ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ  УСТАНОВКИ  ДЛЯ  УЧАСТКА  ОТДЕЛКИ  СТОЛЯРНЫХ  ИЗДЕЛИЙ

Лесков  Иван  Алексеевич

Троценко  Владислав  Михайлович

Беспалов  Никита  Валерьевич

студенты  3  курса,  энергетического  факультета,  Омского  государственного  технического  университета,  РФ,  г.  Омск

E-mail: 

Калимуллин  Алик  Талгатович

научный  руководитель,  ассистент,  каф.  ЭсПП,  Омский  государственный  технический  университет,  РФ,  г.  Омск

E-mail :  kat-190391@mail.ru

Выбор  правильного  освещения  —  один  из  основных  параметров  в  создании  необходимых  условий  для  эффективной  работы  в  любой  сфере  деятельности. 

В  данной  работе  мы  сделаем  расчет  освещения  помещения  производственного  назначения  на  примере  участка  окончательной  обработки  столярных  изделий.

Для  проведения  расчетов  примем  за  основу  следующие  исходные  данные:

Размеры  помещения  (в  метрах):  длина  —  54,  ширина  —  20,  высота  —  7,5.

Условия  среды  —  В-1а.

Коэффициенты  отражения:  стен  —  0,5;  потолка  —  0,7.

Характеристика  зрительной  работы  —  высокой  точности.

Контраст  объекта  с  фоном  —  средний.

Характеристика  фона  —  темный.

Особые  условия  —  отсутствуют.

Мощность  трансформатора:  250  кВ•А.

Коэффициент  загрузки  трансформатора:  0,8.

Коэффициент  мощности  нагрузки  трансформатора:  cosj  =  0,8.

Расстояние  от  ТП  до  группового  щитка:  160  м.

Момент  дополнительных  нагрузок  питающей  линии:  МДОП  =  3700  кВтм.

Высота  рабочей  поверхности  —  1,0  м.

Количество  рабочих  мест  —  24.

Для  начала  изучим  особенности  технологического  процесса.  Так,  среда  в  помещении  —  В-1а,  характеризующаяся  повышенной  взрывоопасностью,  следовательно,  нами  должны  быть  учтены  необходимые  меры  защиты.  Также  специфика  работы  определяет  высокие  требования  к  цветоразличению.  Еще  одним  важным  условие  является  то,  что  производство  работает  в  двухсменном  режиме.

Исходя  из  поставленных  условий,  произведем  выбор  необходимых  видов  освещения.  Для  данной  осветительной  установки  мы  выбираем  следующие  виды  освещения:

·     во-первых,  рабочее  освещение,  которое  обязательно  предусматривается  в  любых  осветительных  установках  и  создает  при  нормальном  режиме  работы  ОУ  необходимые  условия  видимости.

·     с  учетом  имеющейся  производственной  среды  и  возможности  возникновения  взрыво-  и  пожароопасных  ситуаций  в  случае  погасания  рабочего  освещения,  выбираем  также  аварийное  освещение  безопасности,  которое  обеспечит  продолжение  работы  и  безаварийный  останов  производственного  процесса.

·     так  как,  рассматриваемый  участок  работает  в  двухсменном  режиме,  то  нам  дополнительно  потребуется  установка  дежурного  освещения.  Его  цель-освещение  в  помещении  участка  в  нерабочее  время.  В  качестве  дежурного  освещения  нами  может  быть  использована  часть  светильников  рабочего  и  (или)  аварийного  освещения.

Переходим  к  выбору  источников  света.  При  выборе  ИС  для  производственных  помещений  мы  руководствуемся  блок  схемой  выбора  системы  освещения  [2]:

Мы  используем  комбинированную  систему  освещения.  Кроме  этого,  специфика  нашего  производства  диктует  повышенные  требования  к  различению  цвета,  а  расчетная  высота  подвеса  составляет  7  м. 

Проанализировав  все  вышеперечисленные  требования,  останавливаем  свой  выбор  на  металлогалогенных  лампах,  которые  удовлетворяют  всем  параметрам.

Учитывая  то,  что  наше  производство  требует  высокой  точности  и  на  основе  критериев  отбора  в  соответствии  с  блок-схемой  выбора  системы  освещения,  выбираем  систему  комбинированного  освещения,  в  которой  равномерное  освещение  дополняется  местным  освещением.

Следующий  этап  —  выбор  нормы  освещенности  и  расчет  коэффициента  запаса.

Пользуясь  справочником  [8],  принимая  во  внимание  исходные  данные:  темный  фон,  средний  контраст  объекта  и  фона,  разряд  зрительной  работы  —  III,  подразряд  —  в,  определяем  норму  освещенности,  которая  при  использовании  системы  комбинированного  освещения  составляет:  Е_комб  =  600  лк,  а  при  установке  системы  общего  освещения  —  Е  =  200  лк.

Еще  один  параметр  —  характеристика  воздушной  среды  в  рабочей  зоне  производственных  помещений.  Различаются  следующие  её  виды:

а.   содержащие  свыше  5  мг/м3  копоти,  пыли,  дыма.  Например,  цементные  заводы,  агломерационные  фабрики,  обрубные  участки  литейных  цехов;

б.  содержащие  от  1  до  5  мг/м3  копоти,  пыли,  дыма.  К  ним  относятся  цеха  сборного  -  железобетона,  литейные,  мартеновские,  кузнечные  цеха;

в.   содержащие  менее  1  мг/м3  копоти,  пыли,  дыма:  механосборочные,  механические,  инструментальные,  пошивочные  сборочные  цехи.  Рассматриваемый  участок  окончательной  обработки  столярных  изделий  относится  к  производственным  помещениям  именно  с  такой  воздушной  средой.

Таким  образом,  по  табл.  3  в  справочнике  [8]  коэффициент  запаса  принимаем  равным  Кз  =  1,5,  при  третьей  эксплуатационной  группе.  Учитываем  число  чисток  светильников  в  течение  года  равное  4.  Степень  защиты  не  менее  IP  54  [6].  Так  как  наш  участок  отделки  столярных  изделий  работает  в  двухсменном  режиме,  то  выполнив  корректировку  по  сменам,  в  результате  получаем  Кз  =  1,3.

Приступаем  к  определению  типа  светильников.  Светильники  —  это  осветительные  приборы  ближнего  действия,  которые  состоят  из  осветительной  арматуры  и  непосредственно  источника  света.

Выбираем  целесообразный  для  данного  помещения  тип  кривой  силы  света  (КСС):  по  рис.  12.1  из  справочника  [1]  при  высоте  помещения  7,5  м  это  КСС  Д3.С  учётом  условий  среды  выбираем  светильник:  HBA  250  МГЛ  [4],  который  полностью  пыленепроницаемый  и  струезащищённый.  Его  характеристики  следующие:

·     степень  защиты:  IP65;

·     эксплуатационную  группу:  3;

·     количество,  тип  и  мощность  используемых  ИС:  МГЛ/250;

·     общий  КПД:  70  %;

·     КПД,  направленный  в  нижнюю  полусферу:  70  %.

·     тип  КСС  в  нижнюю  полусферу:  Д3.

Рассчитаем  расчетную  высоту  подвеса  светильников:

  (1)

где:  Н  —  высота  помещения,  м;

hс  —  свес  светильника  (принимаем  0,5  м);

hр  —  высота  рабочей  поверхности  (принимаем  1,0  м).

Вычислим  оптимальное  расстояние  между  светильниками:

  (2)

где:  λ0  для  кривой  типа  концентрированная  (Д3)  равна  1  [2].

Вычислим  рациональное  количество  рядов  светильников:

  (3)

Затем  определим  рациональное  количество  светильников  в  ряду:

  (4)

где:  В  —  ширина  помещения,  м;

А  —  длина  помещения,  м.

Таким  образом,  получаем  количество  светильников  в  ряду  равное  9,  а  число  рядов  светильников  принимаем  равным  3.

Вычислим  расстояние  между  рядами  светильников:

  (5)

Определим  расстояние  между  светильниками  в  ряду: 

  (6)

То  есть  общее  количество  светильников,  требуемое  для  обеспечения  общего  освещения  данного  помещения,  равно  27.

Определим  расстояние  от  стен  до  ближайшего  ряда: 

  (7)

  (8)

Полученная  схема  размещения  светильников,  обеспечивающих  общее  равномерное  освещение,  показана  на  рисунке  1.

Рисунок  1.  Расположение  светильников  в  помещении

Произведем  светотехнический  расчет  общего  равномерного  освещения  помещения  участка.  Для  этого  воспользуемся  методом  коэффициента  использования  светового  потока. 

Для  начала  определим  индекс  помещения:

  (9)

Используя  коэффициенты  отражения  и  полученный  индекс  помещения,  при  помощи  табл.  8.8  из  справочника  [1]  определим  показатель  коэффициента  использования  помещения  для  данного  участка  =  0,82.

Тогда  получаем  полный  коэффициент  использования:

  (10)

Расчетный  световой  поток  лампы:

  (11)

где:  z  —  коэффициент  неравномерности  распределения  освещенности  в  помещении,  принимаем  равным  1,15  [2];

S  —  площадь  рассматриваемого  освещаемого  помещения,  м2;

N  —  количество  светильников,  устанавливаемых  в  помещении.

В  каталоге  [3]  представлены  типы  ламп,  имеющих  стандартное  значение  светового  потока.  Пользуясь  каталогом,  нам  необходимо  выбрать  лампу,  имеющую  наиболее  близкое  значение  к  полученному  нами  расчетному  световому  потоку.  Допустимое  отклонение  составляет  от  –10  до  +20  %.  Наиболее  приближенной  по  значению  и,  соответственно,  удовлетворяющей  нашим  требованиям  является  лампа  марки:  HQI-T  250  W/D  PRO  Е40,  имеющая  стандартное  значение  светового  потока  Ф_ст  =  19000  лм. 

Таблица  1.

Параметры  используемых  ламп

Следующий  этап  —  при  помощи  точечного  метода  определить  коэффициент  равномерности  освещенности  в  помещении  рассматриваемого  участка.

Для  начала  определим  минимальную  освещенность  в  участке.  Итак,  размеры  помещения  участка  окончательной  обработки  столярных  изделий:  ширина  В  =  20  м,  длина  А  =  54  м.  Мы  уже  определили,  что  освещение  нашего  участка  выполнено  лампами,  имеющими  световой  поток  Фст  =  19000  лм,  установленными  в  светильниках:  HBA  250  МГЛ;  КПД  светильника  η  =  0,70;  КПД  в  нижнюю  полусферу  70  %;  КСС-Д3.  Количество  ламп  27  шт.  Расчетная  высота  подвеса  h  =  6  м.  Коэффициенты  отражения  составляют:  стен  —  0,5;  потолка  —  0,7;  коэффициент  запаса  КЗ  =  1,5.

Точки:  А  и  Б  (рис.  2),  имеющие  наименьшее  значение  суммарной  освещенности,  выбираем  в  качестве  контрольных  точек.  При  помощи  изолюксов  [1],  определяем  условную  освещенность  в  данных  контрольных  точках  от  всех  ближайших  светильников.  Полученные  результаты  расчета  приведены  в  таблице  2.

Таблица  2.

Значение  условной  освещенности  в  контрольных  точках  А  и  Б

Рисунок  2.  Контрольные  точки  А  и  Б

Из  показателей,  приведенных  в  таблице,  видно,  что  в  точке  Б  наблюдается  наименьшая  освещенность.  Следует  определить  прямую  составляющую  освещенности:

  (12)

где:  m  —  коэффициент  учета  удаленных  светильников  (m  =  1,0  ÷  1,15);

Нам  также  следует  учесть  отраженную  составляющую  светового  потока,  в  связи  с  тем,  что  стены  и  потолок  помещения  участка  имеют  высокие  коэффициенты  отражения  света.

  (13)

Общая  освещённость  составляет: 

  (14)

Полученные  результаты  показывают,  что  освещенность  от  общего  равномерного  освещения  удовлетворяет  нормам.

Теперь  рассмотрим  точку  В  (рис.  3),  где  освещенность  должна  быть  наибольшей,  рассчитаем  освещённость  в  указанной  точке  и  внесем  полученные  данные  в  таблицу  3.

Рисунок  3.  Контрольная  точка  В

Таблица  3.

Значение  условной  освещенности  в  контрольной  точке  В

Для  участка  окончательной  обработки  столярных  изделий,  на  котором  выполняются  операции  III  разряда  зрительной  работы,  оснащенного  источниками  света  типа  МГЛ,  отношение  значения  максимальной  и  минимальной  освещённости  в  помещении  не  должно  превышать  1,5  [7].

Проверим,  выполнено  ли  нами  данное  требование,  произведя  расчет:

  (15)

Произведенный  расчет  показал,  что  данное  требование  нами  выполнено.

Теперь  рассмотрим  оптимальный  вариант  при  местном  освещении.

Согласно  размещению  рабочих  мест  (столярных  верстаков)  в  помещении  рассматриваемого  участка  определяем  световой  поток,  необходимый  для  обеспечения  продуктивной  работы  для  каждого  рабочего  места:

  (16)

Выберем  станочный  светильник:  ИКП  03В-50-001  [5]  имеющий  стандартное  значение  светового  потока  Ф_ст  =  1000  лм.

Таблица  4.

Параметры  используемых  ламп

Согласно  данным  распределения  рабочих  зон  участка  на  производстве  устанавливается  24  станка,  соответственно  число  светильников  равно  24.

Переходим  к  электротехнической  часть  проекта  и  начнем  с  выбора  трасс  прокладки  электропроводок  и  схемы  осветительной  сети.

Расстояние  от  потолка  до  щитка  принимаем  равным  6  м.  В  нашем  случае  светильники  группы  распределяются  равномерно  по  всей  длине  помещения  участка,  мы  можем  использовать  для  расчета  суммарную  нагрузку,  приложенную  к  «середине»  группового  кабеля.

Кроме  того,  согласно  ПУЭ  [6]  при  использовании  в  освещении  помещений  ОП  с  МГЛ,  необходимо  предусмотреть  групповую  компенсацию  реактивной  мощности,  т.  е.  в  групповых  щитках  требуется  трехфазные  конденсаторы.  А  для  линий  групповой  сети  внутреннего  равномерного  освещения  необходимо  предусматривать  защиту  при  помощи  автоматических  выключателей  или  предохранителей  на  рабочий  ток  не  более  63  А.  Кроме  того,  к  линиям,  питающим  светильники  с  лампами  МГЛ  (ДРИ),  допускается  присоединение  не  более  20  ламп  на  фазу.

С  учетом  всех  факторов  остановим  выбор  на  радиально-магистральной  схеме  питания  нашей  осветительной  установки  (рис.  4).

Рисунок  4.  Схема  осветительной  сети

Заключительный  этап  —  выбор  типа  и  сечения  проводников.

Для  выбора  типа  проводника  и  его  сечения  проводим  расчет  с  использованием  метода  моментов  по  допустимым  потерям  напряжения,  исходя  из  расходования  минимального  количества  материала  проводника.  По  табл.  17  [2]  выбираем:

Допустимые  потери  напряжения  составят:

  (17)

Для  жил  проводников  в  качестве  материала  определяем  медь,  исходя  из  условий  среды  В-1а.

Определяем  сечение  кабеля  питающей  сети:

  (18)

где:  С  —  коэффициент  определенный  по  таблице  20  [2],  для  трехфазной  с  нулем. 

Выбираем  ближайшее  большее  стандартное  сечение  q_ст  =  35  мм².  Согласно  табл.  9.7  [1],  выбираем  кабель  марки  ПВ.

Проводим  проверку  по  показателю  длительно  допустимого  тока  нагрузки,  для  чего  требуется  определить  рабочий  ток  кабеля  групповой  сети:

    (19)

Для  кабелей  марки  ПВ  сечением  1,5  мм2  допустимое  значение  длительного  тока  равно:  I_доп  =  19  А  из  справочника  [6],  то  есть  выбранный  кабель  проходит.

И,  наконец,  определим  фактические  потери  напряжения  в  групповой  сети:

  (20)

По  потерям  напряжения  выбранная  сеть  проходит. 

Выбранные  кабели:  ПВ  4×35  мм²  и  4×1,5  мм²  соответствуют  требуемому  показателю  механической  прочности.

Разработанная  осветительная  установка  является  достаточно  экономически  затратной.  Вместе  с  тем  она  имеет  ряд  преимуществ:

1.  метталогалогеновые  лампы  более  эффективны  относительно  ламп  накаливания,

2.  дает  возможность  качественного  цветоразличения, 

3.  позволяет  выполнять  работы  высокой  зрительной  точности,  что  крайне  важно,  учитывая  специфику  нашего  производства.  Данный  фактор  значительно  снижает  браки  производства, 

4.  безопасные  условия  труда  для  персонала,  что  также  крайне  важно,

5.  позволяет  обеспечить  высокую  степень  защиты  производственного  процесса.

С  учетом  всего  изложенного  данная  осветительная  установка  является  эффективной,  безопасной  и  целесообразной  для  применения. 
 

Список  литературы:

1.Айзенберг  Ю.  Справочная  книга  по  светотехнике.  /  Ю.Б.  Айзенберг  //  2-е  изд.,  перераб.  и  доп.  М.:  Энергоатомиздат.  1995.  —  С.  528.

2.Вязигин  В.  Электрическое  освещение:  методические  рекомендации  к  практическим  занятиям  и  самостоятельной  работе  студентов  /  В.  Вязигин.  2007  —  С.  15—50.

3.Каталог  ламп  /  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.osram.com/osram_com/products/lamps/high-intensity-discharge-lamps/metal-halide-lamps-with-quartz-technology/powerstar-hqi-t/index.jsp  (дата  обращения:  10.11.2014).

4.Каталог  светильников  /  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://svetelektro.net/svet/1311000090-svetovye-tekhnologii.html  (дата  обращения:  10.11.2014).

5.Каталог  станочных  светильников  /  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.o-g-m.ru/katalog/elektrika/svetilniki-stanochnye/svetilnik-stanochnyj-ikp-03v-50  (дата  обращения:  10.11.2014).

6.Правила  устройства  электроустановок  6-е  издание  /  М.:  ЗАО  «Энергосервис»  2000.  —  С.  608.

7.Проектирование  и  монтаж  электроустановок  жилых  и  общественных  зданий  /  СП  31-110-2003.  СПб.:  ДЕАН.  2004.  —  С.  144.

8.Строительные  нормы  и  правила  Российской  федерации.  СНиП  23-05-95  Естественное  и  искусственное  освещение  /  М.:  Госстрой  России,  2001.  —  С.  35.