石油化工裝置電氣照明設計的流程與應用

王立超(青島艷陽天環保科技有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

在石油化工裝置電氣專業工程設計過程中，照明設計是必不可少的一部分。石油化工裝置區電氣照明設計的全部過程都必須貫徹執行國家標準和相關設計規范，滿足裝置區照明質量、照明配電及控制要求。

石油化工裝置區具有面積大、管道多、存在易燃易爆氣體等特點，在對其進行照明設計時，經常給設計者帶來燈具選型、安裝方式、照度計算等諸多不同于建筑照明的問題，設計新手往往無從下手。

1 照明設計流程

石油化工裝置區照明設計主要包括以下三方面內容[1]：

(1)作為下游專業，電氣專業首先接收上游專業照明設計條件，了解工藝生產和使用要求，明確塔區結構、裝置區設備分布和管道布置情況、通道位置等。

(2)確定照明設計方案，這一階段應手動或借助軟件計算，確定照明方式和種類并選擇光源及各項參數，確定照明數量及位置，完成照明配電及控制。

(3)繪制施工圖(一般在詳細設計階段)，統計照明所需材料，編制設備材料表，出具說明書，必要時按業主要求向造價專業提出概算條件。

2 接收照明設計條件

電氣專業在進行照明設計時，一般先接收上游專業照明設計條件，了解整個裝置區的生產使用要求，包括工藝性質、作業精度要求、是否長時間作業、功能要求、通道位置、對象識別和顏色辨認要求等，確定裝置區的照明種類和照明質量要求；了解作業的重要性和不間斷要求、操作對人的潛在危險等因素，確定是否需要疏散照明、備用照明、安全照明等應急照明；了解場所環境條件，包括是否有多塵、潮濕、腐蝕性氣體、高溫、震動、火災危險、爆炸危險等，確定燈具的防護等級及防爆類型、防火、防腐蝕要求等；了解建筑結構狀況，包括建筑平面、剖面、尺寸、柱布置、屋面及吊頂狀況等，安排燈具布置方案、布燈形式及間距、燈具安裝方式和高度，設計一般照明和應急照明，布置照明開關和配電箱等。

3 確定照明設計方案

在石油化工裝置照明設計過程中，確定照明方案主要在初步設計階段進行，可分為照明光學部分和電氣部分。

3.1 照明光學部分設計步驟

(1)確定照明標準。石油化工裝置區操作區域照度標準值一般為100 lx，通道、平臺一般為30 lx；照度均勻度U0為0.6；統一眩光值無特別要求[2]。其他區域如塔區、裝卸臺、現場監測點等照明標準值依據相關規范確定。

(2)確定照明方式。裝置區應設一般照明；按上游專業需要對作業面要求高的場所可設局部照明，其照度值按裝置區一般照明照度值1～3倍選取。

(3)確定照明種類。除正常照明外，應按規范要求確定裝置區是否設應急照明：需要人員疏散的出口和通道設置疏散照明；正常照明失效后可能造成爆炸、火災和人身傷亡等嚴重事故，或將造成重大損失的場所設置備用照明。此外，若裝置區某構筑物過高，對飛機的安全起降可能構成威脅，還應設障礙照明。

(4)選擇光源的原則。節能環保要求，石油化工裝置區應選用高光效光源，目前廣泛應用LED光源。顯色性要求，連續作業場所應選Ra≥80的光源，對LED燈，還要求R9＞0；LED色溫偏冷，需要考慮其與裝置區的環境相適合。降低成本，選擇性價比高的產品。

(5)選擇燈具類型的原則。安全，石油化工裝置區一般位于爆炸危險區域內，應選擇與爆炸危險環境相適應的防爆燈具。效率高，節約能源。燈具的防護等級滿足環境條件的要求。

(6)燈具布置方案。裝置區內應按一定規律，相對均勻對稱布燈。在滿足照度均勻度條件下，單燈功率宜選得大些，以提高照明能效，降低諧波含量，有利于控制投資。應與各種工藝管道和高大設備位置相協調，避免碰撞和遮擋。燈具安裝位置和高度應便于施工人員安裝和檢修人員維修，裝置區內燈具的安裝方式一般為壁掛式、護欄式和吸頂式，高度一般不超過5 m。

(7)照度計算。裝置區內按照燈具光源類型、光通量和安裝位置，往往采用平均照度法進行計算。通常是計算工作面或地面的水平面照度，根據上游專業條件和使用要求，必要時計算垂直面照度或傾斜面照度；根據規范規定，考慮實際情況，設計照度與照度標準值可由-10%～+10%的偏差，如偏差超多這一數值，應重新調整燈具功率和安裝位置，再進行計算，直到符合要求。

(8)校驗節能指標。按確定的照明方案，計算實際的照明功率密度(LPD)，該值不超過標準規定的LPD限值為合格，如超過，應重新調整方案，重做計算，直到符合標準。

(9)優化方案。照明設計相對靈活，對于重要裝置區，可重復以上步驟制定多個方案，對設計方案進行全方面綜合評價，確定技術經濟最優的設計方案。

3.2 電氣部分設計步驟

(1)確定供電電源。裝置區內一般照明用電通常與其他電力用電合用變壓器(不另設照明專用變壓器)，采用交流220 V供電；應急電源通常采用燈具自帶蓄電池或集中電源EPS供電，通常應與該項目的電力用電統一考慮確定，以滿足使用要求，安全、可靠、經濟、合理。

(2)確定配電系統。配電箱設置，照明開關、配電線路等。

(3)配電系統接地方式。應與廠區的電力用電統一確定，一般采用TN-S系統；裝置區內燈具的金屬外殼應接地(接PE線)。

(4)負荷統計和計算。應盡量將燈具均勻分配到三相上，減小不平衡度，將單相負荷換算為三相負荷后，統計配電線路計算功率并計算線路電流。

(5)配電線路設計。裝置區內照明各級配電線路通常采用銅芯電纜，根據場所環境條件和防火、防爆要求，選擇電纜的類型、敷設(通常穿鋼管敷設)，并按照允許載流量和機械強度初步選擇電纜截面積，一般不小于2.5 mm2。

(6)計算電壓損失。根據所選照明配電電纜長度和截面積計算各段線路的電壓損失，應使末端燈具的電壓損失值不超過標準規定，否則應加大截面積，直至滿足要求。

(7)裝置區照明線路的保護電器一般采用斷路器。根據規范要求，選擇各級線路斷路器的額定電流和整定電流值。

(8)開關和控制方式。一般而言，裝置區內面積大、燈具多，可采用集中控制的方式。

(9)確定照明配電箱的安裝方式，通常掛柱安裝或立式安裝，中心距地面1.5 m，便于人員操作。

4 繪制施工圖

4.1 繪制平面圖

平面施工圖至少應包括以下內容：

(1)燈具類型及位置。繪制燈具的位置，標注必要的尺寸，注明燈具類型或符號、代號(應采用形象的圖形、符號表示)，標注燈具的安裝形式，燈具離地高度、安裝角度等。

(2)注明光源的類型、額定功率、數量。

(3)各場所的照度標準值。

(4)移動照明、檢修照明用的插座和其他插座，應注明形式(極數、孔數)、額定電流值、安裝位置、高度和安裝方式。

(5)配電箱的型號、編號、出線回路、安裝方式和安裝位置。

(6)開關形式、位置、安裝高度和安裝方式。

(7)配電干線和分支線路的導線型號、根數、截面。

4.2 繪制剖面圖和立面圖

對于裝置區內復雜的生產設備、平臺、棧道、操作或維護通道，需要增加剖面圖，以表明燈具與這些設備、平臺、管道的位置關系，避免燈光被遮擋。

4.3 繪制裝置區照度分布圖或(和)等照度曲線

裝置區照度分布圖可借助軟件完成，宜在初步設計階段進行。

4.4 繪制配電箱系統圖

石油化工企業裝置區一般設置照明配電箱，應繪制配電箱系統圖，其內容包括：

(1)照明配電系統、干線和配電箱的接線方式。

(2)干線電纜的規格型號。

(3)分支線的導線型號、根數、截面及計算功率。

(4)干線末端及代表性分支線末端的電壓損失值。

(5)配電箱及開關箱的型號、出線回路數及安裝功率。

(6)配電箱、開關箱內保護電器的類型，熔斷器及其熔斷體的額定電流，或斷路器的反時限(長延時)脫扣器和瞬時脫扣器的整定電流。

4.5 繪制必要的安裝圖和線路敷設圖

通常選用國家或省市編制的通用圖，特殊安裝需要的，應補充必要的安裝大樣圖。

4.6 編制設備材料表

設備材料表應有照明所用材料的規格型號，能滿足訂貨、采購或招標的需要，內容應包括燈具型號及安裝方式、配電箱、開關、插座及其他附件，所需電纜規格、長度、截面、芯數、阻燃性能等。

5 結語

本文針對石油化工企業裝置區電氣照明設計的特點，梳理了照明設計的一般流程。在照明設計過程中，應貫徹落實國家標準規范的要求，同時可借助相關專業軟件方便快捷的完成相關計算，使照明設計方案更加合理。