大兴煤矿地面工业广场路灯节能改造方案设计
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【摘要】根据大兴煤矿地面工业广场路灯的实际使用情况，结合铁能集团公司节能减排工作要求，在原使用大功率汞灯和钠灯靠人工开闭路灯的基础上，设计了一套节能改造方案，其主要是利用JMW4-9型微电脑路灯节电器，采用经纬度自动控制，配合欧司朗节能灯具使用，保证了原路灯照度和亮度不变，通过实施，节能效果显著，年节约电能49.1万元以上，经济效益可观。
【关键词】节能器、经纬度、自动控制、软起动
中图分类号： [F287.2]文献标识码：A 文章编号：
1、引言
铁能集团大兴煤矿地面工业广场路灯于1990年投产时安装使用，共计158根路灯杆，均采用250-400W汞灯跑和钠灯，各种射灯232盏，总用电功率192KW，为积极响应国家提出的在全国开展全民节能行动的号召，落实铁能集团公司节能减排工作的要求，切实做好矿井的节能减排工作，降低矿井吨煤耗电量，根据地面工业广场路灯的实际情况，及时提出了节能改造的请求，通过查阅大量国内外有关照明节能及控制方面的资料，并对地面工业广场路灯供电系统、每盏照明灯具的实际安设地点、位置，功率，供电电压等情况多次研究，现场考察，经过计算，如果采用节能灯具和JMW4型微电脑路灯节电器进行改造，年节省电费预计50万元左右，并能根据大兴煤矿所在地日升日落时间变化，自动对每日路灯开关灯时间实施程序控制，实现均流起动和软起动，减少对电网电压的冲击，结合工况，研制了一套大兴煤矿地面工业广场路灯节能改造方案，经铁能集团公司批准，对大兴煤矿地面工业广场路灯进行节能改造。现已投入使用3年，收到了良好的节能效果。
2、工业广场路灯节能改造原则、控制原理及各种参量
2.1工业广场路灯节能改造原则：采用大连科工电子设备厂的JMW4-9型微电脑路灯节电器和欧司朗照明灯具，在保证灯具正常工作的前提下，最大限度的降低电压，实现高精度稳压。杜绝灯具经常发生的闪烁、振荡、灭灯及再起动困难等现象，实现全自动智能开关灯，不须人工定期设定，且能实现半夜自动关闭部分或全部灯具，在保证原路灯照度和亮度不变的前提下，达到最大限度节约电能的目的。
2.2节能改造控制原理
2.2.1采用JMW4-9型微电脑路灯节电器和欧司朗节能灯配合使用。通过JMW4-9型微电脑路灯节电器触摸屏，将大兴煤矿所在地东经：123.51度，北纬：42.46度，设置在 CPU 智能控制器内，节电器根据大兴煤矿日升日落时间变化，自动对每日路灯开关灯时间实施程序控制。节电器有两路不同状态输出，设定半夜关灯、多时段开关灯等多种程序组合，达到最佳节电效果，具有路灯节电稳压器功能。
2.2.2JMW4-9型微电脑路灯节电器，采用当今最先进的 RISC 单片机作为集中智能核心控制单元，其内置 PID 调节器采用了大惯性抗干扰、抗振荡参数设计，保证各类灯具正常工作的前提下最大限度的降低电压，并实现高精度稳压。特别是其独有的限角功能，能够全自动检测负载运行状态，并自动给出最佳输出电压。限角功能彻底改变了带单灯电容补偿的钠灯类负载，从根本上杜绝了此类灯具经常发生的闪烁、振荡、灭灯和再起动困难等现象。数码及液晶显示窗直观清晰，输出电压设置简便，可三相独立设置实现分相独立自动调整。
2.2.3JMW4-9型微电脑路灯节电器能实现全自动智能开关灯，不须人工定期设定，且能实现半夜自动关闭部分灯具以达到最大限度节约电能的目的，综合节电率可达到 45% 以上，并能使灯具使用寿命延长1.5倍，工作可靠。节电器具有软启动特性，自动限压节电、稳压特性，三相独立设定并分相自动稳压，正负波形平衡保护，启动时输出电压自动适应，低电压时自动进入直通，电子限流，具有短路、过载、接地、漏电保护功能，具有RS485 通信接口。原理如下图：
2.3改造后地面工业广场路灯及灯具的种类和参量
2.3.1改造后路灯杆总数量：158个，总共率：94.748kw 单相电流：734.168A路灯杆参量如下表：
2.3.2改造后灯具总数量：232盏；总功率96.436KW；灯具参量如下表：
3、改造后工业广场部分路灯安装位置、布线图及电源控制方案
3.1部分灯具安装位置及布线图
3.1.1主井塔灯具安装位置及布线图
在主井四周距地面10米高的位置每侧各安装9盏向上的金卤投光灯，每盏灯为1000瓦，共计36盏，每盏灯以2.5米间距均匀安装，井塔西侧投光灯安装在电缆桥的上面。电源从选煤厂筛分车间配电室内取，用JMW4型微电脑路灯节电器控制。总功率：36Kw，总电流为：432A，三相电流为：144A，选用2根4×50mm2的电缆供电。
A相接1—4—7—10—13—16—19—22—25—28—31—34。
B相接 2—5—8—11—14—17—20—23—26—29—32—35。
C相接 3—6—9—12—15—18—21—24—27—30—33—36。
在副井井塔东西两侧，距井塔3—5米处各安装8盏400瓦向上照射的金卤投光灯，南北两侧均匀的各安装7盏400瓦向上照射的金卤投光灯。总功率：12千瓦，每盏灯电流：4.8A 总电流：144A
在副井塔东南角和西南角距井塔3—5米处对称各立一根4米高的灯杆，每根杆上面各安装3盏400瓦向上照射的金卤投光灯。
投光灯的电源从安装在副井塔内二层的JMW4型微电脑路灯节电器控制上接，电源取至副井井棚电源柜。
投光灯分两路控制：第一路：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12。总功率为：4.8Kw，总电流为57.6A，三相电流为：19.2A，选用4×10mm2电缆。第二路：30—29—28—27—26—25—24—23—22—21—20—19—18—17—16—15—14—13。总功率为：7.2Kw，总电流为：86.4A,三相电流为：28.8A，选用4×16mm2电缆。
3.2改造后路灯杆和灯具电源控制方案
3.2.1机关楼广场北侧路灯：6个槐花灯；2个中杆灯；2个火炬灯；6个椰树灯；2个一帆风顺灯。电源在北门经警守卫室内控制，为自动控制。电源电缆原为4×50mm2塑力电缆，长度500米。
3.2.2机关楼广场南侧路灯在机关楼一层经警守卫室内控制，为自动控制。
3.2.3机关楼东侧和南侧路灯在消防泵房内控制，为自动控制。
3.2.4俱乐部门前的路灯在北门经警守卫室内控制，为自动控制。
3.2.5一号路的路灯在综合楼配电室内控制，为自动控制。
3.2.6二号路的路灯在选煤厂筛分车间配电室内控制，为自动控制。
3.2.7三号路的路灯在地面中心变电所内控制，为自动控制。
3.2.8四号路的路灯在地面中心变电所内控制，为自动控制。
3.2.9步行街路灯在食堂主食间内控制，为自动控制。
3.2.10综合楼南侧路灯在综合楼配电室内控制，为自动控制。
3.2.11迎宾路的路灯在地面中心变电所内控制，为自动控制。
3.2.12花园路、宿舍楼前、楼后及运输楼东侧路灯在运输楼二层控制，为自动控制。
3.2.13食堂门前路灯在选煤厂化验室内的全硫室控制，为自动控制。
3.2.14东门到车队的路灯在东门经警守卫室内控制，为自动控制。
3.2.15招待所南侧路灯在综合楼配电室内控制，为自动控制。
5、经济效益
改造前日用电量：W=P×t=192kw×12t=2304(kwt) ×0.8064（元）/kwt=1857.95（元）
改造后日用电量：W=P×t=192kw×12t×0.45=1036(kwt) ×0.8064（元）/kwt =835.43（元）
日节电量：1857.95（元）-835.43（元）=1022.52（元）
年节电量：1022.52（元）×365（天）=37.322（万元）
大兴矿工业广场共有共有照明灯6832盏，采用欧司朗节能灯后，通过供应科核算，改造后同比上年节省照明灯材料费11.77万元。
经济效益合计=37.322（万元）+11.77（万元）=49.1（万元）
降低了维护工人更换灯泡的劳动强度，减少了维护人员，灯具使用寿命延长1.5倍。
6、结束语
经过3年多时间的使用，收到了良好的效果，降低了维护工人的劳动强度，提高矿井机电装备的档次，节能效果显著，年节约电能49.1万元以上，经济效益可观，为今后街区路灯、广场、车间厂房灯具的选型、安装、使用、节能改造等提供了宝贵的成功经验。现已在铁能集团小青煤矿、小康煤矿、大平煤矿、矿建公司等工业广场得到推广应用。
参考文献:[1]《MW4-9型微电脑路灯节电器使用说明书》
[2]《大兴煤矿地面工业广场路灯布置图》
作者简介:
张宪峰(1966- ), 1995年毕业于辽宁大学，高级工程师，铁能集团公司技术专家，多年从事煤矿机电、安全管理工作，现为铁能集团矿建公司安监副处长。
张宪明（1972-），1995年毕业于辽宁大学 ，工程师 ，多年从事公路运输设备维修及管理工作，现为辽宁省交通运输服务中心工程部主任工程师。
任宪友（1964-），1985年毕业于抚顺煤校，工程师，多年从事煤矿机电管理工作，现为铁能集团矿大兴矿机电科主任工程师。