石油化工裝置電氣照明設(shè)計(jì)的流程與應(yīng)用

王立超(青島艷陽(yáng)天環(huán)保科技有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

在石油化工裝置電氣專業(yè)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，照明設(shè)計(jì)是必不可少的一部分。石油化工裝置區(qū)電氣照明設(shè)計(jì)的全部過(guò)程都必須貫徹執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足裝置區(qū)照明質(zhì)量、照明配電及控制要求。

石油化工裝置區(qū)具有面積大、管道多、存在易燃易爆氣體等特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常給設(shè)計(jì)者帶來(lái)燈具選型、安裝方式、照度計(jì)算等諸多不同于建筑照明的問(wèn)題，設(shè)計(jì)新手往往無(wú)從下手。

1 照明設(shè)計(jì)流程

石油化工裝置區(qū)照明設(shè)計(jì)主要包括以下三方面內(nèi)容[1]：

(1)作為下游專業(yè)，電氣專業(yè)首先接收上游專業(yè)照明設(shè)計(jì)條件，了解工藝生產(chǎn)和使用要求，明確塔區(qū)結(jié)構(gòu)、裝置區(qū)設(shè)備分布和管道布置情況、通道位置等。

(2)確定照明設(shè)計(jì)方案，這一階段應(yīng)手動(dòng)或借助軟件計(jì)算，確定照明方式和種類并選擇光源及各項(xiàng)參數(shù)，確定照明數(shù)量及位置，完成照明配電及控制。

(3)繪制施工圖(一般在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段)，統(tǒng)計(jì)照明所需材料，編制設(shè)備材料表，出具說(shuō)明書(shū)，必要時(shí)按業(yè)主要求向造價(jià)專業(yè)提出概算條件。

2 接收照明設(shè)計(jì)條件

電氣專業(yè)在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，一般先接收上游專業(yè)照明設(shè)計(jì)條件，了解整個(gè)裝置區(qū)的生產(chǎn)使用要求，包括工藝性質(zhì)、作業(yè)精度要求、是否長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)、功能要求、通道位置、對(duì)象識(shí)別和顏色辨認(rèn)要求等，確定裝置區(qū)的照明種類和照明質(zhì)量要求；了解作業(yè)的重要性和不間斷要求、操作對(duì)人的潛在危險(xiǎn)等因素，確定是否需要疏散照明、備用照明、安全照明等應(yīng)急照明；了解場(chǎng)所環(huán)境條件，包括是否有多塵、潮濕、腐蝕性氣體、高溫、震動(dòng)、火災(zāi)危險(xiǎn)、爆炸危險(xiǎn)等，確定燈具的防護(hù)等級(jí)及防爆類型、防火、防腐蝕要求等；了解建筑結(jié)構(gòu)狀況，包括建筑平面、剖面、尺寸、柱布置、屋面及吊頂狀況等，安排燈具布置方案、布燈形式及間距、燈具安裝方式和高度，設(shè)計(jì)一般照明和應(yīng)急照明，布置照明開(kāi)關(guān)和配電箱等。

3 確定照明設(shè)計(jì)方案

在石油化工裝置照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，確定照明方案主要在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，可分為照明光學(xué)部分和電氣部分。

3.1 照明光學(xué)部分設(shè)計(jì)步驟

(1)確定照明標(biāo)準(zhǔn)。石油化工裝置區(qū)操作區(qū)域照度標(biāo)準(zhǔn)值一般為100 lx，通道、平臺(tái)一般為30 lx；照度均勻度U0為0.6；統(tǒng)一眩光值無(wú)特別要求[2]。其他區(qū)域如塔區(qū)、裝卸臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)等照明標(biāo)準(zhǔn)值依據(jù)相關(guān)規(guī)范確定。

(2)確定照明方式。裝置區(qū)應(yīng)設(shè)一般照明；按上游專業(yè)需要對(duì)作業(yè)面要求高的場(chǎng)所可設(shè)局部照明，其照度值按裝置區(qū)一般照明照度值1～3倍選取。

(3)確定照明種類。除正常照明外，應(yīng)按規(guī)范要求確定裝置區(qū)是否設(shè)應(yīng)急照明：需要人員疏散的出口和通道設(shè)置疏散照明；正常照明失效后可能造成爆炸、火災(zāi)和人身傷亡等嚴(yán)重事故，或?qū)⒃斐芍卮髶p失的場(chǎng)所設(shè)置備用照明。此外，若裝置區(qū)某構(gòu)筑物過(guò)高，對(duì)飛機(jī)的安全起降可能構(gòu)成威脅，還應(yīng)設(shè)障礙照明。

(4)選擇光源的原則。節(jié)能環(huán)保要求，石油化工裝置區(qū)應(yīng)選用高光效光源，目前廣泛應(yīng)用LED光源。顯色性要求，連續(xù)作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)選Ra≥80的光源，對(duì)LED燈，還要求R9＞0；LED色溫偏冷，需要考慮其與裝置區(qū)的環(huán)境相適合。降低成本，選擇性價(jià)比高的產(chǎn)品。

(5)選擇燈具類型的原則。安全，石油化工裝置區(qū)一般位于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，應(yīng)選擇與爆炸危險(xiǎn)環(huán)境相適應(yīng)的防爆燈具。效率高，節(jié)約能源。燈具的防護(hù)等級(jí)滿足環(huán)境條件的要求。

(6)燈具布置方案。裝置區(qū)內(nèi)應(yīng)按一定規(guī)律，相對(duì)均勻?qū)ΨQ布燈。在滿足照度均勻度條件下，單燈功率宜選得大些，以提高照明能效，降低諧波含量，有利于控制投資。應(yīng)與各種工藝管道和高大設(shè)備位置相協(xié)調(diào)，避免碰撞和遮擋。燈具安裝位置和高度應(yīng)便于施工人員安裝和檢修人員維修，裝置區(qū)內(nèi)燈具的安裝方式一般為壁掛式、護(hù)欄式和吸頂式，高度一般不超過(guò)5 m。

(7)照度計(jì)算。裝置區(qū)內(nèi)按照燈具光源類型、光通量和安裝位置，往往采用平均照度法進(jìn)行計(jì)算。通常是計(jì)算工作面或地面的水平面照度，根據(jù)上游專業(yè)條件和使用要求，必要時(shí)計(jì)算垂直面照度或傾斜面照度；根據(jù)規(guī)范規(guī)定，考慮實(shí)際情況，設(shè)計(jì)照度與照度標(biāo)準(zhǔn)值可由-10%～+10%的偏差，如偏差超多這一數(shù)值，應(yīng)重新調(diào)整燈具功率和安裝位置，再進(jìn)行計(jì)算，直到符合要求。

(8)校驗(yàn)節(jié)能指標(biāo)。按確定的照明方案，計(jì)算實(shí)際的照明功率密度(LPD)，該值不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD限值為合格，如超過(guò)，應(yīng)重新調(diào)整方案，重做計(jì)算，直到符合標(biāo)準(zhǔn)。

(9)優(yōu)化方案。照明設(shè)計(jì)相對(duì)靈活，對(duì)于重要裝置區(qū)，可重復(fù)以上步驟制定多個(gè)方案，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全方面綜合評(píng)價(jià)，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

3.2 電氣部分設(shè)計(jì)步驟

(1)確定供電電源。裝置區(qū)內(nèi)一般照明用電通常與其他電力用電合用變壓器(不另設(shè)照明專用變壓器)，采用交流220 V供電；應(yīng)急電源通常采用燈具自帶蓄電池或集中電源EPS供電，通常應(yīng)與該項(xiàng)目的電力用電統(tǒng)一考慮確定，以滿足使用要求，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理。

(2)確定配電系統(tǒng)。配電箱設(shè)置，照明開(kāi)關(guān)、配電線路等。

(3)配電系統(tǒng)接地方式。應(yīng)與廠區(qū)的電力用電統(tǒng)一確定，一般采用TN-S系統(tǒng)；裝置區(qū)內(nèi)燈具的金屬外殼應(yīng)接地(接PE線)。

(4)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。應(yīng)盡量將燈具均勻分配到三相上，減小不平衡度，將單相負(fù)荷換算為三相負(fù)荷后，統(tǒng)計(jì)配電線路計(jì)算功率并計(jì)算線路電流。

(5)配電線路設(shè)計(jì)。裝置區(qū)內(nèi)照明各級(jí)配電線路通常采用銅芯電纜，根據(jù)場(chǎng)所環(huán)境條件和防火、防爆要求，選擇電纜的類型、敷設(shè)(通常穿鋼管敷設(shè))，并按照允許載流量和機(jī)械強(qiáng)度初步選擇電纜截面積，一般不小于2.5 mm2。

(6)計(jì)算電壓損失。根據(jù)所選照明配電電纜長(zhǎng)度和截面積計(jì)算各段線路的電壓損失，應(yīng)使末端燈具的電壓損失值不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，否則應(yīng)加大截面積，直至滿足要求。

(7)裝置區(qū)照明線路的保護(hù)電器一般采用斷路器。根據(jù)規(guī)范要求，選擇各級(jí)線路斷路器的額定電流和整定電流值。

(8)開(kāi)關(guān)和控制方式。一般而言，裝置區(qū)內(nèi)面積大、燈具多，可采用集中控制的方式。

(9)確定照明配電箱的安裝方式，通常掛柱安裝或立式安裝，中心距地面1.5 m，便于人員操作。

4 繪制施工圖

4.1 繪制平面圖

平面施工圖至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：

(1)燈具類型及位置。繪制燈具的位置，標(biāo)注必要的尺寸，注明燈具類型或符號(hào)、代號(hào)(應(yīng)采用形象的圖形、符號(hào)表示)，標(biāo)注燈具的安裝形式，燈具離地高度、安裝角度等。

(2)注明光源的類型、額定功率、數(shù)量。

(3)各場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)值。

(4)移動(dòng)照明、檢修照明用的插座和其他插座，應(yīng)注明形式(極數(shù)、孔數(shù))、額定電流值、安裝位置、高度和安裝方式。

(5)配電箱的型號(hào)、編號(hào)、出線回路、安裝方式和安裝位置。

(6)開(kāi)關(guān)形式、位置、安裝高度和安裝方式。

(7)配電干線和分支線路的導(dǎo)線型號(hào)、根數(shù)、截面。

4.2 繪制剖面圖和立面圖

對(duì)于裝置區(qū)內(nèi)復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備、平臺(tái)、棧道、操作或維護(hù)通道，需要增加剖面圖，以表明燈具與這些設(shè)備、平臺(tái)、管道的位置關(guān)系，避免燈光被遮擋。

4.3 繪制裝置區(qū)照度分布圖或(和)等照度曲線

裝置區(qū)照度分布圖可借助軟件完成，宜在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行。

4.4 繪制配電箱系統(tǒng)圖

石油化工企業(yè)裝置區(qū)一般設(shè)置照明配電箱，應(yīng)繪制配電箱系統(tǒng)圖，其內(nèi)容包括：

(1)照明配電系統(tǒng)、干線和配電箱的接線方式。

(2)干線電纜的規(guī)格型號(hào)。

(3)分支線的導(dǎo)線型號(hào)、根數(shù)、截面及計(jì)算功率。

(4)干線末端及代表性分支線末端的電壓損失值。

(5)配電箱及開(kāi)關(guān)箱的型號(hào)、出線回路數(shù)及安裝功率。

(6)配電箱、開(kāi)關(guān)箱內(nèi)保護(hù)電器的類型，熔斷器及其熔斷體的額定電流，或斷路器的反時(shí)限(長(zhǎng)延時(shí))脫扣器和瞬時(shí)脫扣器的整定電流。

4.5 繪制必要的安裝圖和線路敷設(shè)圖

通常選用國(guó)家或省市編制的通用圖，特殊安裝需要的，應(yīng)補(bǔ)充必要的安裝大樣圖。

4.6 編制設(shè)備材料表

設(shè)備材料表應(yīng)有照明所用材料的規(guī)格型號(hào)，能滿足訂貨、采購(gòu)或招標(biāo)的需要，內(nèi)容應(yīng)包括燈具型號(hào)及安裝方式、配電箱、開(kāi)關(guān)、插座及其他附件，所需電纜規(guī)格、長(zhǎng)度、截面、芯數(shù)、阻燃性能等。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)石油化工企業(yè)裝置區(qū)電氣照明設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，梳理了照明設(shè)計(jì)的一般流程。在照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)貫徹落實(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，同時(shí)可借助相關(guān)專業(yè)軟件方便快捷的完成相關(guān)計(jì)算，使照明設(shè)計(jì)方案更加合理。