国家石油储备基地照明系统方案研究设计

张正阳

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北 廊坊 065000）

某石油储备基地总占地约141ht，储罐全部选用单罐容积为10万方的双盘式外浮顶油罐，共计50座。基地主要分为储油区、原油装卸及辅助区、消防区、消防站、仓库及堆场、行政管理区、预留区、人工河及人工湖等八个部分。

储备基地复杂的环境要求照明方案必须针对具体环境因地制宜进行设计。基地内大面积爆炸危险区域的立体分布以及基地对于安全持续生产的超高要求对于照明系统的安全性、可靠性提出了严峻的挑战。而伴有污染、振动和腐蚀性气体等工艺流程特征则对照明系统提出与通常工作条件下不同的特殊要求。针对上述课题，本文结合某石油储备基地照明供电方案及电气控制的研究设计实践，讨论了照明设计标准的选择与照明参数的计算方法，并对照明质量标准、照明灯具、照明方式及电气控制设计中应注意的问题进行了分析总结。

1 基础数据和照明需求分析

1.1 照明场所及范围

照明场所为某国家石油储备基地油罐区及周边区域，需规划设计的照明面积约141ht。区域内共分布着50个10万方的储油罐，并分为12组。其中：7组每组6个油罐，1组5个油罐，1组3个油罐。

1.2 照明需求分析

a）一般照明照度：需要满足以下一些作业要求：整个罐区的照明亮度，需满足人员对罐区巡视和电视监控系统采集视频信号的要求；罐区及其周边道路的照明亮度，需满足工作人员行走、抢修人员攀登旋梯到达罐顶和检修的需要。

根据相关的国家标准GB50034－2013《建筑照明设计标准》和该基地的实际地形情况，在本方案中，油罐区一般照明的平均照度取25～30lx（以地面为参考面），各区域照度、炫光、显色指数等参数设计标准见表1。

表1 各区域照明设计参数

实现电视监控时，一般要求监视目标的环境最低照度应高于摄像机要求最低照度的10倍以上。通常黑白监视器监视目标最低照度不应小于10lx，彩色监视器监视目标最低照度不应小于50lx。本方案中国家石油储备基地拟采用彩色监视器监视，需要目标监控点的照度达到50lx以上，可以通过现场调整灯具的投射点的方法解决，在保证平均照度为25～30lx的基础上，目标监控点照度达到最大照度。即照明区域的最大照度满足50lx以上即可。

结合基地油罐区的道路分布，一般照明基本可以兼顾罐区道路照明。根据相关标准，油罐区道路照明的平均照度取20lx可以满足要求。

25～30lx的一般照明照度可以满足检修和抢修人员攀登旋梯到达罐顶的照明需要。

b）局部照明照度：按照油罐区工作的需要，罐顶平台是一个需增加局部照明的作业面，需要提供局部照明，照度达到50～60lx即可满足要求。

c）补充照明照度：基地油罐区油罐高度21m，相当于一个灯光下的大型障碍物，在油罐的侧面势必有灯光照射被阻挡的阴影区。同时油罐的侧面存在一些阀门管接头较集中的地方和夜间值班人员需观看记录罐内液位的油标，必须提供补充照明。

根据相关国家标准和照明用于读表、检修的实际情况，油罐区补充照明的照度应达到150lx。

d）照度均匀度：罐区一般照明用来观看全局和工作人员行走等照明用途，要避免照明区域出现明显的明暗间隔而导致的人眼视觉的频繁适应转换，能够提供安全、舒适的条件。但相对于室内连续生产作业，对照度均匀度要求不高，结合道路和外场照明标准，照度均匀度达到0.4以上即可满足要求。

e）显色性：根据相关标准，化学、石油工业一般照明（不是专用于读表等作业）显色指数要求较低，为Ra20。但结合基地油罐区电视监控的实际需要，宜采用显色性较高的灯具。本方案一般照明采用金卤灯照明，显色性≥Ra60。

f）良好的防护和电气安全：室外工作的阴雨、潮湿环境、湿度和灰尘，要求灯具需要满足防水、防腐蚀和防尘的要求，为了安全的需要必须选择具有良好防触电保护和绝缘性能可靠的灯具。

g）抗震动能力：由于本工程10万方油罐高度21m，实现一般照明必须采用超过30m的钢结构灯塔，灯具安装较高，受风力影响有震动和摇晃的因素，需要灯具具有很好的抗震动能力。

h）防爆要求：油罐区的一般照明灯具布置在油罐防火堤之外，不属于防爆区域，并采用钢结构灯塔安装方式，因高空的通风效果，没有危险气体。本方案结合实际情况和经济的原则，采用非防爆投光灯具实现。同时，罐顶平台照明的灯具和油罐侧壁补充照明的灯具必须采用防爆灯具。

2 照明方案设计

2.1 照明系统方案

根据上述各区域照明需求分析，本方案照明系统包括由正常照明配电盘供电的正常照明和由应急照明配电盘供电的应急照明。应急照明配电盘由主电源供电，同时带有由应急柴油发电机供电的转换装置。

在基地爆炸危险区域照明设备选择适合爆炸气体分类IIA和温度等级T3区域使用的防爆型灯具。非爆炸危险区域照明设备防护等级大于IP55，防腐等级为WF2。场区灯具由光电＋时钟控制器控制，设置手动＼自动＼关闭三工位开关用于手动控制。此外，逃生照明灯具应有可以维持60分钟的自备电池，并装备有内置充电器。

照明设备供电电缆采用直埋敷设，埋深为场区地坪下1米，局部区域沿电缆桥架敷设。直埋电缆过路穿钢筋混凝土排管保护，水泥硬化地坪下穿镀锌钢管保护。

2.2 灯具类型的选择

根据灯具投光、防震和灯塔高度比较高的特点，选择大功率的防震型投光灯（1000W）。

2.3 灯具的布置方式及数量

灯塔上根据场地实际情况有11个灯塔只安装7套灯具，其余18座均安装12套灯具。本文略去了灯塔塔架的设计。

表2 灯具数量统计

表3 灯具参数及配光曲线

3 照度计算

方案中用光通法计算罐区的平均照度，用逐点法计算罐区的最高照度值和最低照度值，以核算罐区照度和照度均匀性是否达到要求。

计算公式（1）：光通法计算平均照度：

E平均＝ΦNKCU／A

其中：E平均—平均照度；Φ—每盏灯具中光源的总光通量，按1000W金卤灯标准，其值为105000lm；N—灯具的数目；K—维护系数：随着灯具中反射器和玻璃的污染，以及光源随时间而产生的光衰等，经过一端时间使用后灯具的照度会下降。必须预先估计在内。按灯具的环境，灯具的维护系数约0.7；Cu—灯具出射光通量利用系数，在0.8左右；A— 被照面的面积；

计算公式（2）：逐点法计算最低照度

其中：Es—任意点上的总水平照度（lx）；Φ—每个灯具的实际光通量（lm）；K—照度补偿系数，考虑灯具安装较高，同时围墙和罐体可以将光线反射，取K为1.4；es—一个光通量为1000lm的灯具在被照点产生的水平照度分量，可以由下式取得：ex＝IθCOS3θ／h2；Iθ—灯具光强分布曲线与θ角对应方向的光强值（cd），可按附页光强分布曲线查取；h—光源与受照水平面的垂直距离（m）。

按上述公式，计算结果见表4和表5。

表4 照度计算表

表5 平均照度核算表

根据以上的计算，本设计方案平均照度和照度均匀度均满足前述照明需求的要求。

4 总结

本方案在对基地各区域功能定位及照明需求充分了解的基础上，对照明装置的位置、数量进行合理配置和优化设计，最终构建了一套充分满足基地各区域照明需求、安全可靠、经济节能的照明系统。

由于基地各区域的照明需求复杂多样，对于照明装置的选择、布置尤为重视。选择的防震型投光灯具使用高压气体放电灯泡作光源，光源寿命高达12000h，光效高，照射范围大，在同样满足照明要求的条件下减少灯具的使用数量，节约电费和工程材料费。照明设计防护等级防护达到IP65的要求，避免水气、灰尘进入灯具内部造成灯具的损坏或反射器、玻璃的污染，保持较高的光输出效率，节省灯具维护的人力物力。灯具具有优良的抗震性能和防腐蚀设计、防水设计，完全达到照明标准的要求和工作环境的需要，为正常作业提供良好的保证。

本照明系统方案在某国家石油储备基地投入实际运行后，照明效果非常理想，为储备基地的安全高效低耗运行发挥了积极作用，对于今后特大型石油储备库的场区照明系统方案设计工作具有一定的借鉴作用。

［1］ 詹庆旋著.建筑光环境.北京：清华大学出版社，1993.

［2］ 周太明，皇甫炳炎等编著.电气照明设计.上海：复旦大学出版社，2001.

［3］ “中国绿色照明工程促进项目”绿色照明案例系列.北京：清华大学建筑学院编，2003～2004.