水泥生产线照明设计和照度值计算

林玉泉 唐山冀东水泥股份有限公司 河北唐山063031
赵鸿雁 河北理工大学 河北唐山063000

1.水泥工厂照明设计总体方案
水泥工厂照明设计应同时遵循《建筑照明设计标准》GB50034-2004、《水泥工厂设计规范》
GB50295-2008、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058、 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008等设计标准和规范。根据水泥工厂的建筑物结构特征、环境条件和生产运行要求，照明方式分为一般照明、局部照明和混合照明，车间照明以一般照明为主，局部照明为辅，在一般照明的基础上，现场主机设备需要监测和维护的地点需设置局部照明，例如：现场控制屏仪表屏，提升机检修门等。在一个工作场所内，不应只装局部照明。更多资讯尽在中国电工网。
照明电压宜采用220V，大型主机设备（窑、磨、篦冷机、电除尘器、大型布袋除尘器等）金属导体设备内检修用照明电压不超过12V。安装在高温、潮湿、有导电地面的场所，且安装高度距地面为2.2米以下，易触及面无防止触电措施的照明灯具，其供电电压不超过24V。其他场所检修照明的供电电压不超过36V。水泥生产线厂区主要采用TN-C的低压配电系统，照明配电系统应局部采用TN-S系统，并设置专用PE线。车间照明由电气室单独供电，各车间设照明配电箱，插座回路装设漏电保护器。主要车间和重要场所设照明电源自动切换箱，当正常照明电源中断时，能自动切换到由备用电源供电的配电系统中，以保证人身设备安全。
照明线路敷设，车间内穿管明敷为主，电气室和控制室内穿管暗敷，道路照明采用直埋敷设。

2.水泥工厂各车间照度标准值
根据生产运行对环境照明要求的不同，水泥工厂各车间建筑照明应具有不同的照度值。。
生产车间

电气室、控制室

动力站

3.水泥工厂常用照明灯具技术参数
照明灯具按安装方式可分为：移动式和固定式（嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地式等）；按防爆性能分类：防爆类和专业类（非防爆类）。下面分别介绍常见电光源主要性能参数和水泥厂常用灯具。
常见电光源主要性能参数比较：

普通型照明灯具：

防爆类型照明灯具：

高杆灯：
灯头类型：大功率投光灯：型号NFC9140节能型广场灯；功率因数大于0.9；防护等级IP65；防腐等级：WF2；400W/220VAC；金卤灯。时控或光控开关；自动升降；25米。高秆灯主要应用于水泥工厂厂前区等地域开阔的环境照明。

4.利用系数法校核照明设计
4.1利用系数的确定
利用系数按空间墙壁和顶棚的反射系数及房间的受照空间特征来确定，利用系数 u与下列因素有关：
1、 与灯具的形式、光效和配光曲线有关；
2 、与灯具的悬挂高度有关；
3 、与房间面积及形状有关；
4 、与墙壁、顶棚及地面的颜色有关。
利用系数值应按墙壁和顶棚的反射系数及房间的受照空间特征来确定。房间的受照空间特征　　用一个“室空间比”（room cabin rate，缩写为RCR）的参数来表征。根据墙壁、顶棚的反射系数及室空间比RCR，就可以从相应的灯具利用系数表中查出其利用系数。为了便于计算，可根据光通量全部入射到被照面上的投光灯盏数占总盏数的百分比，从下表中选取利用系数：

4.2减光系数(照度维护系数)参考值
由于灯具在使用期间，光源本身的光效要逐渐降低，灯具也要陈旧脏污，被照场所的墙壁
和顶棚也有污损的可能，从而使工作面上的光通量有所减少，所以在计算工作面上的实际平均照度时，应计入减光系数， 即照明装置在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度或平均亮度与该装置在相同条件下新装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。水泥生产线各车间根据环境条件不同，其减光系数一般在0.6―0.8之间，具体参考值见下表：

4.3工作面照度计算法
照度计算法是根据空间的几何形状、灯具的数量和类型确定工作面平均照度的计算方法，此方法既考虑直射光通量，也考虑了反射光通量。适用于灯具均匀布置、墙和天棚反射系数较高，空间无大型设备遮挡的室内一般照明。
　　工作面上的计算照度为 E=u·K·n·∮/A
说明：u利用系数；K灯具维护系数；N灯具数量；∮光通量，A空间面积
以为烧成窑尾一层空间照明为例：
（1）烧成窑尾一层长度为 26.23米， 宽度为 16.86 米，面积A= 442.24 平方米。在5米高的平面下安装10盏防眩棚顶灯，灯具具体安装位置如下图：
地面反射系数10%，顶棚反射系数 70 %，墙面反射系数 30 %；地面至灯具平面的高度5米。
室空间比RCR= 2.5墙面积/地面积
=2.5×2×(26.23+16.86) ×5/A
=930.75/442.24
=2.435
（2）灯具条件： 防眩棚顶灯型号NFC9100A，光源容量 150W，查表得利用系数 0.5， 灯具效率 62.3%，光通量 13000 LM，数量：10。
（3）、照度要求： 照度要求Eav= 100 LX， 灯具维护系数K= 0.7
（4）、实际照度计算：
实际照度 E = (Nφ)U K / A
= (10×13000)×0.5×0.7/ 442.24
= 102.88 LX
∵ E（102.88LX） >= Eav（100LX）
∴计算照度达到平均照度要求。
（5）、功率密度校核：
LPD=(10×150)/442.24m² =3.39W/ m²
∴LPD<5 W/ m²，符合规范《GB50034-2004》要求。
工作面照度计算法中，影响利用系数的因素较多，计算起来较复杂。目前国外已经有很多成熟的专业照明计算软件，例如AGI 32、DIALux、Light Star、Lumen micro、Autolux、Inspire等。其中DIALux软件除具有计算结果准确和开放性强的优点外，软件提供的整体照明系统数据，减少设计师及工程师分析照明数据的问题。DIALux不仅可以精确计算出所需的照度，并提供完整的书面报表及3D模拟图。善用软件的分析数据与模拟功能，可大幅提升照明设计者的工作效率与准确度，该软件已经成为全球最为广泛使用的照明计算软件。

参考文献：
1、 姚家祎. 照明设计手册（第二版） 北京：中国电力出版社，2006
2、 GB50034-2004 建筑照明设计标准
3、 GB50295-2008 水泥工厂设计规范
4、 GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
5、 JGJ16-2008民用建筑电气设计规范

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