淺談修井機(jī)照明燈具的選配

邢付順++李立嵩

[摘 要]石油修井機(jī)是油田井下作業(yè)的主要設(shè)備，修井機(jī)夜間作業(yè)必須有良好的照明才能保證作業(yè)安全。針對(duì)現(xiàn)階段修井機(jī)照明燈具配備不規(guī)范的問題，本文根據(jù)修井機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給出修井機(jī)照明燈具的選配方法，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，完全滿足了修井機(jī)夜間作業(yè)的要求。

[關(guān)鍵詞]修井機(jī) 光通量 照度 LED燈具

中圖分類號(hào)：U264 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0367-01

石油修井機(jī)是一種油田重要作業(yè)裝備，其安全生產(chǎn)一直受到油田生產(chǎn)單位的重視。修井機(jī)夜間安全照明是保證修井機(jī)夜間作業(yè)安全的必備條件。修井機(jī)的工作環(huán)境及作業(yè)特點(diǎn)決定了其照明設(shè)備符合修井機(jī)惡劣的作業(yè)環(huán)境，具有防爆、抗震、耐潮濕、耐鹽堿腐蝕的特點(diǎn)，可以在雨雪、低溫天氣下正常工作，燈光亮度高、對(duì)操作者無炫光、場(chǎng)地照明無死角、便于設(shè)備安裝、檢修等特點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了修井機(jī)照明設(shè)備的選型方法、供電方式和安裝位置。

一、照明設(shè)備的選擇：

1.1 相關(guān)概念：

光通量：光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺的能量。用φ表示，單位為流明（Lm）。光通量與光源的輻射強(qiáng)度和波長有關(guān)，人眼對(duì)波長555納米的黃、綠光最敏感。照度：?jiǎn)挝幻娣e上接受的光通量稱為照度，用E表示，單位（Lux）。E=φ/S

1.2 光源的特點(diǎn)

凡可以將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具統(tǒng)稱為光源；而其中可以將電能轉(zhuǎn)換為光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具則稱為電光源。常用的電光源有：①熱致發(fā)光電光源（如白熾燈、鹵鎢燈等）；②氣體放電發(fā)光電光源（如熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等）；③固體發(fā)光電光源（如LED和場(chǎng)致發(fā)光器件等）。

二、根據(jù)修井機(jī)的配置特點(diǎn)選擇供電方式

石油修井機(jī)是一種油田重要作業(yè)裝備，GB/T23505-2009中將石油修井機(jī)分為XJ350、XJ600、XJ700、XJ900、XJ1100等9個(gè)級(jí)別，不同級(jí)別的修井機(jī)的井架可分為18m、21m、29m、31m、33m、35m、36m、38m等8個(gè)高度等級(jí)。

修井機(jī)根據(jù)施工特點(diǎn)可分為大修作業(yè)和小修作業(yè)，通常大修作業(yè)多使用高度為29m及以上井架、配套設(shè)備多、作業(yè)周期長，車載式修井機(jī)配套如盤式剎車、泥漿泵等均為電機(jī)帶動(dòng)，修井隊(duì)配套專業(yè)電工。小修作業(yè)所使用的修井機(jī)多為車載式修井機(jī)配套18m、21m高度的井架，小修作業(yè)具有配套設(shè)備少、作業(yè)周期短、作業(yè)頻繁的特點(diǎn)，作業(yè)修井機(jī)需要頻繁搬家，修井隊(duì)配套人員較少，無專業(yè)電工。在此條件下修井機(jī)配套照明電源多采用24V直流電源，無需專業(yè)電工即可操作。24V直流電源照明電源大致為蓄電池和開關(guān)電源兩類。直流24V作為照明電源不能在大修作業(yè)機(jī)上進(jìn)行推廣，為多套照明燈具提供電源的主要原因?yàn)閷?dǎo)線存在的電壓降，以及上述兩種24V直流電源的供電方式都存在功率限制。U降=IR進(jìn)行計(jì)算，其中I=P總/U額，P總為該導(dǎo)線所帶負(fù)載的總功率；U額為用電器的額定電壓；R為導(dǎo)線電阻。井場(chǎng)常用導(dǎo)線為YCW重型橡套軟電纜，內(nèi)部導(dǎo)體為銅芯；由于井架空間限制，井架上的護(hù)線管多為G3/4”鍍鋅管，導(dǎo)線的外徑受限，燈具的電源線的截面積最大為2×4mm2。銅的電阻率為0.0175Ωmm2/m，按導(dǎo)線長度50米、截面積4 mm2，所帶燈具總功率700W、額定電壓DC24V計(jì)算，則導(dǎo)線“吃掉”的電壓為：

U降=IR==9.3V，

則要保證接入75米2×4mm2導(dǎo)線后的DC24V燈具可被點(diǎn)亮，則需要電源側(cè)電壓最少為24+9.3=33.3V，而柴油機(jī)所配套發(fā)電機(jī)輸出電壓最高為28V左右，無法滿足過多燈具同時(shí)使用。大功率柴油機(jī)配套發(fā)電機(jī)多為28V、70A左右，在滿足柴油機(jī)本身使用的同時(shí)需為蓄電池充電，如配套照明燈具過多則影響柴油機(jī)正常工作，而大功率開關(guān)電源多為風(fēng)冷，如封裝于防爆箱內(nèi)則影響其散熱，導(dǎo)致照明電源故障頻發(fā)。

3 根據(jù)修井機(jī)作業(yè)特點(diǎn)確定安裝位置。

修井機(jī)作業(yè)環(huán)境為野外惡劣環(huán)境，同時(shí)要求配套設(shè)備便于運(yùn)移、搬遷，所以夜間照明所采用的方式多為局部照明，根據(jù)小修作業(yè)的特點(diǎn)，可確定小修作業(yè)的主要作業(yè)面為：修井機(jī)絞車滾筒、游車大鉤、井口、管橋座、操作臺(tái)、井場(chǎng)安全通道?？紤]現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，經(jīng)類比確定小修作業(yè)主要照明區(qū)域所需照度為：絞車滾筒所需照度值100Lux，游車大鉤100Lux，井口350Lux，管橋座50Lux，井口操作臺(tái)500Lux，安全通道50Lux。

由于修井井場(chǎng)工況復(fù)雜，無相應(yīng)公式對(duì)各區(qū)域照度值進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)給出一套計(jì)算方法，作為參考：照度計(jì)算的基本規(guī)定：

圓形發(fā)光體的直徑小于其至受照面距離1/5或線性發(fā)光體的長度小于照射距離（斜距）的1/4時(shí)，可視為點(diǎn)光源。當(dāng)發(fā)光體的寬度小于計(jì)算高度的1/4，長度大于計(jì)算高度的1/2，發(fā)光體間隔較?。òl(fā)光體間隔

點(diǎn)光源點(diǎn)照度計(jì)算采用平方反比法，線光源點(diǎn)照度計(jì)算采用方位系數(shù)法，面光源點(diǎn)照度計(jì)算采用形狀因數(shù)法（或稱立體角投影率法）。進(jìn)行室外照度計(jì)算時(shí)，計(jì)入30%的大氣吸收系數(shù)。

根據(jù)修井機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，其配置的照明燈具均可視為點(diǎn)光源，可采用平方反比法進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)以24米井架小修作業(yè)車載修井機(jī)常用燈具布局為例對(duì)井口照度值和絞車滾筒照度值進(jìn)行計(jì)算：井口布置LED泛光燈2盞，安裝于后支架，距井口約3.5米；井架起升缸梁布置LED泛光燈2盞，距井口約5米；井架中部布置LED泛光燈1盞，距井口約12米。30W低壓LED燈具的光通量為2700Lm。照度損失統(tǒng)一按30%計(jì)算。

則井口單位面積照度計(jì)算如下：

E=φ/S×（1-30%），S—光源照射面積

E=E1+E2+E3+E4+E5 其中：E——井口處單位面積照度

各燈具對(duì)井口處單位面積照度分別為E1、E2、E3、E4、E5

各燈具光通量分別為φ1、φ2、φ3 、φ4、φ5

各燈具在距井口立體角上的面積分別為S1、S2、S3、S4、S5

S=2πR？（1-cosα） 現(xiàn)統(tǒng)一取α=30°

則：井口處照度值為：

E=（φ1/S1+φ2/S2+φ3/S3+φ4/S42+φ5/S5）×（1-30%）=562Lux

完全達(dá)到井口作業(yè)面對(duì)照度的要求。

結(jié)束語：

目前，全國各行各業(yè)均推廣HSE的工作環(huán)境，油田野外作業(yè)場(chǎng)所具有好的照明條件是順利能夠完成施工作業(yè)的基礎(chǔ)，好的照明可以改善職工工作環(huán)境，可以預(yù)防危險(xiǎn)的發(fā)生，創(chuàng)造安全的生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)效率。隨著科技的發(fā)展，照明燈具及配置將不斷進(jìn)步，為各行各業(yè)的工作提供更好的工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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