专业化码头照明节能改造

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1、 赫赫 誊叠 天津港焦炭专业化码头自投入运行以来，始终坚持 “四个面向”，即面向生产、面向工艺、面向过程、面向全 员的节能管理思路，围绕工艺、设备特点开展节能管理 工作，促使泊位能源利用效率稳步提升。2008年综合能 源单耗达到1123 5kWht，较运行初期降低2447。 2008年下半年以来，受国际金融危机及国家产业政 策调整影响，公司市场环境发生深刻变化，专业化泊位 能源使用结构随之改变，照明设备能耗所占比重明显增 加。为此，公司能源管理将照明节能作为重要突破口，完 善照明控制，为提高设备能源利用效率，为公司生产转 型期问节能增效提供设备保障。 一、需求分析 1系统照明控制现状 焦炭专业

2、化码头共有照明高杆灯11部，分别为公 司码头前沿、存货堆场和道路交通提供现场照明，见图 1。该系统具有手动和自动两种控制方式，其中自动控制 应用经纬度时间控制装置，可依据经纬度及日期变化自 图1现场照明设备位置示意图 明节能改造 明卢海军 动运算出晨昏时间点，对照明装置关闭和开启进行自动 控制。如遇生产需要、天气变化等原因，现场照明需要临 时控制时，可由操作人员通过位于公司2#变电所值班 室内的控制箱进行手动开启或关闭照明设备的操作。 当前，制约照明系统能源利用效率的因素主要有以 下方面：(1)非作业状态下现场照度过剩。2001年以来为 满足公司客户焦炭筛选作业等需求，陆续增加货场照明 灯具，

3、由于系统照度不可控制，导致现场非作业情况下 照度过剩，照明设备用能存在浪费情况。(2)设备自动控 制装置安装于各灯杆内部，其位置分散，不便于集中管 理和控制，存在控制同步性差、人员劳动强度较大、控制 参数不便于调整等缺点，制约了设备能效的发挥。 为此，需要对照明控制进行节能改造，实现照明设 备节能增效。 2系统节能控制需求 为提升照明设备能源利用效率，照明系统控制应具 备以下功能：(1)照明设备照度控制。在系统照明设备现 有控制功能的基础上，加入照度控制功能，在非作业状 态下，只保留满足现场安全、靠离泊、交通运输等需求的 照度，减少不必要的照明设备开启，避免照明能源浪费。 (2)照明设备集中、

4、远程控制。设备使用人员能够及时依 据现场实际情况对照明设备开关、照度进行集中的控制， 降低操作、维护人员劳动强度，促进设备效能发挥。(3)具 备友好的人机界面。生产组织人员能够在人机界面上对现 场设备进行控制，同时将设备运行状态通过人机界面进行 反馈，为操作人员及时了解设备运行状态创造条件。另外， 人机界面具备提示功能，提醒操作人员开启或关闭照明设 备，避免由于人员疏忽造成的能源浪费。 港口经济 20107 _；l 瓣 二、系统完善方案 1照度控制两种方案对比 实现现场设备照度控制，有两种方案可供选择。一 是在原有设备结构的基础上，利用灯杆开启、关闭控制功 能实现，即仅开启码头前沿、作业货场的

5、灯杆，关闭其他 无作业货场的照明设备，以达到降低照度、节约电能的目 的。然而，应用此种方法对照度进行控制，其缺点显而易 见照度分布不均匀。码头前沿、货场干道的照明设备 长期开启，在没有焦炭筛选等特殊作业的条件下，照度依 然过剩。而在没有作业的货场中，照明设备关闭，现场照 度不足，无法满足港口设施安保的基本需求。二是对同一 灯杆上灯具的开启数量进行控制。由于目前照明灯杆采取 三相四线制供电，每部照明灯杆挂置灯具1 l12盏，均连 接到各相电力线与零线之间(图2)。因此，可以通过控制 灯杆电力线供电的相数来对现场照明灯开启数量进行控 制，满足现场照度控制与节能管理需求。 A B C N 图2照明灯

6、杆电气连接示意图 2照度计算 满足现场照明需求，是改进照明控制，实现节能降 耗的前提，必须结合作业现场实际情况，对现场照度进 行科学准确的测算，以保证现场工作环境不受影响，即 所降低的照度为过剩照度。 为此，利用照明设计中常用的系数平均照度法对现 场照度进行计算。系数平均照度法的基本公式为： E= (1)E= (2) 其中： 一光通量，N一光源数量，u一利用系数， A一工作面面积mz)，l0一灯具维护系数 利用系数平均照度法对现场照度进行测算，测得码 头前沿部分照明面积24000m ，室型系数(CRC)为 19167，光通量 为12e+005，利用系数U为O51584， 算得码头前沿实际照度为

7、(E)16507 lx。 堆场照明面积48000m ，室型系数(cRc)为18985， 光通量中为12e+005，利用系数u为048545，算得堆场 实际照度为(E)86773 lx。 依据GB50034922业企业照明设计标准对厂区 露天作业场所和交通运输线的照度标准值规定，装卸码头 的照度范围应为515 lx，露天堆场照度范围为0520 lx。 当码头处于作业状态时，现场照明主要满足码头船 舶靠离、货物装卸、集港运输、设备维修、焦炭筛选等作 业的照明需要，现场照度需求在15 1x，堆场照明需求在 81O lx左右。当作业结束码头处于值班状态时，照明设 备主要用于满足港口安保、人员上下大机、

8、现场监控、设 备点检等基本照明需要，码头前沿照度需求在l0 lx，堆 场照明需求在2 lx左右。 按照此标准，对值班状态下现场照明设备灯具开启 数量应用平均照度法进行了测算，其中l6、11#灯杆 位于专业化作业系统堆场，经测试开启4盏即可满足值 班照明标准；7-10#四部灯杆位于码头前沿，考虑人员上 下大机、车辆行驶等综合需要，经测试开启8盏可以满 足值班照明需要。测试数据见表1。 袁1值班状态照明设备开启数量测算数据 灯杆 灯具总数 值班开启 值班照度 作业开启 生产照度 1# 11(盏) 4(盏) 23671x l1(盏) 86771x 2 11(盏) 4(盏) 23671x 11(盏)

9、86771x 3# 11(盏) 4(盏) 23671x 11(盏) 86771x 4# 11(盏) 4(盏) 23671x 11(盏) 86771x 5 11(盏) 4(盏) 23671x l1(盏) 86771x 6 11(盏) 4(盏) 23671x 11(盏) 86771x 7# 12(盏) 8(盏) 11O051x 12(盏) 165071x 8# 12(盏) 8(盏) 11O051x 12(盏) 165071x 9# 12(盏) 8(盏) 110051x 12(盏) 165071x 10# 12(盏) 8(盏) 11O051x 12(盏) 165071x 11 12(盏) 4(盏)

10、23671x 12(盏) 86771x 3设备集中控制方案 照明设备集中控制方案是将位于现场的时钟控制 器取消，在变电所位置发出统一的时钟控制信号，实现 现场照明设备同步控制，同时利用可编程控制器实现现 场照明手动控制，在中控人机界面上添加照明控制界 面，实现中控操作人员在系统控制界面上对现场照明设 备的运行方式(自动手动)、开关状态、照度状态进行控 制，实现照明设备的集中控制。 港口经济 20107 赫赫 三、方案实施 1硬件改造 (1)主回路改造。现场每部高杆灯均由变电所二层照 明控制柜引出的一根VV22 4 X 35动力电缆供电，为实现 照度控制，在照明控制柜主回路各相电源上设置接触器，

11、 使照明电源分相可控，从而控制灯具开启数量，实现现场 照明值班生产两级照度控制，如图3所示。同时，依据前期 测定的照度标准，将现场每部高杆灯上的灯具重新分布到 各相电源上，保证各种工作状态下现场照度的均匀分布。 叁三 三 图3照明控制主回路 (2)控制回路改造。为将照明设备控制纳入公司焦炭 专业化作业控制系统，实现照明设备的远程、集中控制，将 现场经纬度控制器移到变电所PLC室控制柜内，并对照 明控制箱进行改造。改造后电气控制原理如图4所示。 改造后的照明控制箱，通过转换开关SH设定本地远 程状态。当设备处于本地控制状态时，可通过SB、SBS两个 按钮进行相应照明设备的开启、关闭操作。KA1、

12、KA2接触 器受PLC的输出点控制，同时其反馈信号连同经纬度控制 器的时钟信号接人PLC的输入模块，实现设备的远程控制。 图4照明控制电气原理图 当设备处于远程控制状态时，受专业化作业系统可编 程控制器控制，并可设置手动、自动两种控制状态。其中，手 动控制由中控人员直接在专业化系统控制界面上发出控制 指令，控制设备开关；自动控制由可编程控制器依据经纬度 控制器时间信号发出，实现设备开启、关闭的自动控制。 2控制程序 在系统原有控制程序中加入照明控制程序，实现控 制方案功能，现以l#灯杆为例对程序进行说明(见图5)。 004880为l#灯杆自动手动控制状态位，100300为 经纬度控制器时钟信号

13、，004907为手动控制开关位。随 着灯杆手动伯动控制状态不同，分别受手动开关和时钟 控制器控制。004925为l#灯杆的值班生产照度选择状 态位。同时，100301、100302分别为KM1、KM2两个接触 器的反馈信号，PLC通过该反馈信号对设备状态进行监 视，并在发生故障时将故障信号输出到004889、004890 两个状态位上，供操作、维修人员参考。 图5系统照明控制程序 3人机交互界面的实现 项目通过对人机界面程序进行编辑，为每部灯杆设 置控制面板，便于操作人员通过面板对现场照明设备手 动伯动状态、照度进行控制，同时利用动画演示功能对 现场设备工作状态进行反馈，便于操作人员了解设备运

14、 行情况。另外，在主控界面上加入提醒对话框，当经纬度 时钟到达开失灯时刻，提示并引导操作人员进行相关操 作，避免了由于人为原因造成的能源浪费。 四、效果 专业化码头照明节能控制改造的实施，实现了照明设 备远程照度控制，避免了因照度过剩导致的能源浪费。同 时，为设备操作、维护人员提供了简捷的操作、监控平台，有 效降低工作人员的劳动强度，促进了设备整体效能的发挥。 经改造，2009年天津港焦炭码头有限公司现场照明耗 电量为48992万kWh，较2008年的57952万kWh减少 86万kWh，节能率达到1 755，取得了较好的节能效果。 (作者单位：天津港焦炭码头有限公司) 港口经济 20107