起重机的场地照明灯具和节能减排
szhp75027
szhp75027 Lv.9
2015年07月31日 23:41:00
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谈到起重机节能人们往往注重于起重机各机构控制手段和形式,其实起重机的场地照明也是一个不容忽视的内容。起重机特别是龙门起重机用场地照明功率往往在千瓦以上,且为ED100%;相对起重机各机构ED25%、ED40%或ED60%的电机功率来说,几乎在同一数量级上。因此,研究起重机场地照明灯具的节能应是当务之急。照明灯具的节能在于灯具的选型、照度的计算、变压器的配置等方面。 荧光高压汞灯、高压钠灯(无补偿型)在起升电机启动时常因电压波动自动熄灭,再启动过程又长,影响了正常工作引发了安全隐患;其原因在于(1)电容补偿型高压钠灯及电子整流高压钠灯允许的电压波动范围为+18%~-50%;大大超过了起重机允许的+10%~-15%;(2)因而不会因电压波动而自动熄灭。

谈到起重机节能人们往往注重于起重机各机构控制手段和形式,其实起重机的场地照明也是一个不容忽视的内容。起重机特别是龙门起重机用场地照明功率往往在千瓦以上,且为ED100%;相对起重机各机构ED25%、ED40%或ED60%的电机功率来说,几乎在同一数量级上。因此,研究起重机场地照明灯具的节能应是当务之急。照明灯具的节能在于灯具的选型、照度的计算、变压器的配置等方面。

荧光高压汞灯、高压钠灯(无补偿型)在起升电机启动时常因电压波动自动熄灭,再启动过程又长,影响了正常工作引发了安全隐患;其原因在于(1)电容补偿型高压钠灯及电子整流高压钠灯允许的电压波动范围为+18%~-50%;大大超过了起重机允许的+10%~-15%;(2)因而不会因电压波动而自动熄灭。

1 灯具的选型

灯具由灯源和灯壳二部分组成,但都与灯具的照度息息相关。

(1)灯源:起重机的场地照明灯泡注重其发光效率、工作电流、灯管寿命、允许电压波动范围等指标,尤以发光效率和工作寿命为重。起重机的场地照明从20世纪60年代的 白炽灯——钨丝灯、荧光灯,到70年代的高压汞灯——水银灯,再到80年代的高压钠灯,90年代的电子整流高压钠灯或高压显钠灯。无论在光通量、发光效率、启动能力、再启动时间、光泡寿命、耐电压波动能力上都有了长足的进步,详细参数见表1.

(2)灯具:灯具是灯泡的的支承体并对光通量进行再分配的器件,起重机场地照明多选用广射型投光灯具,将光源通量约束在起重机下特定的范围内,以此增加光源的有效照度。

起重机场地照明灯具应具有高投光系数和高反射系数,并配置防震钢化玻璃、体重轻、具有防水防尘性能、方便灯泡更换、角度可调的灯具。同一地点,相同灯源,灯具不同其有效照度也可能大相竞庭。因此,场地灯具的计算应以制造厂提供的灯型的配光及等光强曲线为依据进行。

2 起重机对场地照明的要求

起重机对于不同的作业对象有不同的照度的要求。目前,国内尚未见有相关的统一标准;F•E•M标准规定起重机工作区(作业面)最小照度为30lx.但并未界定其工作区的范围;本文将工作区大概应理解为吊钩所到位置1m内的地域。

3 照明灯的计算

起重机场地与光源的距离均大于光源线度的5倍以上,符合点光源定义,可把它当作点光源来计算,故其在作业面上的照度遵从平方反比及余弦定律,则:

Eh=Iθ•cosθ/l2

所需灯源光强Iθ=Eh•l2/cosθ

式中:Eh—水平照度(lx);

Iθ—光源照射方向的光强(cd);

l—光源与照点距离(m);

cosθ—照射角(如下图所示).


举例:一台龙门起重机50T跨度40m,有效悬臂7m,起升高度13m.选用电子整流式高压钠灯,计算灯具的数量与功率。

为方便安装和维护,尽可能地降低灯具的数量,故灯具的功率常依不眩光为准进行使用,通常通过安装高度限制眩光。不同的光源光能量有不同的高度安装要求(如表2所示)。

灯具安装高度为15m,故准备选用DBG型400W,光通量为60000lm的电子整流型高压钠灯3只;吊点以中心为准每只灯间距20m.按单只灯计算每只灯最长水平距离10m,该点与光源距离l=(152+102)1/2=18m;cosθ=15/18=0.832.则:θ=33.7°,Iθ=Eh•l2/cosθ=30×182/0.832=11682.7cd.

查某照明电讯电器电器厂DBG型400灯具纵向配光及等光强曲线(6),在A—A向33.70方向光强为240cd/1000lm,现灯源总光通量为60000lm,则在A—A向33.70方向折算成光强Iθ’=60000lm×240cd/1000lm=14400cd>11682.7cd.

4 照明灯具前级变压器的选用

照明灯具前级变压器可按灯具数与所用灯具的VA值的积除灯具功率因数COSФ的值选取标准的最小功率变压器;上例总灯具视在功率W=3×1.9A×220V/0.99=1267VA;则可选功率为1500VA的标准变压器,但所选变压器必须是合格品,即不得选用未带灯载荷,已有环流负载的产品(该数据可通过检测四根串心螺杆的对地情况来检测)。

5 电子整流型高压钠灯的节能减排效果

下文用举例来进行比较。

(1)总灯具视在功率

目前,起重机桥下照明多用高压汞灯,高压汞灯的光通量是电子整流型高压钠灯的1/3,为方便计算如果用的仍是400W灯型,考虑到 灯头间距的减小,cosΦ值的增大,总灯数至少应增至6只;总灯具视在功率W=6×5.7A×220V/0.65=11575.4VA;则所配标准变压器最小得为12kVA.高压汞灯总灯具视在功率与电子整流型高压钠灯总灯具视在功率之比为:λ= 11575.4VA/1267VA≈9倍。

(2)以每天工作4小时,每年工作360天计算每年节约的电能

P=[11575.4-1267+(12000-1500)×0.05]×4×360/1000=15600kWh

(3)年节约电费:15600kWh×0.63元/kWh=9828元

(4)灯具选用的经济性:400W高压汞灯大于400元/只,400W电子整流型高压钠灯<1000元/只,12000VA变压器4000元,1500VA变压器约为800元。

高压汞灯及其供电变压器费用总计6400元,电子整流型高压钠灯其供电变压器总计3800元;电子整流型高压钠灯系统与高压汞灯系统相比节省一次性投资2600多元,且灯泡寿命提高了二倍以上(如不计断路器、开关成本及寿命的提高带来的后期维修成本的大幅度的降低),年节约电费约为9828元。

6 安全性

高压汞灯电压波动范围为190~200V,小于起重机电压波动允许范围(220V+10%~15%),在主钩起动过程中时有熄灭情况发生,其再启动时间为10~15min,在熄灯瞬间易发生吊运失误的危险。电子整流型高压钠灯电压波动范围为110~260V超出大于起重机电压波动允许范围,从而避免了因机构启动引发灯熄灭情况的发生。

7 起重机场地照明的节能性选型利国利民

据上海市特种技术监督局统计,截至2008年6月30日,上海市在用起重机的总数量已达103230台;其中需桥下照明的桥式起重机、门式起重机合计17882台。因行车跨度有长短的区别,起升高度有高低之差,上例在行车中属中上水平,且已有少部分行车使用了电容补偿型高压钠灯(电子整流型高压钠灯比电容补偿型更具节能意义),用上例1/3的照度作为平均值,计算用电子整流型高压钠灯取代高压汞灯后的年节能功率,则P=15600kWh/3×17882台=92,986,400kWh;年节约电费92,986,400kWh×0.63元≈5.8千万元。
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