國(guó)家石油儲(chǔ)備基地照明系統(tǒng)方案研究設(shè)計(jì)

張正陽(yáng)

（中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊 065000）

某石油儲(chǔ)備基地總占地約141ht，儲(chǔ)罐全部選用單罐容積為10萬方的雙盤式外浮頂油罐，共計(jì)50座?；刂饕譃閮?chǔ)油區(qū)、原油裝卸及輔助區(qū)、消防區(qū)、消防站、倉(cāng)庫(kù)及堆場(chǎng)、行政管理區(qū)、預(yù)留區(qū)、人工河及人工湖等八個(gè)部分。

儲(chǔ)備基地復(fù)雜的環(huán)境要求照明方案必須針對(duì)具體環(huán)境因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)?；貎?nèi)大面積爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的立體分布以及基地對(duì)于安全持續(xù)生產(chǎn)的超高要求對(duì)于照明系統(tǒng)的安全性、可靠性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而伴有污染、振動(dòng)和腐蝕性氣體等工藝流程特征則對(duì)照明系統(tǒng)提出與通常工作條件下不同的特殊要求。針對(duì)上述課題，本文結(jié)合某石油儲(chǔ)備基地照明供電方案及電氣控制的研究設(shè)計(jì)實(shí)踐，討論了照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的選擇與照明參數(shù)的計(jì)算方法，并對(duì)照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、照明燈具、照明方式及電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和照明需求分析

1.1 照明場(chǎng)所及范圍

照明場(chǎng)所為某國(guó)家石油儲(chǔ)備基地油罐區(qū)及周邊區(qū)域，需規(guī)劃設(shè)計(jì)的照明面積約141ht。區(qū)域內(nèi)共分布著50個(gè)10萬方的儲(chǔ)油罐，并分為12組。其中：7組每組6個(gè)油罐，1組5個(gè)油罐，1組3個(gè)油罐。

1.2 照明需求分析

a）一般照明照度：需要滿足以下一些作業(yè)要求：整個(gè)罐區(qū)的照明亮度，需滿足人員對(duì)罐區(qū)巡視和電視監(jiān)控系統(tǒng)采集視頻信號(hào)的要求；罐區(qū)及其周邊道路的照明亮度，需滿足工作人員行走、搶修人員攀登旋梯到達(dá)罐頂和檢修的需要。

根據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50034－2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和該基地的實(shí)際地形情況，在本方案中，油罐區(qū)一般照明的平均照度取25～30lx（以地面為參考面），各區(qū)域照度、炫光、顯色指數(shù)等參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 各區(qū)域照明設(shè)計(jì)參數(shù)

實(shí)現(xiàn)電視監(jiān)控時(shí)，一般要求監(jiān)視目標(biāo)的環(huán)境最低照度應(yīng)高于攝像機(jī)要求最低照度的10倍以上。通常黑白監(jiān)視器監(jiān)視目標(biāo)最低照度不應(yīng)小于10lx，彩色監(jiān)視器監(jiān)視目標(biāo)最低照度不應(yīng)小于50lx。本方案中國(guó)家石油儲(chǔ)備基地?cái)M采用彩色監(jiān)視器監(jiān)視，需要目標(biāo)監(jiān)控點(diǎn)的照度達(dá)到50lx以上，可以通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整燈具的投射點(diǎn)的方法解決，在保證平均照度為25～30lx的基礎(chǔ)上，目標(biāo)監(jiān)控點(diǎn)照度達(dá)到最大照度。即照明區(qū)域的最大照度滿足50lx以上即可。

結(jié)合基地油罐區(qū)的道路分布，一般照明基本可以兼顧罐區(qū)道路照明。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，油罐區(qū)道路照明的平均照度取20lx可以滿足要求。

25～30lx的一般照明照度可以滿足檢修和搶修人員攀登旋梯到達(dá)罐頂?shù)恼彰餍枰?/p>

b）局部照明照度：按照油罐區(qū)工作的需要，罐頂平臺(tái)是一個(gè)需增加局部照明的作業(yè)面，需要提供局部照明，照度達(dá)到50～60lx即可滿足要求。

c）補(bǔ)充照明照度：基地油罐區(qū)油罐高度21m，相當(dāng)于一個(gè)燈光下的大型障礙物，在油罐的側(cè)面勢(shì)必有燈光照射被阻擋的陰影區(qū)。同時(shí)油罐的側(cè)面存在一些閥門管接頭較集中的地方和夜間值班人員需觀看記錄罐內(nèi)液位的油標(biāo)，必須提供補(bǔ)充照明。

根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和照明用于讀表、檢修的實(shí)際情況，油罐區(qū)補(bǔ)充照明的照度應(yīng)達(dá)到150lx。

d）照度均勻度：罐區(qū)一般照明用來觀看全局和工作人員行走等照明用途，要避免照明區(qū)域出現(xiàn)明顯的明暗間隔而導(dǎo)致的人眼視覺的頻繁適應(yīng)轉(zhuǎn)換，能夠提供安全、舒適的條件。但相對(duì)于室內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)照度均勻度要求不高，結(jié)合道路和外場(chǎng)照明標(biāo)準(zhǔn)，照度均勻度達(dá)到0.4以上即可滿足要求。

e）顯色性：根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)、石油工業(yè)一般照明（不是專用于讀表等作業(yè)）顯色指數(shù)要求較低，為Ra20。但結(jié)合基地油罐區(qū)電視監(jiān)控的實(shí)際需要，宜采用顯色性較高的燈具。本方案一般照明采用金鹵燈照明，顯色性≥Ra60。

f）良好的防護(hù)和電氣安全：室外工作的陰雨、潮濕環(huán)境、濕度和灰塵，要求燈具需要滿足防水、防腐蝕和防塵的要求，為了安全的需要必須選擇具有良好防觸電保護(hù)和絕緣性能可靠的燈具。

g）抗震動(dòng)能力：由于本工程10萬方油罐高度21m，實(shí)現(xiàn)一般照明必須采用超過30m的鋼結(jié)構(gòu)燈塔，燈具安裝較高，受風(fēng)力影響有震動(dòng)和搖晃的因素，需要燈具具有很好的抗震動(dòng)能力。

h）防爆要求：油罐區(qū)的一般照明燈具布置在油罐防火堤之外，不屬于防爆區(qū)域，并采用鋼結(jié)構(gòu)燈塔安裝方式，因高空的通風(fēng)效果，沒有危險(xiǎn)氣體。本方案結(jié)合實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)的原則，采用非防爆投光燈具實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，罐頂平臺(tái)照明的燈具和油罐側(cè)壁補(bǔ)充照明的燈具必須采用防爆燈具。

2 照明方案設(shè)計(jì)

2.1 照明系統(tǒng)方案

根據(jù)上述各區(qū)域照明需求分析，本方案照明系統(tǒng)包括由正常照明配電盤供電的正常照明和由應(yīng)急照明配電盤供電的應(yīng)急照明。應(yīng)急照明配電盤由主電源供電，同時(shí)帶有由應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)供電的轉(zhuǎn)換裝置。

在基地爆炸危險(xiǎn)區(qū)域照明設(shè)備選擇適合爆炸氣體分類IIA和溫度等級(jí)T3區(qū)域使用的防爆型燈具。非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域照明設(shè)備防護(hù)等級(jí)大于IP55，防腐等級(jí)為WF2。場(chǎng)區(qū)燈具由光電＋時(shí)鐘控制器控制，設(shè)置手動(dòng)＼自動(dòng)＼關(guān)閉三工位開關(guān)用于手動(dòng)控制。此外，逃生照明燈具應(yīng)有可以維持60分鐘的自備電池，并裝備有內(nèi)置充電器。

照明設(shè)備供電電纜采用直埋敷設(shè)，埋深為場(chǎng)區(qū)地坪下1米，局部區(qū)域沿電纜橋架敷設(shè)。直埋電纜過路穿鋼筋混凝土排管保護(hù)，水泥硬化地坪下穿鍍鋅鋼管保護(hù)。

2.2 燈具類型的選擇

根據(jù)燈具投光、防震和燈塔高度比較高的特點(diǎn)，選擇大功率的防震型投光燈（1000W）。

2.3 燈具的布置方式及數(shù)量

燈塔上根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況有11個(gè)燈塔只安裝7套燈具，其余18座均安裝12套燈具。本文略去了燈塔塔架的設(shè)計(jì)。

表2 燈具數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表3 燈具參數(shù)及配光曲線

3 照度計(jì)算

方案中用光通法計(jì)算罐區(qū)的平均照度，用逐點(diǎn)法計(jì)算罐區(qū)的最高照度值和最低照度值，以核算罐區(qū)照度和照度均勻性是否達(dá)到要求。

計(jì)算公式（1）：光通法計(jì)算平均照度：

E平均＝ΦNKCU／A

其中：E平均—平均照度；Φ—每盞燈具中光源的總光通量，按1000W金鹵燈標(biāo)準(zhǔn)，其值為105000lm；N—燈具的數(shù)目；K—維護(hù)系數(shù)：隨著燈具中反射器和玻璃的污染，以及光源隨時(shí)間而產(chǎn)生的光衰等，經(jīng)過一端時(shí)間使用后燈具的照度會(huì)下降。必須預(yù)先估計(jì)在內(nèi)。按燈具的環(huán)境，燈具的維護(hù)系數(shù)約0.7；Cu—燈具出射光通量利用系數(shù)，在0.8左右；A— 被照面的面積；

計(jì)算公式（2）：逐點(diǎn)法計(jì)算最低照度

其中：Es—任意點(diǎn)上的總水平照度（lx）；Φ—每個(gè)燈具的實(shí)際光通量（lm）；K—照度補(bǔ)償系數(shù)，考慮燈具安裝較高，同時(shí)圍墻和罐體可以將光線反射，取K為1.4；es—一個(gè)光通量為1000lm的燈具在被照點(diǎn)產(chǎn)生的水平照度分量，可以由下式取得：ex＝IθCOS3θ／h2；Iθ—燈具光強(qiáng)分布曲線與θ角對(duì)應(yīng)方向的光強(qiáng)值（cd），可按附頁(yè)光強(qiáng)分布曲線查??；h—光源與受照水平面的垂直距離（m）。

按上述公式，計(jì)算結(jié)果見表4和表5。

表4 照度計(jì)算表

表5 平均照度核算表

根據(jù)以上的計(jì)算，本設(shè)計(jì)方案平均照度和照度均勻度均滿足前述照明需求的要求。

4 總結(jié)

本方案在對(duì)基地各區(qū)域功能定位及照明需求充分了解的基礎(chǔ)上，對(duì)照明裝置的位置、數(shù)量進(jìn)行合理配置和優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終構(gòu)建了一套充分滿足基地各區(qū)域照明需求、安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的照明系統(tǒng)。

由于基地各區(qū)域的照明需求復(fù)雜多樣，對(duì)于照明裝置的選擇、布置尤為重視。選擇的防震型投光燈具使用高壓氣體放電燈泡作光源，光源壽命高達(dá)12000h，光效高，照射范圍大，在同樣滿足照明要求的條件下減少燈具的使用數(shù)量，節(jié)約電費(fèi)和工程材料費(fèi)。照明設(shè)計(jì)防護(hù)等級(jí)防護(hù)達(dá)到IP65的要求，避免水氣、灰塵進(jìn)入燈具內(nèi)部造成燈具的損壞或反射器、玻璃的污染，保持較高的光輸出效率，節(jié)省燈具維護(hù)的人力物力。燈具具有優(yōu)良的抗震性能和防腐蝕設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)，完全達(dá)到照明標(biāo)準(zhǔn)的要求和工作環(huán)境的需要，為正常作業(yè)提供良好的保證。

本照明系統(tǒng)方案在某國(guó)家石油儲(chǔ)備基地投入實(shí)際運(yùn)行后，照明效果非常理想，為儲(chǔ)備基地的安全高效低耗運(yùn)行發(fā)揮了積極作用，對(duì)于今后特大型石油儲(chǔ)備庫(kù)的場(chǎng)區(qū)照明系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工作具有一定的借鑒作用。

［1］ 詹慶旋著.建筑光環(huán)境.北京：清華大學(xué)出版社，1993.

［2］ 周太明，皇甫炳炎等編著.電氣照明設(shè)計(jì).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2001.

［3］ “中國(guó)綠色照明工程促進(jìn)項(xiàng)目”綠色照明案例系列.北京：清華大學(xué)建筑學(xué)院編，2003～2004.