LED智能照明在港口粮食物流项目中的设计和应用

◎ 尹 龙，胡志成，李 堑

（1.郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450053；2.烟台港股份有限公司联合港埠分公司，山东 烟台 264000）

粮食现代物流企业的运营成本构成中，电耗在作业成本占有不可忽视的比重，照明节能已经成为粮食物流企业节能的重要方面。

提倡照明节能，是在保证照度标准和照明质量的前提下，保证不降低工作场所的视觉要求，最有效地利用电能，力求减少照明系统中的能量损失。LED光源及智能照明技术很好地解决了这个问题。

随着LED制造工艺、新型材料开发等技术的不断进步，LED光源性能不断完善。较传统照明技术，LED照明具有以下优点：①节能。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10。②超长寿命。50 000 h以上，是传统钨丝灯的50倍以上。③固态封装，属于冷光源类型。可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动。④环保。没有汞的有害物质。⑤无频闪。纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。

1 项目概况

某粮食港口物流项目设计建设12个钢筋混凝土筒仓，采用2×6排列，单仓直径25 m。总仓容12万t。设计规划2条1 000 t/h的进仓作业线，1条500 t/h的出仓作业线，500 t/h倒仓作业线1条。该项目建筑面积大，部分单体建筑形状特殊，生产线设备及栈桥建筑覆盖范围广、线路长，工作塔内楼层多，生产设备分散，设备遮挡光线情况复杂，并且巡视人员少，这就要求在照明设计时需要严格考虑灯具的数量及布置位置，在设备局部照明灯具的设计及安装上都有很高的要求，并且要考虑操作的便捷性，对于这种大规模项目的照明设计要特别考虑节能，引入智能照明设计就显得尤其有意义，可以按时、按需对灯具进行开、关操作，实现最大限度地节能与操作便捷。

2 LED智能照明系统设计

照明设计包含室内和室外作业场所的照明，其中包括T1～T5、计量塔共6座工作塔架的室内外照明，8条输送设备栈桥照明，混凝土筒仓区上下层作业区及场区照明。

整个项目采用绿色智能照明的设计理念，分区域、按作业流程控制。各建筑照明总箱、浅圆仓的仓下照明分箱、仓上照明总箱、栈桥照明配电箱设有远程控制和本地控制功能。

仓外照明部分设有远程控制、时钟控制和本地控制功能。①远程控制通过中控室控制系统控制照明系统开闭，也可远程定时开闭。②时钟控制采用照明配电箱内装的时钟控制器，按设定时间自动控制照明系统开闭。③本地控制通过照明配电箱上按钮控制照明系统开闭。在各楼层、仓上、仓下还设有照明开关，可手动开闭这一区域的照明灯具。

栈桥照明灯具双侧交叉设计安装，可分别控制。通过远程、自动或手动及时开闭作业区域的照明，实现照明节能。航空障碍灯根据光照实现自动控制。计算机控制画面如图1所示。

图1 计算机控制画面图

针对粮食粉尘爆炸危险场所内照明电气设备均选用粉尘防爆型产品，防爆标识为Ex ⅢB tD A21 T4。设计照度标准：空压机房200 lx，转接塔设备层50 lx，转接塔非设备层及仓下50 lx，栈桥皮带机沿线30 lx，T2塔库房100 lx设计，仓外装车作业区20 lx。

项目照明设计过程中，根据建筑物层高及设备安装布置情况，确定了灯具安装方式及安装高度，并据此模拟计算了建筑物各层的照度，作为照明平面灯具布置设计的依据。模拟计算结果如表1所示。

表1 照明系统照度模拟计算表

续表1

可以看出，设计模拟计算的照度值比标准照度值要高，主要是考虑了以下几方面：①灯具需要长期在粉尘环境中使用的工作要求。②光源在长期使用过程中的衰减。③由于在工业设备场所使用，存在很大程度的设备遮挡，考虑到局部工作面的照度问题，有意识增加了局部照明。综合考虑以上因素，在设计过程中增加了部分灯具的数量，造成模拟计算值比标准值要高出一些。

3 照明灯具配光及施工措施

（1）灯具生产前利用配光计算软件进行模拟计算，使LED点光源扩展为面光源，增大发光面，消除眩光，升华视觉效果。

（2）根据不同设备不同区域的工作面高度与灯具的安装高度，对灯具配光进行设计计算，提高工作面的照度均匀度。

（3）针对输送皮带机栈桥等长距离照明区域，采用灯具两侧交叉布置的安装方式，提高照度均匀度，消除照明死角。

4 照明数据检测及实际使用效果

项目建设完成后，使用照度计对建筑物内安装设备的各层及场区照明做了实际检测，在建筑物各层中，人行通道、平台选择在地面进行测量，输送设备处选择人工操作位高度进行测量，如图2～4所示。每层取5个点（每边中点和室中心各1个点），对部分需要进行设备操作部位局部进行了单独测量。测量工具使用UNI-T UT380系列照度计，测量结果见表2。

表2 建筑物及场区照明检测表

图2 项目整体照明图

图3 空压机房照度检测图

图4 筒仓侧壁场区照度检测图

由表2可以看出，照度实际测试值比模拟计算值要高，主要有以下几方面原因：①在模拟计算时考虑了灯具在粉尘环境中的清洁维护系数，取值相对保守一些。②设计时考虑了光源在长期使用过程中的衰减情况，而照度测试是在新安装灯具施工完成后不久进行的。③由于局部照明使用的增加，对实测照度也有较大影响。这同时也带来了照明功率密度的问题，但是，对比使用相同光通量的金卤灯灯具，使用LED灯具功率密度显然更小、更节能。

5 节能测算

如果选用相同光通量的金卤灯灯具，40 W LED灯具对应需要选用100 W金卤灯，60 W LED灯具对应需要选用150 W金卤灯，功率相差约1.5倍，显而易见，选用LED灯具的节能效果是非常明显的，长时间运行带来的经济效益也是显而易见的。根据项目实际使用LED灯具数量对比相同光通量金卤灯灯具，测算年节能数据，如表3所示。

表3 粮食筒仓LED照明设备节能计算表

6 结论

根据现场照度实际测试结果可以看出，项目LED智能照明系统显示完全满足设计指标要求，整体照明效果亮度高、显色性以及眼睛舒适度好，作业面照度均匀，作业面和背景的对比度高，具有适度的作业面和环境表面亮度对比。

通过智能照明系统能实现现场、时钟和PLC远程控制，在对照明实施自如调控的同时，节能、延长灯具的使用寿命，实现照明系统优化控制。

通过节能测算可以看出，对比使用相同光通量的金卤灯灯具，使用LED灯具更节能，经济效益也显而易见，项目建成后每年可为企业节约电能约21.2万千瓦时，节省电费约31.8万元，在很大程度上降低了粮食物流企业的生产作业成本。