石油化工装置电气照明设计的流程与应用

王立超(青岛艳阳天环保科技有限公司，山东 青岛 266000)

0 引言

在石油化工装置电气专业工程设计过程中，照明设计是必不可少的一部分。石油化工装置区电气照明设计的全部过程都必须贯彻执行国家标准和相关设计规范，满足装置区照明质量、照明配电及控制要求。

石油化工装置区具有面积大、管道多、存在易燃易爆气体等特点，在对其进行照明设计时，经常给设计者带来灯具选型、安装方式、照度计算等诸多不同于建筑照明的问题，设计新手往往无从下手。

1 照明设计流程

石油化工装置区照明设计主要包括以下三方面内容[1]：

(1)作为下游专业，电气专业首先接收上游专业照明设计条件，了解工艺生产和使用要求，明确塔区结构、装置区设备分布和管道布置情况、通道位置等。

(2)确定照明设计方案，这一阶段应手动或借助软件计算，确定照明方式和种类并选择光源及各项参数，确定照明数量及位置，完成照明配电及控制。

(3)绘制施工图(一般在详细设计阶段)，统计照明所需材料，编制设备材料表，出具说明书，必要时按业主要求向造价专业提出概算条件。

2 接收照明设计条件

电气专业在进行照明设计时，一般先接收上游专业照明设计条件，了解整个装置区的生产使用要求，包括工艺性质、作业精度要求、是否长时间作业、功能要求、通道位置、对象识别和颜色辨认要求等，确定装置区的照明种类和照明质量要求；了解作业的重要性和不间断要求、操作对人的潜在危险等因素，确定是否需要疏散照明、备用照明、安全照明等应急照明；了解场所环境条件，包括是否有多尘、潮湿、腐蚀性气体、高温、震动、火灾危险、爆炸危险等，确定灯具的防护等级及防爆类型、防火、防腐蚀要求等；了解建筑结构状况，包括建筑平面、剖面、尺寸、柱布置、屋面及吊顶状况等，安排灯具布置方案、布灯形式及间距、灯具安装方式和高度，设计一般照明和应急照明，布置照明开关和配电箱等。

3 确定照明设计方案

在石油化工装置照明设计过程中，确定照明方案主要在初步设计阶段进行，可分为照明光学部分和电气部分。

3.1 照明光学部分设计步骤

(1)确定照明标准。石油化工装置区操作区域照度标准值一般为100 lx，通道、平台一般为30 lx；照度均匀度U0为0.6；统一眩光值无特别要求[2]。其他区域如塔区、装卸台、现场监测点等照明标准值依据相关规范确定。

(2)确定照明方式。装置区应设一般照明；按上游专业需要对作业面要求高的场所可设局部照明，其照度值按装置区一般照明照度值1～3倍选取。

(3)确定照明种类。除正常照明外，应按规范要求确定装置区是否设应急照明：需要人员疏散的出口和通道设置疏散照明；正常照明失效后可能造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故，或将造成重大损失的场所设置备用照明。此外，若装置区某构筑物过高，对飞机的安全起降可能构成威胁，还应设障碍照明。

(4)选择光源的原则。节能环保要求，石油化工装置区应选用高光效光源，目前广泛应用LED光源。显色性要求，连续作业场所应选Ra≥80的光源，对LED灯，还要求R9＞0；LED色温偏冷，需要考虑其与装置区的环境相适合。降低成本，选择性价比高的产品。

(5)选择灯具类型的原则。安全，石油化工装置区一般位于爆炸危险区域内，应选择与爆炸危险环境相适应的防爆灯具。效率高，节约能源。灯具的防护等级满足环境条件的要求。

(6)灯具布置方案。装置区内应按一定规律，相对均匀对称布灯。在满足照度均匀度条件下，单灯功率宜选得大些，以提高照明能效，降低谐波含量，有利于控制投资。应与各种工艺管道和高大设备位置相协调，避免碰撞和遮挡。灯具安装位置和高度应便于施工人员安装和检修人员维修，装置区内灯具的安装方式一般为壁挂式、护栏式和吸顶式，高度一般不超过5 m。

(7)照度计算。装置区内按照灯具光源类型、光通量和安装位置，往往采用平均照度法进行计算。通常是计算工作面或地面的水平面照度，根据上游专业条件和使用要求，必要时计算垂直面照度或倾斜面照度；根据规范规定，考虑实际情况，设计照度与照度标准值可由-10%～+10%的偏差，如偏差超多这一数值，应重新调整灯具功率和安装位置，再进行计算，直到符合要求。

(8)校验节能指标。按确定的照明方案，计算实际的照明功率密度(LPD)，该值不超过标准规定的LPD限值为合格，如超过，应重新调整方案，重做计算，直到符合标准。

(9)优化方案。照明设计相对灵活，对于重要装置区，可重复以上步骤制定多个方案，对设计方案进行全方面综合评价，确定技术经济最优的设计方案。

3.2 电气部分设计步骤

(1)确定供电电源。装置区内一般照明用电通常与其他电力用电合用变压器(不另设照明专用变压器)，采用交流220 V供电；应急电源通常采用灯具自带蓄电池或集中电源EPS供电，通常应与该项目的电力用电统一考虑确定，以满足使用要求，安全、可靠、经济、合理。

(2)确定配电系统。配电箱设置，照明开关、配电线路等。

(3)配电系统接地方式。应与厂区的电力用电统一确定，一般采用TN-S系统；装置区内灯具的金属外壳应接地(接PE线)。

(4)负荷统计和计算。应尽量将灯具均匀分配到三相上，减小不平衡度，将单相负荷换算为三相负荷后，统计配电线路计算功率并计算线路电流。

(5)配电线路设计。装置区内照明各级配电线路通常采用铜芯电缆，根据场所环境条件和防火、防爆要求，选择电缆的类型、敷设(通常穿钢管敷设)，并按照允许载流量和机械强度初步选择电缆截面积，一般不小于2.5 mm2。

(6)计算电压损失。根据所选照明配电电缆长度和截面积计算各段线路的电压损失，应使末端灯具的电压损失值不超过标准规定，否则应加大截面积，直至满足要求。

(7)装置区照明线路的保护电器一般采用断路器。根据规范要求，选择各级线路断路器的额定电流和整定电流值。

(8)开关和控制方式。一般而言，装置区内面积大、灯具多，可采用集中控制的方式。

(9)确定照明配电箱的安装方式，通常挂柱安装或立式安装，中心距地面1.5 m，便于人员操作。

4 绘制施工图

4.1 绘制平面图

平面施工图至少应包括以下内容：

(1)灯具类型及位置。绘制灯具的位置，标注必要的尺寸，注明灯具类型或符号、代号(应采用形象的图形、符号表示)，标注灯具的安装形式，灯具离地高度、安装角度等。

(2)注明光源的类型、额定功率、数量。

(3)各场所的照度标准值。

(4)移动照明、检修照明用的插座和其他插座，应注明形式(极数、孔数)、额定电流值、安装位置、高度和安装方式。

(5)配电箱的型号、编号、出线回路、安装方式和安装位置。

(6)开关形式、位置、安装高度和安装方式。

(7)配电干线和分支线路的导线型号、根数、截面。

4.2 绘制剖面图和立面图

对于装置区内复杂的生产设备、平台、栈道、操作或维护通道，需要增加剖面图，以表明灯具与这些设备、平台、管道的位置关系，避免灯光被遮挡。

4.3 绘制装置区照度分布图或(和)等照度曲线

装置区照度分布图可借助软件完成，宜在初步设计阶段进行。

4.4 绘制配电箱系统图

石油化工企业装置区一般设置照明配电箱，应绘制配电箱系统图，其内容包括：

(1)照明配电系统、干线和配电箱的接线方式。

(2)干线电缆的规格型号。

(3)分支线的导线型号、根数、截面及计算功率。

(4)干线末端及代表性分支线末端的电压损失值。

(5)配电箱及开关箱的型号、出线回路数及安装功率。

(6)配电箱、开关箱内保护电器的类型，熔断器及其熔断体的额定电流，或断路器的反时限(长延时)脱扣器和瞬时脱扣器的整定电流。

4.5 绘制必要的安装图和线路敷设图

通常选用国家或省市编制的通用图，特殊安装需要的，应补充必要的安装大样图。

4.6 编制设备材料表

设备材料表应有照明所用材料的规格型号，能满足订货、采购或招标的需要，内容应包括灯具型号及安装方式、配电箱、开关、插座及其他附件，所需电缆规格、长度、截面、芯数、阻燃性能等。

5 结语

本文针对石油化工企业装置区电气照明设计的特点，梳理了照明设计的一般流程。在照明设计过程中，应贯彻落实国家标准规范的要求，同时可借助相关专业软件方便快捷的完成相关计算，使照明设计方案更加合理。