基于繼電器控制的照明燈節能降耗改造研究

李峰，劉雄武，包婧，李斌，周廣濤

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

1 前言

為充分保證廠房內照明亮度，廠房內共布置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閉的控制方式，每9盞燈并聯作為一個照明回路，控制電路采用了脈沖繼電器作為控制中間繼電器，脈沖繼電器的特點為狀態保持型器件，如需改變脈沖繼電器的閉合或斷開的狀態，必須由外部觸發信號使能，脈沖繼電器的優點是可以根據現場燈控需求，任意布置開關控制端而不增加布線的復雜程度，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 存在問題和改進需求

廠房內照明燈的使用是由現場工人根據工作站位按需開啟和關閉，開關狀態完全由人為操作，容易發生因遺忘而產生的“長明燈”現象，非作業時間而產生的照明“無功燈”，造成電能資源的浪費，減少燈具的使用壽命。為充分發揮工廠照明的有效作用，減少能量和資源的損耗，在保證現場作業人員用燈需求的前提下，綜合考量技術改造的可行性、便利性、性價比，對現有的廠房照明燈控制電路實施改造，在保證原有的人工隨時隨地可以開啟和關斷用燈的控制功能基礎上，對集中不使用照明的時間段進行集中一次關斷控制，即優化改造后的控制模式既可以實現任何時間對任一路照明燈進行人工開啟和關閉，又可以對集中不使用照明的時間段通過技術手段進行針對性自動關閉控制，比如，午間休息和下班時刻可以定時自動關電，自動關電控制僅僅是控制狀態的一次改變，等同于人工按鈕關斷一樣的效果，關電后如有用電需要，依然可以即時人工控制開啟，通過控制方法優化研究和改造實施，減少因人為疏忽帶來的電能損失和燈具損耗。

3 方案優化與分析比較

綜合分析原有電路的控制方式及改進目標，在不改變原有控制模式既有的功能，增加某些時刻已經開啟照明燈的自動斷電控制，控制模式的主要決策點一是保證自動控制只對已經亮起的燈進行關斷，且需要避免還沒有亮起的燈被觸發點亮，二是照明定時自動關斷后，人工可以即時開啟和關斷操作，由此兩點出發確定了自動控制的取電要來自其所控制的照明燈回路，且控制狀態的改變需要作用在脈沖繼電器上，利用脈沖繼電器狀態保持的特性實現照明燈開啟和關斷的交替，自動控制的作用基準源自定時器，從此思路出發制定分析控制模式優化方案。

方案一是給每一回路照明燈均增加一個單入單出定時開關，該控制電路的優點是電路改造簡單，且可以根據需求靈活地對每一路照明進行不同時刻的斷電控制，缺點是需要增加的定時器數量多，投入成本比較大，在使用時每次更改時間設置的工作量大，若照明電路長時間斷電，會給定時器基準時間帶來紊亂風險，為后續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域為照明燈增加多點輸出定時繼電器，由定時繼電器直接完成對脈沖繼電器的觸發，該電路的優點是接線電路相對簡單，實現一只時間繼電器對多路照明回路的控制，缺點是現場照明燈數量多，若使用點數多的時間繼電器，大大增加了時間繼電器購置成本，若使用點數較少的時間繼電器，同樣存在更改時間設置時工作量較大的問題，其控制電路圖如圖3所示，綜合方案一和方案二的優缺點，采用單點時間繼電器和中間繼電器的混合模式，既可以實現一只時間繼電器控制多路照明燈的功能，又可以利用性價比高的中間繼電器完成脈沖繼電器的觸發，充分發揮元器件的固有功能優點，其控制電路原理圖如圖4所示。

圖2 時控開關單回路單控電路

圖3 多點時間繼電器控制電路

圖4 中間繼電器控制電路圖

4 技改實施與功能實現

從圖4可以看出，按動分布式控制箱內的任一按鍵，該路脈沖繼電器觸發并保持狀態，脈沖繼電器輔助觸點進而控制交流接觸器線圈得電與否，交流接觸器輔助觸點連接該回路照明燈，保持原有的人工控制照明燈開啟與關閉的功能；增加時間定時器對該區域全部照明燈進行自動關斷控制，即當定時時間到達，定時器常開觸點閉合，當某路照明燈是點亮狀態時，該控制回路的中間繼電器線圈就會得電，中間繼電器輔助觸點作用于脈沖繼電器，故使得脈沖繼電器產生動作，進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亮，即使定時器時間到達，常開觸點閉合，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，即該路照明燈不會被點亮，其改造實物如圖5所示。

圖5 電路改造實物圖

5 結語

通過更改設置定時器的時間，可以實現該區域全部照明燈中已經點亮的照明燈在時間到達時刻統一熄滅，熄滅后人工可以通過按鈕開關控制任一路照明燈的點亮和再次熄滅，根據選用的定時器，可以設置多時刻對已點亮照明燈的定時關斷；經使用測算，按照每天節約2小時因人為遺漏造成的用電浪費，一年按照300天工作時間計算，一年可節約用電為2小時×0.42千瓦×621盞×300天=156492度，按照當前工業用電1.4元/度計算，一年可節約開支21.9萬元，大大減少了不必要的電能浪費和燈具資源損耗，可將此成功案例廣泛推廣到其他廠房，優化改造同種情況照明燈的控制模式。