电气照明节能技术在某热轧生产线工程的应用

吕冬梅，班泽宇，肖胜亮

（1.北京首钢国际工程技术有限公司，北京100043；2.北京市冶金三维仿真设计工程技术研究中心，北京100043；3.首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山063200）

1 引言

冶金企业节能降耗是企业的生存之本，可以在一个生产企业的方方面面去寻求解决方案，树立一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，以最好的管理，来实现节能效益的最大化也是很多企业正在不断探索和改进的工作。

照明对于一个冶金生产企业来说是最基本、最普通的一个功能。一般说到照明节能，自然而然会想到的是采用哪种节能灯具。工程设计采用节能灯具仅是照明节能的方法之一，照明节能还可以采用智能控制方法来实现。本文结合某热轧生产线工程，介绍如何在照明系统上实现节能降耗。

2 某多热轧生产线工程车间组成简介

某热轧生产线工程从建构筑上划分，主要由主厂房（主轧跨、主电跨、磨辊间、钢卷库）、水处理设施（层流泵站、联合泵站、过滤间、稀土磁盘净化水处理站等）、电气设施（轧区主电室、卷取主电室、水处理控制中心、110 kV变电站等）建构筑物组成，总体布局详见图1。这些建构筑由于生产使用的需求，均应设置照明设施。

图1 某热轧生产线工程平面布置图

3 照明区域划分

根据工程设计文件，对某热轧生产线工程主要建筑设施的建筑面积进行了统计，主要建构筑面积达到117 697 m2，详细统计见表1，主要建筑设施照明区域统计见图2。

表1 车间照明设施面积统计表

从图2中可以非常清晰地看出，主厂房在照明系统中用电负荷最大，建筑面积占比达到68%，通常也是需要照明时长最长的区域，更是照明节能的关键场所。电气室占比虽然达到21%，但大部分电气室是无人值守的场所，通常是人走灯灭，只有在巡检、检修时才需要照明。所以，本文重点介绍主厂房照明节能系统。

图2 主要建筑设施照明区域占比图

4 某热轧生产线工程车间智能照明实施方案

结合某热轧生产线工程主厂房照明、轧机区地下室照明、钢卷库照明的工厂设计，实现该区域内照明统一集中管理。

4.1 生产照明需求

现在热轧生产线通常为在主操作台上根据监控画面进行操作。经与现场操作人员调研，明确了生产线主厂房照明的实际需求。白天生产在晴天照度较好的情况下，生产厂房不需要开灯照度就满足生产需要。夜间生产需要较为均匀的照明，但为了保证在操作台上看到良好的监控画面效果，生产期间生产线不能过亮，此时的主厂房照明主要给生产操作人员使用。阴天是一种较为特殊的情况，即使白天主厂房也需要一定的照度，与夜间生产较为类似。

生产检修是热轧厂工作内容的一部分，由于生产检修是较为精细的生产操作，不同于正常生产的照明需求，设备检修区域需要较高的照度。

4.2 照明区域划分

为了更好地满足生产对车间照明的需求并进行有效管理，将某热轧生产线工程轧机区主厂房照明、轧机区地下室照明、钢卷库照明进行了区域划分，照明区域划分原则是，厂房照明需要满足厂房照明不足时适应生产不同工况不同照度需求；地下室照明除需要满足生产不同工况不同照度需求，还需要满足防火分区照明设计相关规范的要求。

某热轧生产线工程轧机区主厂房照明划分成10个照明区域，41个照明支路；轧机区地下室照明按照防火分区分成15个照明区域，42个照明支路；钢卷库照明划分成12个照明区域，51个照明支路。这3个大区共分为37个照明区域，134个照明支路，照明支路的细分可以方便生产操作人员灵活对照明区域进行管理。

4.3 操作方式

照明控制由原来的机旁手动操作，改为现在的机旁手动+远程自动相结合的控制方式。

具体实施方案：在每个划分好的每个照明区域设置1台照明配电箱，每台照明配电箱内设若干照明控制回路，每个照明控制回路对应1个照明支路，所有照明支路均由接触器控制。

每台照明配电系统均设置手动/自动转换开关，当转换开关打到手动位置时，可实现检修或其他特殊情况的机旁操作；当转换开关打到自动位置（也可称远程位置）时，由轧线照明控制系统PLC进行集中远程控制，并可在操作画面上对照明区域进行监控。

5 智能照明控制

某热轧生产线工程智能照明控制系统包含在该工程公辅节能PLC系统中，该公辅节能系统除智能照明控制功能外，还包含辅传动绝缘监测系统的监控与记录；电气室空调节能系统的监视与控制等功能，在工程投资上也节省一定的费用，通过现场设置远程I/O站把各区域内的照明配电箱的输入/输出信号集中到该PLC系统内。智能照明自动化配置图详见图3。

图3 智能照明自动化配置图

由于主厂房每个照明区域、每个照明区域的照明支路已将其的启停状态以及控制启动器的控制信号通过远程I/O站接入PLC控制系统。所以，在自动控制模式下均由PLC系统进行操作，可通过编程设置多种程序控制模式。

5.1 主轧区、主电跨主厂房

主厂房可以根据一年四季光照不同，采光需求不同，设置不同时钟控制；根据场所工况不同实现不同的照度控制；在出现光照不足的天气时，设置人工干预画面和程序，进行人工手动开灯或关灯，此操作可以根据生产线轧机区操作室设置的触摸式显示屏进行，也可以在工程师站的画面上实现。

5.2 轧机区地下室

轧机区地下室常规生产期间是采用监控画面进行监控的，随着监控技术的发展，即使在疏散照明情况下，也可以获得较好的画面质量，与设计照度100~150 lx相比有很大的节能空间。

5.3 钢卷库主厂房

由于钢卷库主厂房吊车采用了智能吊车，吊车运行也是采用PLC系统控制的，不仅提高吊车作业的效率，也为照明节能提供了基础。

其他区域照明的特点不再一一列举。总之，生产设备和生产工艺的提升和改进，为照明集中管控实现灵活可控的操作方式提供有利条件，较之前采用常规本地照明箱操作模式，极大地方便了车间管理和操作，避免了照明操作不及时带来的能源浪费，不仅在节能上效果显著，而且在生产管理上也节约了操作人员的工作时间，提高了操作人员的工作效率。

6 照明节能计算

根据对某热轧生产线工程统计，全车间主厂房照明灯具的安装容量为472 kW（包含局部照明），全部采用高效节能灯具，照明功率密度限值为6.23 W/m2，低于GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中对该类建筑照明功率密度目标值为6.5 W/m2要求[1]。该厂税后外部电价为0.52元/（kW·h），车间主厂房照明每小时电费为245.44元。

车间主厂房照明工作时间如下：

冬季18:00~7:00，每天工作小时数13 h；

夏季19:00~6:00，每天工作小时数11 h。

每年日历天数365 d，每天按照12 h计算，

全年开灯时间为12×365=4 380 h，通过智能照明控制，每小时节电平均容量约20%。

年照明节电费用约为：245.44×4 380×0.2=21.77（万元）。

7 结语

某热轧生产线工程主厂房照明采取智能化控制的措施，实现了区域照明控制的灵活性和可控性，不仅方便了生产运维人员日常管理，而且在低碳环保、节能降耗的方面效果也是显著的，在企业生产运行中有很好的节能效果和实际意义。