ДонНТУ   Портал магистров

Велигин Максим Андреевич

Факультет интелектуальной электроэнергетики и робототехники

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий и городов

Специальность «Электроэнергетика и электротехника»

Анализ показателей качества освещения при проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий

Научный руководитель: к.т.н., доц. Якимишина Виктория Викторовна

Резюме Образование Реферат Библиотека Ссылки Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Цель и задачи исследования
• 3. Анализ проблемы
• 4. Расчёт системы общего искусственного освещения
• 4.1 Основные требования к производственному освещению
• 4.2 Расчет по методу коэффициента использования светового потока
• 4.3 Расчет по методу удельной мощности (метод Ватта)
• 4.4 Расчет по точечному методу
• Выводы
• Список источников

Введение

Значительная часть данных, воспринимаемых человеком из окружающего мира, проходит через зрительные органы. Эффективность обработки визуальной информации напрямую связана с качеством освещения. Неудовлетворительное освещение может исказить информацию; кроме того, оно утомляет не только зрение, но вызывает утомление организма в целом. Неправильное освещение может также являться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие лампы и блики от них, резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих. К тому же, недостаточное освещение негативно сказывается на трудовой деятельности: снижаются показатели производительности и возрастает процент брака в выполненных работах.

Освещение имеет решающее значение для здоровья человека. Большую часть информации, примерно 90%, мы получаем через зрение, что подчеркивает важность света для нашего восприятия. Он позволяет нам различать форму, цвет и перспективу объектов вокруг нас. Множество несчастных случаев происходит, помимо прочего, из-за недостаточного освещения или ошибок, допущенных работниками, вызванных трудностями в распознавании отдельных предметов или недостаточным пониманием степени риска, связанного с работой с оборудованием, транспортными средствами, контейнерами и другими элементами. Свет создает необходимые условия для эффективной трудовой деятельности.

1. Актуальность темы

По всему миру искусственное освещение потребляет около 20 % всего объема электроэнергии. Уровень потребления электроэнергии освещением варьируется между разными странами. В развитых индустриально странах использование электроэнергии для систем освещения составляет от 5 до 15 %, тогда как в странах, находящихся на этапе развития, этот показатель может достигать 80 % и более от общего годового потребления электроэнергии.

В экономике недостаточно используется энергоэффективное осветительное оборудование, применяются в основном недолговечные или экологически небезопасные источники света: лампы накаливания и газоразрядные лампы высокого и низкого давления. Альтернативой перечисленным лампам являются полупроводниковые светодиодные источники света, теоретически обладающие более высокой световой чувствительностью, экологической безопасностью, виброустойчивостью, легкой управляемостью, большим сроком службы и питающиеся от низкого напряжения [1].

Однако широкому применению светодиодных ламп препятствуют, во-первых, низкая надежность драйверов светильников, нестабильность светового потока во времени, несоответствие рекламируемых и реальных показателей работы большинства выпускаемых ламп, в т.ч. срока службы, и, во-вторых, слишком высокая стоимость светодиодных ламп по отношению к тарифам на электроэнергию [2-3]. Очевидно, в настоящее время следует, с учетом перечисленных факторов и области применения, искать разумный компромисс при выборе тех или иных источников электрического освещения.

2. Цель и задачи исследования

Когда доля платежей за электроэнергию в общих коммунальных расходах достигает 40% и выше — это актуальный запрос на экстренное изучение рациональности работы осветительных систем. Особую озабоченность вызывают технологические срывы, самовольная установка дополнительных источников света персоналом, а также увеличение затрат на техническое обслуживание этих сетей. Необходимость модернизации системы освещения обостряется в ситуациях изменения производственных процессов, пересмотра организационной структуры и изменений численности сотрудников.

В список главных приоритетов входят: соблюдение норм освещенности рабочих мест, общих зон, проходов, проездов (задаются СНиПами [4], ГОСТами, СанПиНами [10]); улучшение цветопередачи и имиджевого эффекта освещения; снижение затрат на потребляемую энергию; снижение стоимости ремонтов и техобслуживания; устранение убытков, возникающих по причине частых выходов из строя светильников и автоматики; обеспечение пожаробезопасности; охрана здоровья персонала и посетителей; уменьшение вредного воздействия сети на окружающую среду.

3. Анализ проблемы

Электрическая система подсветки включает в себя комплекс тесно взаимодействующих устройств, таких как источники света, современные светильники, электрооборудование (включая распределительные щиты), электропроводку и кабельные сети. Её основная цель – обеспечение искусственного освещения в помещениях зданий и на внешних территориях. Классификация систем внутреннего освещения осуществляется по расположению светильников и распределению уровня светопотока, выделяя общие системы с равномерным освещением или комбинированные варианты, где сочетаются разные подходы к организации света.

Общее освещение подразумевает такие светильники, которые равномерно освещают все пространство помещения, включая как занятые участки с оборудованием или рабочими местами, так и вспомогательные зоны. В зависимости от того, как размещены светильники, общее освещение может быть равномерным или локализованным.

Комбинированная система освещения включает в себя общее и местное освещение. Общее освещение служит для освещения коридоров и зон, где не ведутся работы, а также для выравнивания уровня яркости в области, где находятся сотрудники. Местное освещение организуется с помощью осветительных приборов, размещённых непосредственно в местах труда. Оно должно иметь приоритет, если в нескольких рабочих зонах существуют разные зрительные задачи, требующие различных уровней освещенности. Также данное освещение необходимо, когда рабочие места находятся на значительном расстоянии друг от друга.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещения может использоваться для дежурного освещения [5].

Рабочее освещение предназначено для создания нормальной освещенности на рабочих местах.

Аварийное освещение обеспечивает требуемую освещенность при внезапном отключении рабочего освещения. Данный вид освещения разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности следует предусматривать в тех случаях, когда отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:

- взрыв, пожар, угрозу жизни и здоровью людей;

- длительное нарушение технологического процесса;

- нарушение работы ответственных объектов (электростанций, узлов радио- и телевизионных передач и связи, диспетчерских пунктов, насосных установок водоснабжения, канализации и теплофикации, установок вентиляции и кондиционирования воздуха для производственных помещений, в которых недопустимо прекращение работ)

Эвакуационное освещение в помещениях или в местах производства работ вне зданий следует предусматривать [6]:

- в местах, опасных для прохода людей;

- в проходах и на лестницах при числе эвакуирующихся более 50 человек;

- по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 человек;

- в помещениях общественных зданий, административных и бытовых зданий промышленных предприятий, если там одновременно могут находиться более 100 человек;

- в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, выход которых при отключенном рабочем освещении связан с опасностью травматизма;

- в производственных помещениях без естественного света.

Cветильники освещения безопасности в помещениях могут использоваться для эвакуационного освещения. В этом случае при размещении светильников следует учитывать необходимость освещения проходов.

При выполнении эвакуационного освещения обычно ограничиваются установкой светильников только по линии основных проходов.

Безопасное освещение должно обеспечивать уровень яркости не менее 5% от рабочего освещения, однако внутри помещений этот уровень не должен опускаться ниже 2 люкс, а для открытых пространств предприятий – ниже 1 люкс. Внутри зданий при использовании разрядных ламп освещенность не должна превышать 30 люкс, в то время как при лампах накаливания этот показатель не должен превышать 10 люкс.

Эвакуационное освещение должно гарантировать минимальный уровень яркости на полу главных проходов в помещениях, составляющий 0,5 лк, а в открытых зонах — 0,2 лк. Допустимая неравномерность эвакуационного освещения, выраженная в соотношении максимальной и минимальной яркости, на оси эвакуационных проходов не должна превышать 40:1. [5-6].

4. Расчёт системы общего искусственного освещения

4.1 Основные требования к производственному освещению

Рациональное искусственное производственное освещение в приборостроительной и машиностроительной промышленности, отвечающее требованиям существующих санитарных норм и строительных правил, обеспечивает нормальную деятельность человека. От особенностей устройства освещения в значительной степени зависят производительность труда и качество выпускаемой продукции.

Основная задача освещения на производстве создание наилучших условий для видения. Эту задачу можно решить только осветительной системой, которая должна соответствовать характеру зрительной работы. Характеристиками зрительной работы являются [8]:

- наименьший размер объекта различения наименьший или эквивалентный (для протяженных объектов различения, имеющих длину больше их двойной ширины) размер рассматриваемого предмета, который необходимо различить в процессе работы (например, при работе с контрольно-измерительными приборами толщина линии градуировки шкалы, при чертежных работах толщина самой тонкой линии на чертеже);

- фон поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения (р). Коэффициент отражения определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад [12]:

Фон считается:

- светлым - при р > 0,4;

- средним - при р = 0,2 ... 0,4;

- темным - при р < 0,2.

Например, коэффициент отражения чистого побеленного потолка 0,75.. .0,8, светлой деревянной поверхности - 0,35... 0,4;

- контраст объекта различения с фоном К определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.

Контраст объекта различения с фоном считается:

- большим при К > 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);

- средним при К = 0,2 ... 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);

- малым при К < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

4.2 Расчет по методу коэффициента использования светового потока

При расчете искусственного освещения необходимо принять систему освещения, выбрать источник света, определить нормированную освещенность рабочих поверхностей, распределить светильники по потолку, определить мощность и количество светильников для создания равномерного и достаточного освещения рабочих мест.

Для расчета искусственного освещения используют один из трех методов: по коэффициенту использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности [7].

Освещаемый объем помещения ограничивается ограждающими поверхностями, отражающими значительную часть светового потока, попадающего на них от источников света. Отражающими поверхностями являются пол, стены, потолок и оборудование, установленное в помещении. В тех случаях, когда поверхности, огранивающие пространство, имеют высокие значения коэффициентов отражения, отраженная составляющая освещенности может иметь большое значение и ее учет необходим, поскольку отраженные потоки могут быть сравнимы с прямыми и их недооценка может привести к значительным погрешностям в расчетах. Рассматриваемый метод позволяет производить расчет осветительной установки (ОУ) с учетом прямой и отраженной составляющих освещенности и применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, равновеликих полу, при использовании светильников любого типа [11].

Под коэффициентом использования светового потока (или осветительной установки) принято понимать отношение светового потока, падающего на расчетную плоскость, к световому потоку источников света:

где Ф_пад - световой поток, падающий на расчетную плоскость; Ф_л - световой поток источника света; n - число источников света.

Коэффициент использования осветительной установки, характеризующий эффективность использования светового потока источников света, определяется, с одной стороны, светораспределением и размещением светильников, а с другой соотношением размеров освещаемого помещения и отражающими свойствами его поверхностей.

Расчет производится по формуле:

где E_н – нормированная освещенность, лк ; S – освещаемая площадь (площадь расчетной поверхности), м²; η - коэффициент использования светового потока; k – коэффициент запаса; Ф_л – световой поток лампы, лм; Z – коэффициент минимальной освещенности, z=E_ср/E_min; N -количество принятых светильников; n – число ламп в светильнике.

При выбранном типе светильника и спектральном типе ламп световой поток ламп в каждом светильнике Ф_л1 может иметь различные значения. Число светильников в ряду N определяется как

где Ф_л1 - световой поток ламп в каждом светильнике.

Суммарная длина светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:

- суммарная длина светильников превышает длину помещения необходимо или применить более мощные лампы (у которых поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов;

- суммарная длина светильников равна длине помещения задача решается устройством непрерывного ряда светильников;

- суммарная длина светильников меньше длины помещения принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами между светильниками.

Рекомендуется, чтобы длина не превышало примерно 0,5 расчетной высоты (кроме случая использования многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).

Количество светильников или рядов определяют методом распределения по площади (развешивания) для достижения равномерной освещенности. Основным параметром для развешивания светильников является отношение высоты подвеса (Нп) к расстоянию между светильниками или рядами (L), при котором создается равномерное освещение.

Различают наивыгоднейшее светотехническое расположение светильников, при котором достигается наибольшая равномерность освещенности по площади помещения, и энергетически наивыгоднейшее расположение, когда обеспечивается нормируемая освещенность при наименьших энергетических затратах. В таблице 4.2.1 приведены значения для некоторых типов светильников.