生產車間照明節能改造研究

徐 輝，楊宏芳

魯北技師學院，山東 濱州 256600

0 引言

在我國傳統的生產模式中，為了滿足生產過程的照明需求，工廠普遍選擇安裝功率大的照明燈具，以滿足生產要求[1]。在生產車間大范圍、大面積地設置大功率燈具會使工廠在照明方面產生巨大的電力能源消耗。同時，大批量的燈具也存在相當的安全隱患，這對車間的物資、人員等都存在一定的威脅。工廠無法保證生產車間各個領域的光照強度均等，工作人員只能主動適應不同光照強度帶來的視覺疲勞，長此以往，光源的不均勻分布會對工作人員的身體健康尤其是視力健康帶來損害，這也會降低工廠的生產效率。綜上所述，傳統的生產車間照明方式已經不能適應當代工廠的生產水準，跟不上工廠車間的發展[2]。

我國對工業領域用電設立了明確的標準，在明確用電規范的同時，也在節能方面做出了相應的要求，要在盡可能減少能源浪費的同時，保證工廠的正常生產和運行[3]。在面對照明問題時，必須不斷地在實際操作中匯總前人的經驗，吸取以往的失敗教訓，充分發揮照明對工業的重要作用，建立節能減排和安全生產之間的平衡[4]。

研究人員通過分析生產車間照明的節能、改造等，對未來我國照明領域的前景和發展進行了預測[5]?，F在，中國的國際地位和整體實力都顯著增強，中國已經步入經濟迅猛發展的新階段。隨著科學技術發展步伐的加快，智能化前景變得越來越光明?；谖覈畔⒓夹g、數字化經濟、大數據的發展和廣泛應用，人們開始關注周邊的環境，提出了節能減排的口號[6]。為此，必須解決生產車間照明領域能源耗費巨大的問題。通過智能化、數字化技術的應用，在工廠照明的管理、檢測等流程中融入智能化、數字化因素，推動我國“綠色建廠”“愛護環境”等項目的發展[7]。

1 生產車間照明現狀

1.1 消耗大量能源

目前，雖然我國很多生產車間都響應國家節能減排號召進行了節能改造，但是很多改造僅流于表面，沒有付諸實際行動。大多數車間仍采用傳統照明方式，依靠人力控制車間整體的開關操作，這會消耗大量的電力能源和自然資源[8]。

1.2 照明設計不合理

我國大多數車間的照明設計存在不合理之處，不能直接將全新的照明體系應用到工廠車間的照明體系中，貿然引入會導致燈具的不必要損壞，也會給車間其他地方的供電造成不良影響。

1.3 車間管理缺乏科學體系

車間工作人員往往只關注燈具能否使用，卻沒有關注燈具是否節能環保。很多工作人員沒有養成下班后關燈的習慣，或者沒有及時關燈，從而浪費了很多原本沒必要使用的能源。由于工廠生產的特殊性，車間使用的照明系統往往由很多燈具并聯而成。當一些燈具達到使用壽命無法再次使用時，工廠往往會隨意使用白熾燈來替代節能燈具，導致失去節能減排的效果。

盡管有一小部分車間引進了自控電力系統（BA系統），但是這一系統只能解決車間部分區域的照明問題，保證部分車間的定時通電斷電，從車間總體情況來看，節能減排效果微乎其微。因此，大多數工廠認為引進自控電力系統既消耗人力成本和物力成本，也基本沒有效果，這一問題亟待解決。

2 生產車間照明燈具節能改造方案及其效果

在大型生產車間中，貨梯的使用相當頻繁。因此，文章以工廠貨梯照明為例進行節能減排的分析。在以往的生產實踐中，工廠往往使用亮度較高的白熾燈進行生產照明，以滿足正常的生產要求。這樣一來，在貨梯的內部會積聚相當程度的熱量，還會耗費大量的能源。

對我國現有生產車間照明系統進行節能改造時，可以在車間原本的基礎上增加一套電子化的啟動模式。選擇T8和T5類型燈泡進行對比分析，選擇LED燈泡和瓦數較小的燈泡進行研究。具體來說，可以選用T8 LED燈管和T5 LED燈管。在對燈泡進行研究的基礎上，進行技術參數的測試和模擬，可以得到以下結論。

2.1 減少電量消耗

選用的T8和T5類型燈泡消耗的電力主要由兩部分構成，即鎮流器通電時耗費的能量和燈具自身產生的電力消耗。

調查顯示，鎮流器通電時耗費的能量占總耗電的20%～30%。鎮流器的使用大大降低了燈具的總體電阻，可以大幅度降低燈具的發熱。根據調查，使用鎮流器的T8和T5類型燈泡的使用壽命有所延長，整體的耗電功率也隨之降低。T8和T5類型燈泡的節能效果最明顯，消耗比工廠以往使用的燈具低，整體燈具組合的耗電也相當低。根據調查對比，這一燈泡組合消耗的電量可以降低80%甚至更高。

2.2 提高照明亮度

根據光譜能量分布分析，T8和T5類型燈泡的照明效果好，照明亮度較高?？傮w而言，T8和T5類型燈泡十分適用于工廠貨梯。對工廠貨梯的環境進行實地考察，可以得出以下結論：T8和T5類型燈泡的照明亮度與日光的實際模擬效果比較吻合。其中，T8和T5類型燈泡的可見光比例高，不可見光比例低，可以讓人們在貨梯運送貨物時能夠盡量看清視覺盲點，避免出現安全事故。

同時，T8和T5類型燈泡的光譜分布和眼球的視覺函數模型很相似。大多數可見光源的靈敏度較低，當燈光照射到地面并由地面反射時，有效光會變多，符合功率較低的設計標準和要求。在對工廠照明電路進行節能改造之后，電路整體的電流量、電容量都得到提升，電路的整體消耗功率也大幅度降低，從而達到節能減排的目的。

2.3 減少頻閃對人體的危害

T8和T5類型燈泡可以根據工廠的實際情況進行設計和匹配，組合成適合工廠實際生產的使用類型。

我國大多數工廠都使用50 Hz的工頻交流電力系統直接對燈具通電，使燈具發光。但是這會導致燈具的光源波動范圍變大，燈具的頻閃概率增加至55%。如果仍然選擇使用傳統的白熾燈，會加劇燈具的頻閃狀況。燈泡頻繁的、周期性的閃爍會導致工作人員產生視覺疲勞，更嚴重的話，會影響生產車間總體的安全狀況。

T8和T5類型燈泡可以在鎮流器的幫助下維持電路總體的穩定性，從整體上提升視覺舒適度，其共同量波動范圍小、光源穩定，很少出現頻閃現象。

2.4 提高顯色指數

T8和T5類型燈泡的顯色指數比較高，平均顯色指數可以達到82，這是最接近太陽光的顯色程度。當觀看彩色表面的物體時，在這類燈光的襯托下，不容易產生色差和視覺差異。燈泡發出的光在照射到有顏色的物品上時不會變化成其他顏色，不會改變物體反射的顏色，工作人員不必提前適應生產車間物品外觀的變化，這可以減少人為因素導致的誤差。

同時，飽和度較高的光源也能模擬更加真實的生活場景。車間內的工作人員需要頻繁地觀看物體的實際運動軌跡和運動過程。運動軌跡是否明確、運動物體是否寫實、運動模式是否科學等對于生產產品質量的好壞起著至關重要的作用。采用經過改造的T8 LED燈管和T5 LED燈管來觀看生產車間生產出的物品時，會給人更加真實的感受。

2.5 提高視覺亮度

反射到地面的光源也可以增添有效光源的寬度和廣度，使生產車間變得更加明亮，可以通過改變燈具的造型調整燈源反射在地面的照明度，提高有效的視覺亮度，使車間的地面、車間工作臺面、實際生產空間等工作場所的有效視覺區域變得更為明亮，更加貼近日常生活，為日常生產提供了更清晰、舒適、溫馨的氛圍和環境。

3 引進智能化照明控制系統的重要意義

文章對工廠車間的電力照明體系進行了針對性改造，引進了一種全新的智能化照明控制系統。這種系統能夠實現人力和機器之間的互動、總體資源的重新配置、電力效果的有效管理等；可以因地制宜，根據不同車間、不同領域的實際狀況，將該系統應用到不同的工作時段、工作場地、工作領地等，實現真正意義上的自動化、數字化管理，最大限度地減輕照明負擔，凸顯生產車間照明節能和改造的內涵和作用。

3.1 減少人員操作負擔

在車間照明體系中引進智能化照明控制系統，就能事先對車間的工作環境進行設計和存儲記憶。同時，系統操作也相當簡便。工作人員只需在使用時點擊控制器下預設的指令或控制面板上的按鍵，系統就能啟動事先埋下的路線，根據生產當天的實際狀況、生產用戶的實際需求等來調整不同場景下的燈光效果。這樣一來，不用再派遣專門人員去控制電流的開通與閉合，人員不需要再耗費大量的精力和時間去操作每一條電路。不僅能實現真正意義上的電路系統照明自動化，還能有效規避因人員操作不當而導致的電路系統崩潰、電路設備損壞等問題。

3.2 提供多樣化的調控功能

功能豐富、方法多樣、操作智能、光效良好的智能化照明控制系統是如今各個工廠的最佳選擇，其可以徹底代替傳統的開關控制。通過調節照明系統，可以根據不同場地、不同要求營造不同的燈光氛圍，為車間的工作人員提供舒適、可靠的工作環境。

將智能化的電力控制模式分化為手動操作、系統操作兩種模式。在系統操作模式下，系統可以自動地將燈具分為生產照明燈具和安全生產燈具，并根據生產車間的實際生產時間和當天的天氣等，自動地調整各條線路的照明情況。提供手動操作模式，可以保證工廠臨時斷電時，也能對工廠的照明體系進行控制和操作。通過手動操作可以控制照明體系中的任意一條線路的開關，以便檢修人員及時、迅速地檢測照明體系中出現的故障。

工廠的照明監控中心可以通過網絡系統對各個領域的智能化、數字化照明燈柜進行可執行的編程操作，并根據不同的情況設定、發布不同的指令。與此同時，各個線路也能通過網絡系統向管理照明系統的人員反饋信息，以此檢測各條線路上的燈具的開關狀態、使用情況，監控每條線路實時的負荷情況等。

4 結束語

近年來，我國大力提倡要建立一個美麗、和諧、綠色、生態的國家，社會上的大多數人也開始呼吁要節能減排，保護共同家園?；诖朔N背景，對傳統的車間照明體系進行改造已經成為一種必然潮流。照明節能改造不僅能延長燈具的使用壽命，也可以節約工廠耗費的人力資源、物力資源，對于工廠甚至是社會的可持續發展都百利而無一害。

當今，工廠生產車間的照明體系浪費了大量的電力，還存在大量的安全隱患。因此，有必要針對生產車間的照明體系進行節能改造。同時，我國對于工業生產車間的用電有明確的指標，甚至是限制。為了響應國家保護環境、節能減排的號召，每一家工廠都應該根據國家政策積極采取相應行動。生產車間的照明體系是我國工業生產中最耗電的環節，自然而然地成為節能改造的首選。針對生產車間的照明進行節能改造時，不能只簡單地使用節能燈具代替傳統的白熾燈，而是要積極地引入智能化的照明控制體系，最大限度地發揮其優勢，促進我國生產車間的自動化進程。在滿足生產車間基本生產任務需求的同時，最大限度地提升車間照明的環保價值和經濟效益。