亮度對比。

通過智能照明系統(tǒng)能實現(xiàn)現(xiàn)場、時鐘和PLC遠(yuǎn)程控制，在對照明實施自如調(diào)控的同時，節(jié)能、延長燈具的使用壽命，實現(xiàn)照明系統(tǒng)優(yōu)化控制。

通過節(jié)能測算可以看出，對比使用相同光通量的金鹵燈燈具，使用LED燈具更節(jié)能，經(jīng)濟效益也顯而易見，項目建成后每年可為企業(yè)節(jié)約電能約21.2萬千瓦時，節(jié)省電費約31.8萬元，在很大程度上降低了糧食物流企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)成本。