【摘要】:某廠房照明通過節(jié)能改造,實現(xiàn)了照明系統(tǒng)的智能控制,達到節(jié)能減排、經濟運行的目的。
【關鍵字】:智能照明;LED燈具;廠房照明
0引言
某廠房照明系統(tǒng)改造前燈具采用金鹵燈,共292套,安裝高度18m。金鹵燈功率大、功率因數(shù)低、能耗高。照明控制采用人工手動控制方式,效率低、容易出現(xiàn)人為的漏操作或誤操作,無法及時獲取現(xiàn)場環(huán)境及照度需求信息,照明系統(tǒng)適應性較差,且燈具無法調光,存在嚴重的電能浪費情況,因此車間立項進行了針對照明系統(tǒng)的節(jié)能改造。
1廠房照明現(xiàn)狀分析
1.1能耗高
金鹵燈照明系統(tǒng)現(xiàn)場分布情況如表1所示,其電耗包括金鹵燈具本身、整流器和線路損耗。以功率為400W的金鹵燈為例,其實際功率為440W左右(包含整流器)。與LED燈具(功率因數(shù)一般為0.95以上)相比,金鹵燈功率因數(shù)低(功率因數(shù)一般為0.4~0.9),運行電流高,從而增加了線路損耗。在滿足同樣照度的情況下,IED燈具比金鹵燈的效率大大提高。
表1現(xiàn)場燈具分布情況
1.2控制方式落后
原廠房燈具通過6個照明配電柜進行人工手動控制,照明配電柜面板設置按鈕、柜內安裝斷路器和接觸器,每個配電柜設置6~10個照明回路,每個回路控制9~12套燈具。照明開關只能通過配電柜面板進行人工手動操作控制,增加了現(xiàn)場日常運行管理的工作量。而且經常出現(xiàn)局部區(qū)域白天可以采用自然采光照明也未關閉照明系統(tǒng)的情況,不能實現(xiàn)照度控制和時間控制。綜上所述,廠房原有照明系統(tǒng)運行效率低,且難以避免人為的漏操作或誤操作,無法及時獲取現(xiàn)場環(huán)境及照度需求情況信息,系統(tǒng)適應性較差,且燈具無法調光,控制手段十分落后,不能滿足節(jié)能降耗、自動控制的需求。而采用改進后的乙二醇熱回收系統(tǒng),由于再熱負荷的大幅降低和新風預處理能力的增加,使得該系統(tǒng)的節(jié)能率大大增加。冬季由于新、排風間的溫差較大,熱回收*要高于夏季,節(jié)能率十分可觀。
(2)采用乙二醇熱回收系統(tǒng)能較好地應用于甲類廠房,解決了傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)新排風交叉污染的問題,通過對乙二醇熱回收系統(tǒng)的改進,可以進一步降低甲類廠房空調系統(tǒng)的能耗。
2智能照明系統(tǒng)改造
2.1改造目標
(1)改造后廠房工作面平均照度不低150lx,滿足運行要求,且光照均勻。
(2)選用LED燈具功率因數(shù)不低于0.95。
(3)LED燈具可按照預先設定,實現(xiàn)分回路定時自動開關及調光功能。
(4)采用獨立智能照明控制系統(tǒng),對各區(qū)域的燈具分回路進行控制。燈具可在0-全額定功率范圍內進行調節(jié)。燈具可長時間工作,不會造成燈具、電纜等元件的過熱、燒損。
(5)智能照明系統(tǒng)配置照度感應器,當照度感應器監(jiān)測到照度值小于設定值時,控制系統(tǒng)各分回路燈具執(zhí)行預設的開關燈命令,對現(xiàn)場照度進行自動調節(jié)。
(6)自動執(zhí)行預設的分回路燈具管理控制任務,手動/自動工作狀態(tài)可按實際需要進行切換。
(7)智能照明控制系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢功能,可以存儲系統(tǒng)運行情況的歷史記錄、實時電能等。
2.2改造內容
2.2.1更換燈具
控采用新型節(jié)能LED燈具更換原有的金鹵燈具,改善廠房照度水平,詳細配置如表2所示。
表2節(jié)能LED燈具配置
燈具采用嵌入式軟件控制,實現(xiàn)恒功率、電磁兼容、恒流等功能,確保燈具在85~300V的寬幅電壓范圍內穩(wěn)定工作,功率因數(shù)可達0.95以上。優(yōu)化光學設計,光線柔和、配光均勻、反光效率高,對每盞燈具的配光可以靈活調整使用,以適應高大廠房25~40m高度照明的需要。采用LED作為光源,光效高、光照均勻、顯色性好、使用壽命達60000h以上。燈具結構一體化、抗沖擊、抗振動、密封防水等性能良好,適應振動,濕熱、粉塵等工作環(huán)境。采用高強度合金外殼,其表面經高壓靜電噴塑處理,防腐等級WF2。采用吊環(huán)式、吊頂式安裝。LED燈具的詳細參數(shù)見表3。
表3 LED燈具參數(shù)
2.2.2新增無線智能控制系統(tǒng)
新增廠房照明智能控制系統(tǒng),可以對照明燈具進行智能監(jiān)控,以提高照明系統(tǒng)的自動化水平,其結構原理如圖1所示。
圖1鄉(xiāng)智能控制系統(tǒng)結構原理
2.2.2.1控制功能
(1)單燈控制:所有燈具都加裝了單燈控制器,以實現(xiàn)燈具單燈控制??刂葡到y(tǒng)可以實時監(jiān)測所有燈具的電流、電壓、功率狀態(tài)。
(2)編組控制:能夠對加裝單燈控制器的燈具按照區(qū)域進行自定義編組,可以按小區(qū)域分組、也可以按大區(qū)域進行分組,還可以整編小區(qū)域后再組成大區(qū)域,以實現(xiàn)一鍵式組控。
(3)燈具調光:能夠對加裝單燈控制器的燈具進行系統(tǒng)設定調光,也可以進行手動調光控制??梢砸勒照彰饕?guī)律進行系統(tǒng)后臺編程,實現(xiàn)自動控制調光,也可以通過系統(tǒng)后臺對單燈/編組燈具進行手動控制調光。
(4)地圖顯示、實時監(jiān)控:通過系統(tǒng)后臺地圖顯示功能,實時監(jiān)測終端設備的運行狀態(tài),
(5)故障報警:通過在系統(tǒng)后臺預設報警閾值,實現(xiàn)燈具故障報警。通過地圖顯示功能,可以直接顯示故障燈具位置,減少人員查找故障燈具的時間,提高維護效率。
(6)遠程操作及遠程監(jiān)控:可以通過PC端或手機APp遠程控制燈具,查看現(xiàn)場燈具工作狀態(tài)的功能接口。系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡監(jiān)控功能,可以通過PC機、智能終端等設備,通過身份及密碼認證,監(jiān)測及遠程控制區(qū)域內的照明系統(tǒng)(手機App僅廣域網(wǎng)組網(wǎng)可用)。
(7)能耗分析:通過加裝數(shù)字智能電表,能夠對區(qū)域內燈具的能耗進行統(tǒng)計、記錄及分析。
(8)數(shù)據(jù)存儲及導出:系統(tǒng)后臺可自動存儲系統(tǒng)設備執(zhí)行任務記錄和控制事件日志,支持數(shù)據(jù)導出和保存
2.2.2.2系統(tǒng)特點
采用基于擴頻技術的超遠距離無線智能控制系統(tǒng)其無線傳輸方案具有穿透性強、傳播距離遠、信號穩(wěn)定、傳輸延時小的特點,下行通信采用433MHz頻段。
(1)操作簡便:在主控室通過后臺或手機對現(xiàn)場所有區(qū)域燈具進行集中控制、設置場景,能夠通過照度傳感器、雷達傳感器實現(xiàn)按需控制、實時控制。
(2)適應性強:系統(tǒng)采用BS架構,無需安裝客戶端軟件,可擴展性強,支持多種通信方式接人??梢约嫒軵C(PowerLineCarrier,電力載波)現(xiàn)場總線、2G3G/4G等不同的通信設備同時接人。系統(tǒng)支持擴展功能,且具備接人智慧工廠集控的擴展接口。
(3)GIS地圖:支持2D/3D地圖切換、地圖矢量縮放功能,支持用戶地圖導人系統(tǒng),可以顯示經緯度坐標。
(4)權限設置:系統(tǒng)具有合理的用戶分級權限設定,可在同一服務器上為不同用戶劃分不同的權限和角色。角色所具有的權限可以動態(tài)修改分配,包括用戶的瀏覽、添加、刪除、修改等操作權限,支持禁用用戶功能,以防止誤操作。
(5)安全性:智能照明系統(tǒng)具備當網(wǎng)絡通信異常時,保證燈具常亮的功能。
2.2.2.3智能照明控制箱
在原有照明配電柜旁新增3臺智能照明控制箱。原有電氣管線原則上利1日,對部分老舊線纜、鋼管進行更換。施工中應做好保護接地,施工完畢后恢復防火封堵。
2.2.2.4系統(tǒng)通信
系統(tǒng)可以采用局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)部署,各主控箱網(wǎng)關與系統(tǒng)后臺服務器通過光纖通信。各主控箱網(wǎng)關與燈具和智能開關模塊通信方式采用433MHz無線傳輸通信方式。
2.3照度效果
所有區(qū)域平均照度均不小于150lx,部分區(qū)域照度模擬效果如圖2所示。
圖2照度模擬效果
2.4節(jié)能分析
采用有效、節(jié)能的LED照明燈具實現(xiàn)節(jié)能降耗通過多種智能控制方式,在滿足現(xiàn)場作業(yè)照明的前提下提高燈具利用效率,以實現(xiàn)節(jié)能降耗。采用單燈控制器,對燈具進行單獨調光控制,以實現(xiàn)節(jié)能降耗。系統(tǒng)自動控制、自動開關調光,無需人工操作,可以控制能耗。智能調光按照白天14h、平均50%功率運行夜間10h、全滿功率運行。
改造前,廠房共有400W金鹵燈總數(shù)236套,單燈實際功率約440W;250W金鹵燈總數(shù)56套,單燈實際功率約280W,合計292套,總功率119.52kW。改造后,廠房共有200WLED燈具260套,25WLED燈具32套,合計292套,總功率52.8kw,較改造前下降66.72kW。智能照明亮燈時間按每日14h50%功率10h全功率計算,每年可節(jié)約電能119.52x24x365-52.8x(14x50%+10x全)x365=719371.2kw·h,按電價0.66元/千萬時計算可節(jié)約電費47.48萬元。
3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
3.1概述
ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術,技術成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關驅動器具備獨立工作的能力,適用于一些中小型的項目;模塊化設計,可以任意拼接擴展,同時預留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。
3.2應用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
3.3系統(tǒng)結構
3.4系統(tǒng)功能
1)實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2)當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。
3)可以對單個照明回路實現(xiàn)開關控制;每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關,也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關控制。
4)開關驅動器支持過零觸發(fā)功能,負載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時進行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。
5)對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài),當照明電源掉電時,開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。
6)拖動調光控件,照明設備從0%到全進行調光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調光控制,調光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調光控制,通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。
7)點擊場景控件,打開或者關閉對應場景設置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。
8)設置定時時間,確認時間點后,對該事件點執(zhí)行的動作進行設置,設置燈在設定的時間點亮或者滅。
9)系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟浘暥刃畔?,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關,實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。
10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊;當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
11)系統(tǒng)結構是分布式總線結構;系統(tǒng)內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。
12)預留BA或三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。
3.5設備選型
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統(tǒng) | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制 | |||
名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機 | Anet-1E1S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 | |
智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
名稱 | 型號 | 負載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關驅動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路開關驅動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
12路開關驅動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
16路開關驅動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路調光驅動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關 | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關 調光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能面板 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
4結束語
LED燈具在同等照度條件下消耗的功率比傳統(tǒng)燈具大幅降低。本文使用有效、節(jié)能的LED照明燈具替代高耗能的金鹵燈具,并增設智能照明控制系統(tǒng),大大提高了照明利用效率,實現(xiàn)了照明系統(tǒng)的節(jié)能智能控制。
電瓶車充電樁、電動汽車充電樁禁止非法改裝!