На данном участке производится перевалка агломерата, окатышей и добавок из вагонов на конвейеры. С точки зрения ограничений, налагаемых на светотехнический проект, он имеет особенности, характерные для большинства зон перевалки сыпучих материалов. Во-первых, это высокая пыльность среды (наличие в воздухе 4 мг/м3 пыли и сажи), а также наличие в некоторых зонах высокой температуры окружающей среды (в данном случае, до +40 градусов).
В программе светотехнического проектирования были подготовлены 2 варианта проекта: на светильниках i-VALO 6211 и ЖСП 01-100-732. В обоих случаях были использованы натриевые лампы высокого давления NAV-T Super 4Y 100W (10700 lm). Выбор данных ламп определялся задачей достижения минимальной освещенности 75 люкс на рабочей поверхности (разряд и подразряд зрительной работы VIIIб согласно СНиП 23-05-95).
Для того, чтобы исключить вероятность ошибки в результатах, коэффициент отражения поверхностей помещения был установлен нулевым в настройках программы, исходя их предположения что запыленные поверхности поглощают любой отраженный свет.
Выбор коэффициента запаса перед началом проектирования заслуживает отдельного упоминания. СНиП 23-05-95 предусматривает для данной конструкции светильников (эксплуатационная группа № 7) и условий запыленности Кз = 1,6. Это коэффициент используется с целью получения корректного значения освещенности с учетом снижения освещенности в процессе эксплуатации системы. Использование Кз позволяет учитывать ухудшение освещенности из-за спада светового потока ламп вследствие их старения, загрязнения оптической системы светильников, загрязнения светопропускающих поверхностей источников света, спада КПД светильников вследствие старения светоотражающих материалов. Коэффициенты запаса установлены с учетом количества чисток в год. Служба эксплуатации обязана проводить в данном случае, не менее двух чисток оптических поверхностей светильников в год.
Если мы посмотрим на практику, данная норма редко выполняется на предприятиях. В большой степени это связано с «оптимизацией» служб эксплуатации, выведением их за штат производства и сокращением численности электриков. Таким образом, у сокращенного штата элементарно не хватает времени на должную очистку светильников. Учитывая эту ситуацию, сами заказчики зачастую устанавливают в технических требованиях Кз ,превышающий норму по СНиП. В данном случае, требование заказчика было установить Кз = 2. Данное значение широко используется и по инициативе самих проектировщиков при использовании закрытых светильников обычной конструкции в помещениях с повышенной запыленностью. Этот коэффициент мы использовали при проектировании системы освещения на светильниках ЖСП.
Однако, когда дошла очередь до проектирования системы на светильниках i-VALO, производитель сообщил нам, что исходя из многолетнего опыта эксплуатации светильников i-VALO 6211, он рекомендует использовать Кз = 1,25 при проектировании осветительной установки в подобных условиях среды, а также гарантирует получение требуемой освещенности по прошествии года эксплуатации установки. В настоящей статье нам хочется выяснить, за счет чего уменьшена рекомендация по коэффициенту запаса.
Рассмотрим конструкционное решение светильника i-VALO:
Как правило, задача защиты светильников (особенно их внутреннего объема) от неблагоприятных факторов воздействия внешней среды решается производителями осветительного оборудования путем уплотнения между корпусами закрытых световых приборов и защитными стеклами, а также уплотнения узлов ввода проводов.
Однако, при более детальном изучении проблемы, эксперты i-VALO пришли к выводу что этого недостаточно для обеспечения должной изоляции внутреннего объема светильника. Согласно законам термодинамики, в закрытых световых приборах наблюдается эффект «дыхания», связанный с изменением давления воздуха, заключенного во внутреннем изолированном объеме светового прибора. При включении источника света прибора и нагревании заключенного внутри прибора воздуха, возрастает давление, а при выключении давление падает. В результате даже незаметного дефекта уплотнения, происходит всасывание загрязненного воздуха во внутреннюю полость светильника. Это представляет возможность оседания пыли, волокон и коррозионных частиц на колбе лампы, отражателе, внутренней поверхности, защитном стекле, рассеивателе и контактных узлах патронов. В результате осветительная способность приборов падает и они сами выходят из строя в течение короткого периода эксплуатации (в некоторых зонах металлургического производства осветительные приборы заменяются ежегодно, существенно увеличивая затраты на эксплуатацию системы освещения).
С целью нейтрализации этого эффекта, i-VALO предложила использовать в конструкции световых приборов микрофильтр. Внутренний объем светильника, таким образом, сообщается со внешней средой через контролируемый канал и воздух, поступающий в светильник из рабочей среды очищается фильтром от посторонних примесей. Стандартный микрофильтр способен удерживать частицы до 0,01 мкм (волокна целлюлозы, пыль, масляный дым). Двойной микрофильтр в добавок к этому, способен удерживать молекулы газа, препятствуя проникновению в светильник, например, ионов хлора или сульфат-ионов, вызывающих коррозию металла и вредящих балласту и лампе.
При конструировании светильников высокого подвеса i-VALO, был использован кольцевой экран перед защитным стеклом, впервые примененный фирмой GE. Благодаря эффекту конвекции, кольцевой экран удерживает «подушку» из разогретого благодаря соприкосновению с горячим защитным стеклом, воздуха и тем самым препятствует «доставке» пыли от освещаемого оборудования и осаждению её на стекле светильника (рис.2).
Фото (рис.3) иллюстрирует работу светильника на коксовой печи. В течение 10 лет у светильника не менялся фильтр, открывали его только в связи со сменой ламп. Однажды, в процессе ЧП и резкого повышения температуры из-за аварийного выброса шлака, светильник обгорел. Снаружи деформировался и оплавился рассеиватель, но когда светильник открыли, рефлектор и компоненты были совершенное чистые, и это несмотря на тяжелые условия эксплуатации.
Отсюда понятна резонность использования для i-VALO Кз = 1,25. В своих рекомендациях по коэффициенту запаса фирма i-VALO закладывает некоторое ухудшение освещенности, вызванное в основном, естественным спадом светового потока от газоразрядных ламп в связи с их старением с течением времени.
Данные фотометрии показали, что снижение КПД светильников i-VALO после годовой эксплуатации в сложных условиях к КПД очищенных светильников составляет лишь 2%, в то время как снижение КПД светильников других марок светильников с замкнутым корпусом к начальному КПД по некоторым опубликованным данным, может составлять до 26% в течение года. Обращаем внимание, что данные значения указаны без учета «старения» ламп и, следовательно, зависят от использованных в светильниках конструкционных решений и материалов. Здесь ясно видно преимущество использования в конструкции светильника i-VALO например, микрофильтра.
При дальнейшей эксплуатации светильников обычной конструкции более одного года КПД может снижаться до недопустимых значений, что еще в большей степени делает насущным использование нетривиальных технических решений в подобных условиях среды.
Вернемся, однако, к нашему проекту. После размещения светильников, в соответствии с начальными условиями (в программу по расчету освещенности были введены как мы упоминали ранее, коэффициенты запаса, коэффициенты отражения поверхностей, данные расчетного помещения), мы поставили задачу получить на освещенность на трех рабочих поверхностях эстакад около 100 люкс. В результате размещения светильников получилось: i-VALO 6211 = 108, 111 и 102 люкс; ЖСП 01-100-732 = 101,100 и 97 люкс, что в целом соответствует поставленной задаче.
Нами было отмечено, что данная освещенность достигнута с помощью 42 светильников ЖСП и только 24 светильников i-VALO 6211! В данном случае мы хотим выяснить, в чем причина снижения количества осветительных приборов в варианте i-VALO.
Обратив внимание на кривые силы света i-VALO 6211 / V3, мы заметили, что они различные в фронтальной и профильной плоскостях. Это дало возможность повернуть светильники таким образом, чтобы световое «пятно» было максимально широкое и они освещали поверхность эстакады более равномерно, минимизировав слабоосвещенные места. В случае других светильников такой поворот не имеет смысла так как кривые силы света в обеих плоскостях одинаковые, и для захвата освещаемой площади нужно использовать больше светильников. Кроме того, начальный КПД светильников различен и у i-VALO выше (75,5% по сравнению с 70%).
Необходимо отметить, что цена i-VALO 6211 (8 414 рублей) ощутимо выше, чем светильника ЖСП 01-100-732 (2 831 рубль). Конечно, иногда за качество приходится платить, но оправданы ли затраты на более дорогое оборудование в данном случае? Рассчитаем стоимость «света» за 10 лет:
ЖСП 01-100-732 | i-VALO 6211 | ||
| 1. Количество светильников, шт | 42 | 24 | |
| 2. Цена, руб | 2830 | 8413 | |
| 3. Цена лампы, руб | 586 | 586 | |
| 4. Стоимость приобретения, руб (гр1 x (гр2+гр3)) | 143 472 | 215 976 | |
| Баланс покупки, руб | -72 504 | ||
| 5. Потребляемая мощность с ПРА, Втч | 115 | 115 | |
| 6. Часов работы в год | 8000 | 8000 | |
| 7. Наработка системы в год, кВт/ч (гр1х гр5 x гр6) | 38 640 | 22 080 | |
| 8. Цена электроэнергии, р/кВтч | 2 | 2 | |
| 9. Потребление системы за 10 лет, руб (гр6 х гр7 х 10) | 772 800 | 441 600 | |
| 10. Стоимость монтажа и кабельно-проводниковой продукции на 1 светильник, руб | 1 682 | 1 682 | |
| 11. Стоимость монтажа и кабельно-проводниковой продукции, всего, руб (гр.1 х гр.10) | 70 644 | 40 368 | |
| 12.Трудозатраты на 2 чистки одного светильника в год, нормо-часов | 2 нормо-часа (очистка рефлектора, внутренней и внешней поверхности защитного стекла) | 0,5 нормо-часа (очистка только внешней поверхности защитного стекла) | |
| 13.Трудозатраты на 2 очистки одного светильника в год, руб | 400 | 100 | |
| 14.Трудозатраты на очистку всех светильников за 10 лет, руб (гр1 х гр10) | 168 000 | 24 000 | |
| 15.Всего затрат на эксплуатацию, руб (гр.) | 1 011 644 | 505 968 | |
| Баланс эксплуатации, руб | 505 676 | ||
| Выгода (Баланс эксплуатации - Баланс покупки), руб | 433 172 | ||
Из данного расчета можно сделать вывод, что при приобретении системы на светильниках i-VALO 6211, первоначальные затраты действительно превысят альтернативу на 72 504 рубля. Зато последующая эксплуатация системы i-VALO в течение 2 лет полностью окупит эти затраты, а на более длительной перспективе (10 лет) принесет выгоду в 433 172 руб.
Немаловажным обстоятельством является то, что как показывает многолетний опыт эксплуатации светильников, система i-VALO может работать без замены в течение 10 лет и более, в то время как другие светильники показывают меньший срок эксплуатации в сложных условиях (1-5 лет). Использование других светильников повлечет новую замену оборудования и по крайней мере, удвоение первоначальных затрат.
Кроме того, благодаря микрофильтру лампы в светильниках i-VALO выходят из строя значительно реже, чем в других светильниках.
Во время работы со светильниками i-VALO, мы обратили внимание на такие приятные технические «мелочи», используемые производителем как полимерно-порошковое покрытие корпуса, электронный стартер и закаленное защитное стекло. Изоляция крышки с защитным стеклом выполнена высококачественным силиконом, который не «каменеет» со временем. Очень важно для проектировщиков, что i-VALO предлагает различные варианты подвеса оборудования (угловые шины, поворотные консоли, цепи и так далее), что иногда является проблемой при подборе оборудования. Цех предприятия можно полностью оснастить оборудованием i-VALO, так как фирма производит полную линейку светильников для жестких условий начиная от люминесцентных, заканчивая светильниками общего освещения. Особенно важно, что светильники i-VALO для высокого подвеса рассчитаны для работы в среде до +70? С без ухудшения ресурса. Данные среды часто встречаются в металлургии, химии, производстве строительных материалов, цемента. i-VALO производит также линейку взрывозащищенных светильников (EX).
Итак, из расчетов по данному проекту можно сделать следующий вывод: применение светильников i-VALO с микрофильтром для жестких условий эксплуатации выгодно по следующим причинам:
- технология микрофильтра сохраняет в чистоте внутреннюю полость светильника; рефлектор - главная оптическая деталь светильника, остается чистым на все время эксплуатации светильника (10 лет);
- возможность выбора кривых света позволяет более гибко планировать систему и получать в нужном месте нужное количество света;
- гибкость в способах подвеса позволяет учитывать пожелания заказчика и легко вносить корректировки в проект;
- большая номенклатура осветительных приборов для различных условий окружающей среды и широкий диапазон мощностей источников света позволили гибко решить задачу проектирования.
Напечатано с разрешения:
Павела Еванжелиста
Советника по развитию,
Финско-Российская торговая палата
