卷烟厂企业技改中照明节能技术的应用研究

黄红敏 张银悦

摘  要：近几年，烟草领域的资源得到了有效整合，企业生产期间，需要消耗大量的电能，灯具应用周期有限。该文简要分析了照明节能技术，主要研究了卷烟厂各空间的灯具选用以及智能控制技术，前者从灯具本身以及选择2个方面分析，后者则对系统结构及使用装置、方式加以阐述。

关键词：卷烟厂;照明节能技术;智能控制系统

中图分类号：TB49   文献标志码：A

0 引言

对于卷烟厂来说，其日常的照明用电量最高占比达到15%。而造成其照明用电占比过大的主要原因在于，卷烟厂应用的照明装置亮度偏低，且管控方式存在滞后性。因此，探究照明节能技术对卷烟厂的长期发展具有实际意义。

1 照明节能技术

1.1 照明控制模式

以某卷烟厂为例，其采取的总线技术达到了对照明系统动态监控的效果，其中包括各单元借助总线实现基本通信，且各单元之间独立工作，不会出现内部干扰的情况。既达到了简化原本复杂运行结构的效果，还保证了照明功能应用的便利性，节省人力、物力的投入，并且照明质量也有所加强，具有识别故障的功能，为后续的管理维护工作提供便利条件。

联合工房是卷烟厂照明的主要场所，借助照明节能技术，在降低能耗的同时，可以强化照明控制效果，此外，技术人员可以直接通过操作面，掌握内部各灯具的工作情况，提高灯具的使用效率及故障诊断效率。通过对灯具点亮时间的控制，采取依次启动的方式，能够避免同时启动大量灯具对线路造成影响。并且还可以分区域开关灯具，对于仍在工作的区域提供照明，在满足照明需要的同时，达到节能的效果。智能照明技术的应用结合天气情况以及生产装置的位置等场内情况，设置不同的照明情境，例如晴天、日间和夜间等，并可以达到特定空间灵活调控的目的。

1.2 照明节能装置

根据卷烟厂的工作情况，会出现用电较低的时间段，如果正常使用灯具，会导致电压增加，在此种情况下，不仅会增加电能消耗量，还会使照明装置出现温度过高的问题，提高其损耗程度，缩短应用周期。而通过合理的照明改造，在各区域的照明线路末端增设容量控制设备，对线路中的容量加以控制，达到节能以及保证灯具使用周期的效果。

该节能装置是借助控制灯具运作期间的电压，实现节能的效果。在卷烟厂的照明线路中加设控制电压设备，借助传感等技术合理选择装置功率，以降低用电设备无用功的发生机率，保证其正常的工作效率。此外，借助瞬变抑制功能，最大限度降低谐波、瞬变等不良情况对照明装置的干扰，由此确保照明的稳定以及相应系统的正常工作。同时，通过管控回路，对装置连接的电源实施动态监控，保证电能输出端电压处于较为稳定的状态，避免灯具由于电压不稳影响照明效果。在节能装置中加设旁路系统，能够直接通过该系统保证对整个照明系统的控制效果。

1.3 合理运维管控

在需要照明的空间内设置照明控制系统，工作人员可以通过该系统，掌握当前各区域的照明情况，以达到分区照明的效果。在使用自动化控制系统的同时，照明系统还可以通过人工操作进行控制，并实现操作模式的自由切换，保证对照明系统的控制效果。在满足卷烟厂正常生产工作照明需要的同时，尽量节省能源消耗。该系统相连的控制系统中，可以对各区域的照明分别设置使用时间，避免出现不必要的照明。此外，系统操作界面需进行权限管理，强化管理效果[1]。

2 灯具装置选用及照明设计分析

2.1 LED灯具

经过长期的实践应用及研究发展，该照明技术愈加成熟，相应的要求标准逐渐完善，其实际应用的效果也有所提升。同时由于生产工艺的优化，提高了生产作业的功率，该类灯具的市场价格逐渐下调。与常规的灯具相比，LED灯在照明效果、使用周期以及后期管理等方面都具有优势。以金卤灯为例，其与LED灯相比，其每一万小时的光衰率达到30%，而LED灯仅为5%～10%;金卤灯在正常工作状态下可以使用20 000 h，而LED灯的使用周期是其的2.5倍;在配光曲线方面，LED等相对更好;金卤灯功率因数应进行补偿，而LED灯功率因素较大，不需后续进行补偿;显色指数方面，金卤灯处于65 Ra～90 Ra的范围内，波动较大，LED灯则一直大于80 Ra。除此之外，LED灯与无极灯以及荧光灯相比，其在光衰、光效、使用周期和配光曲线等方面都具有较为明显的优势，综合应用质量更佳。

2.2 各空间灯具选择分析

综上所述，通过对不同灯具参数进行比较分析，具体的照明系统方案应从3个方面展开设计。

首先，生产烟丝以及高架库等空间、保存烟丝的空间等，高度通常超过7.5 m，且生产所用的大型装置偏多，空间上部有较多的管道，在部分生产环节运行期间会产生粉尘等物质，且部分装置中安装了显示屏以及配电箱，都应做好管理工作，确保实时监管。对此，此类空间灯具的选用应综合考量其防尘以及照明亮度，同时还需要保证其使用周期以及照明的稳定性。通过对各类灯具的实际参数分析，去除原本的金卤灯和无极灯，改用LED灯具。

其次，卷包环节的作业空间高度达到7.5 m左右，相应的使用装置更为精密，在下端生产流水作业面上部设有管线，主要负责将卷烟送至特定位置，而在烟丝运送期间极易出现粉尘。与上述空间相同，装置上的显示装置及配电柜都处于监控范围内，在该空间内需要完成卷烟包装以及贴标签的工作，且廊道区域内会有叉车通过。对此，使用的灯具应具备较好的显色度以及宽广速配光，并具备防尘功能。由此，将原本的荧光灯灯带拆除，使用LED灯形成的灯带完成照明工作。

最后，其他具有辅助性功能以及办公空间，在选择灯具时，在保证照明稳定、使用寿命的同时，需要考虑灯具的经济性、外观以及舒适度。对此，可结合不同空间需要，安装LED灯盘或筒灯。

通過对各项参数的全面计算，在灯具照度相同的状态下，100 W的LED工矿灯能够代替250 W金卤灯以及150 W的无极灯，而四十五瓦的灯盘则能够取代72 W的荧光灯。在上述不同灯具瓦数值确定的情况下，LED灯展现出较好的节能效果，其总体节能效果高达35%～60%，其前期的照明系统建设资金投入量偏高，但是后续的管理维护成本极低。就使用周期来说，金卤灯以及无极灯平均每两年半需要更换一次，而LED灯可以持续使用10年之久。

3 智能照明技术的实际应用

卷烟厂如果想在照明方面减少企业运行的成本，不仅要保证使用灯具的合理性，还应实现对照明的有效控制，通过合理调控输出功率以及启动时间，避免不必要的电能消耗，达到节能的效果。通过技术的合理优化改进，借助微电子、现代信息等先进技术，形成较为完善的智能照明管控，使照明具有自动化、数字化和人性化等特征，使当前各生产型企业实现现代化必不可少的优化环节。

3.1 控制系统结构

结合卷烟厂生产流程对照明的需求，合理规划相应的控制系统结构。各生产车间使用的照明系统可连接到同一系统中，但是各分支照明系统应该保持相对独立的状态，互不干扰，对此，各生产车间内应安装该空间内照明系统的手动控制设备。同时，需要设置总控制台，整个照明系统乃至具体的某个灯具都可以通过此处实现管控。这样，在实现统一照明管理的同时，还满足了各车间的实际工作需要[2]。

通过对卷烟厂对照明系统的功能要求，照明控制系统的主干应使用以太网，其上端与总控系统连接，而下端分别与各个车间连接。车间及各工作流程内部，应将总线与各控制装置及相应的传感装置等相连，以太网借助特别的网关与RS485保持正常通信。以卷包工作环节为例，其总线通过网关实现和局域网以及照明管理系统相连，下设传感装置、面板以及控制装置，控制器与具体的照明灯具相连，形成系统控制回路。

3.2 系统控制方式及控制装置选用

明确照明控制系统网络规划后，应结合各个需要照明空间的实际需求，对控制方式和装置选用进行确定。例如，生产烟丝环节，该环节通常处于连续作业的状态，为保证照明满足长期作业的需要，主要借助车间现场的人工控制完成照明情境切换，而远程操控处于辅助地位。对于卷烟产品保存库房来说，主要使用移动感应进行照明控制，相应的手动操作为辅。其他具有辅助功能及办公区域，会提前设定照明启停时间，并用光感技术、移动感应以及手动操作补充控制。

控制装置的选用需要结合灯具的调光接口。例如，产品保存区域内通常使用不具有调光功能的灯具，对此，就需要使用分回路的开关装置，而生产作业区域的灵活度相对较大，对照明的需求也是多变的，对此，应使用可以自由调控的控制装置，如DALL控制装置。而在辅助功能空间及办公区域可结合具体情况选择控制形式。

4 照明节能效果

以某卷烟厂为例，其改造内容涉及联合工房、生产空间等区域的隔离照明系统及灯具。改造前，该卷烟厂使用常规的金卤灯以及荧光灯实现照明，其年度电量超过313万kW·h。而通过更换LED灯具以及相应的照明控制系统改造，使其年用电量下降至187万kW·h左右，节省的电费高达200万以上，单项耗电量降低60%左右。目前，该卷烟厂经过全面改造后，其在耗电量和电费等方面都有所改良，具体来说，LED灯具的安装功率相较于常规灯具减少了50%，同时配备了智能照明控制系统，电量也大幅度下降。整个照明系统的建设成本偏高，但是由于系统及相应灯具的后续管理运维成本偏低，经過长期使用就可以持平传统建设成本数额，该周期通常在2年左右，由此得出LED灯加上智能照明控制系统的综合经济性较好[3]，某卷烟厂生产车间如图1所示。

5 结语

为了节约能源，实现长期可持续发展，节能成为社会各界关注的问题。卷烟厂通过合理改造，缓解了用电量过大的问题，而如何使现有节能技术充分发挥作用，应对各项改进方式加以分析。借助对照明系统优化的尝试，为卷烟厂其他能耗系统的改良提供参考。

参考文献

[1]乔建国.卷烟厂建设过程中节能措施与技术的应用[J].设备管理与维修，2019（7）：23-25.

[2]王永香，王锋.照明节能技术在卷烟厂技术改造中的应用[J].建筑电气，2018，37（8）：53-56.

[3]邓晓菲.基于总线控制的卷烟厂车间智能化照明系统的设计[J].机械工程与自动化，2018（3）：186-188.