生产车间照明节能改造研究

徐 辉，杨宏芳

鲁北技师学院，山东 滨州 256600

在我国传统的生产模式中，为了满足生产过程的照明需求，工厂普遍选择安装功率大的照明灯具，以满足生产要求[1]。在生产车间大范围、大面积地设置大功率灯具会使工厂在照明方面产生巨大的电力能源消耗。同时，大批量的灯具也存在相当的安全隐患，这对车间的物资、人员等都存在一定的威胁。工厂无法保证生产车间各个领域的光照强度均等，工作人员只能主动适应不同光照强度带来的视觉疲劳，长此以往，光源的不均匀分布会对工作人员的身体健康尤其是视力健康带来损害，这也会降低工厂的生产效率。综上所述，传统的生产车间照明方式已经不能适应当代工厂的生产水准，跟不上工厂车间的发展[2]。

我国对工业领域用电设立了明确的标准，在明确用电规范的同时，也在节能方面做出了相应的要求，要在尽可能减少能源浪费的同时，保证工厂的正常生产和运行[3]。在面对照明问题时，必须不断地在实际操作中汇总前人的经验，吸取以往的失败教训，充分发挥照明对工业的重要作用，建立节能减排和安全生产之间的平衡[4]。

研究人员通过分析生产车间照明的节能、改造等，对未来我国照明领域的前景和发展进行了预测[5]。现在，中国的国际地位和整体实力都显著增强，中国已经步入经济迅猛发展的新阶段。随着科学技术发展步伐的加快，智能化前景变得越来越光明。基于我国信息技术、数字化经济、大数据的发展和广泛应用，人们开始关注周边的环境，提出了节能减排的口号[6]。为此，必须解决生产车间照明领域能源耗费巨大的问题。通过智能化、数字化技术的应用，在工厂照明的管理、检测等流程中融入智能化、数字化因素，推动我国“绿色建厂”“爱护环境”等项目的发展[7]。

1.1 消耗大量能源

目前，虽然我国很多生产车间都响应国家节能减排号召进行了节能改造，但是很多改造仅流于表面，没有付诸实际行动。大多数车间仍采用传统照明方式，依靠人力控制车间整体的开关操作，这会消耗大量的电力能源和自然资源[8]。

1.2 照明设计不合理

我国大多数车间的照明设计存在不合理之处，不能直接将全新的照明体系应用到工厂车间的照明体系中，贸然引入会导致灯具的不必要损坏，也会给车间其他地方的供电造成不良影响。

1.3 车间管理缺乏科学体系

车间工作人员往往只关注灯具能否使用，却没有关注灯具是否节能环保。很多工作人员没有养成下班后关灯的习惯，或者没有及时关灯，从而浪费了很多原本没必要使用的能源。由于工厂生产的特殊性，车间使用的照明系统往往由很多灯具并联而成。当一些灯具达到使用寿命无法再次使用时，工厂往往会随意使用白炽灯来替代节能灯具，导致失去节能减排的效果。

尽管有一小部分车间引进了自控电力系统（BA系统），但是这一系统只能解决车间部分区域的照明问题，保证部分车间的定时通电断电，从车间总体情况来看，节能减排效果微乎其微。因此，大多数工厂认为引进自控电力系统既消耗人力成本和物力成本，也基本没有效果，这一问题亟待解决。

在大型生产车间中，货梯的使用相当频繁。因此，文章以工厂货梯照明为例进行节能减排的分析。在以往的生产实践中，工厂往往使用亮度较高的白炽灯进行生产照明，以满足正常的生产要求。这样一来，在货梯的内部会积聚相当程度的热量，还会耗费大量的能源。

对我国现有生产车间照明系统进行节能改造时，可以在车间原本的基础上增加一套电子化的启动模式。选择T8和T5类型灯泡进行对比分析，选择LED灯泡和瓦数较小的灯泡进行研究。具体来说，可以选用T8 LED灯管和T5 LED灯管。在对灯泡进行研究的基础上，进行技术参数的测试和模拟，可以得到以下结论。

2.1 减少电量消耗

选用的T8和T5类型灯泡消耗的电力主要由两部分构成，即镇流器通电时耗费的能量和灯具自身产生的电力消耗。

调查显示，镇流器通电时耗费的能量占总耗电的20%～30%。镇流器的使用大大降低了灯具的总体电阻，可以大幅度降低灯具的发热。根据调查，使用镇流器的T8和T5类型灯泡的使用寿命有所延长，整体的耗电功率也随之降低。T8和T5类型灯泡的节能效果最明显，消耗比工厂以往使用的灯具低，整体灯具组合的耗电也相当低。根据调查对比，这一灯泡组合消耗的电量可以降低80%甚至更高。

2.2 提高照明亮度

根据光谱能量分布分析，T8和T5类型灯泡的照明效果好，照明亮度较高。总体而言，T8和T5类型灯泡十分适用于工厂货梯。对工厂货梯的环境进行实地考察，可以得出以下结论：T8和T5类型灯泡的照明亮度与日光的实际模拟效果比较吻合。其中，T8和T5类型灯泡的可见光比例高，不可见光比例低，可以让人们在货梯运送货物时能够尽量看清视觉盲点，避免出现安全事故。

同时，T8和T5类型灯泡的光谱分布和眼球的视觉函数模型很相似。大多数可见光源的灵敏度较低，当灯光照射到地面并由地面反射时，有效光会变多，符合功率较低的设计标准和要求。在对工厂照明电路进行节能改造之后，电路整体的电流量、电容量都得到提升，电路的整体消耗功率也大幅度降低，从而达到节能减排的目的。

2.3 减少频闪对人体的危害

T8和T5类型灯泡可以根据工厂的实际情况进行设计和匹配，组合成适合工厂实际生产的使用类型。

我国大多数工厂都使用50 Hz的工频交流电力系统直接对灯具通电，使灯具发光。但是这会导致灯具的光源波动范围变大，灯具的频闪概率增加至55%。如果仍然选择使用传统的白炽灯，会加剧灯具的频闪状况。灯泡频繁的、周期性的闪烁会导致工作人员产生视觉疲劳，更严重的话，会影响生产车间总体的安全状况。

T8和T5类型灯泡可以在镇流器的帮助下维持电路总体的稳定性，从整体上提升视觉舒适度，其共同量波动范围小、光源稳定，很少出现频闪现象。

2.4 提高显色指数

T8和T5类型灯泡的显色指数比较高，平均显色指数可以达到82，这是最接近太阳光的显色程度。当观看彩色表面的物体时，在这类灯光的衬托下，不容易产生色差和视觉差异。灯泡发出的光在照射到有颜色的物品上时不会变化成其他颜色，不会改变物体反射的颜色，工作人员不必提前适应生产车间物品外观的变化，这可以减少人为因素导致的误差。

同时，饱和度较高的光源也能模拟更加真实的生活场景。车间内的工作人员需要频繁地观看物体的实际运动轨迹和运动过程。运动轨迹是否明确、运动物体是否写实、运动模式是否科学等对于生产产品质量的好坏起着至关重要的作用。采用经过改造的T8 LED灯管和T5 LED灯管来观看生产车间生产出的物品时，会给人更加真实的感受。

2.5 提高视觉亮度

反射到地面的光源也可以增添有效光源的宽度和广度，使生产车间变得更加明亮，可以通过改变灯具的造型调整灯源反射在地面的照明度，提高有效的视觉亮度，使车间的地面、车间工作台面、实际生产空间等工作场所的有效视觉区域变得更为明亮，更加贴近日常生活，为日常生产提供了更清晰、舒适、温馨的氛围和环境。

文章对工厂车间的电力照明体系进行了针对性改造，引进了一种全新的智能化照明控制系统。这种系统能够实现人力和机器之间的互动、总体资源的重新配置、电力效果的有效管理等；
可以因地制宜，根据不同车间、不同领域的实际状况，将该系统应用到不同的工作时段、工作场地、工作领地等，实现真正意义上的自动化、数字化管理，最大限度地减轻照明负担，凸显生产车间照明节能和改造的内涵和作用。

3.1 减少人员操作负担

在车间照明体系中引进智能化照明控制系统，就能事先对车间的工作环境进行设计和存储记忆。同时，系统操作也相当简便。工作人员只需在使用时点击控制器下预设的指令或控制面板上的按键，系统就能启动事先埋下的路线，根据生产当天的实际状况、生产用户的实际需求等来调整不同场景下的灯光效果。这样一来，不用再派遣专门人员去控制电流的开通与闭合，人员不需要再耗费大量的精力和时间去操作每一条电路。不仅能实现真正意义上的电路系统照明自动化，还能有效规避因人员操作不当而导致的电路系统崩溃、电路设备损坏等问题。

3.2 提供多样化的调控功能

功能丰富、方法多样、操作智能、光效良好的智能化照明控制系统是如今各个工厂的最佳选择，其可以彻底代替传统的开关控制。通过调节照明系统，可以根据不同场地、不同要求营造不同的灯光氛围，为车间的工作人员提供舒适、可靠的工作环境。

将智能化的电力控制模式分化为手动操作、系统操作两种模式。在系统操作模式下，系统可以自动地将灯具分为生产照明灯具和安全生产灯具，并根据生产车间的实际生产时间和当天的天气等，自动地调整各条线路的照明情况。提供手动操作模式，可以保证工厂临时断电时，也能对工厂的照明体系进行控制和操作。通过手动操作可以控制照明体系中的任意一条线路的开关，以便检修人员及时、迅速地检测照明体系中出现的故障。

工厂的照明监控中心可以通过网络系统对各个领域的智能化、数字化照明灯柜进行可执行的编程操作，并根据不同的情况设定、发布不同的指令。与此同时，各个线路也能通过网络系统向管理照明系统的人员反馈信息，以此检测各条线路上的灯具的开关状态、使用情况，监控每条线路实时的负荷情况等。

近年来，我国大力提倡要建立一个美丽、和谐、绿色、生态的国家，社会上的大多数人也开始呼吁要节能减排，保护共同家园。基于此种背景，对传统的车间照明体系进行改造已经成为一种必然潮流。照明节能改造不仅能延长灯具的使用寿命，也可以节约工厂耗费的人力资源、物力资源，对于工厂甚至是社会的可持续发展都百利而无一害。

当今，工厂生产车间的照明体系浪费了大量的电力，还存在大量的安全隐患。因此，有必要针对生产车间的照明体系进行节能改造。同时，我国对于工业生产车间的用电有明确的指标，甚至是限制。为了响应国家保护环境、节能减排的号召，每一家工厂都应该根据国家政策积极采取相应行动。生产车间的照明体系是我国工业生产中最耗电的环节，自然而然地成为节能改造的首选。针对生产车间的照明进行节能改造时，不能只简单地使用节能灯具代替传统的白炽灯，而是要积极地引入智能化的照明控制体系，最大限度地发挥其优势，促进我国生产车间的自动化进程。在满足生产车间基本生产任务需求的同时，最大限度地提升车间照明的环保价值和经济效益。