煤码头堆场高杆灯的照度技术改造

摘要：为优化煤码头堆场高杆灯照明照度，通过水平、垂直照明测试，测出堆场各位置照明照度，采用少量高性能 1500 W 金卤灯替换 1000 W 高压钠灯，并同时修复改善高杆灯的升降机构、灯盘机构，有效提高堆场照明的照度与均匀程度和高杆灯的可靠程度，降低高杆灯的维修难度，并使照明总功率得到有效降低，达到节能降耗的目的。

关键词：港口；煤码头；堆场；高杆灯

1 背景

秦皇岛港煤四期项目是煤炭输出专用码头，主要依托大秦铁路将来自山西、内蒙古等地的煤炭运往我国华东、华南等地。煤四期堆场共有高杆灯 12 座，其中东西各有6 座高杆灯。高杆灯主要为场地照明提供支持，由于现有照明设施使用时间较久，大部分已不能正常使用，造成作业区夜间照明照度不能达到国家标准的最低要求，存在安全隐患，亟需改造提高照度，以满足安全生产的实际需要。

2 改造前堆场照明现状

2.1 堆场照明设备情况

煤四期场地全长 1150 m，共有 40 m 灯杆 12根，每根灯杆上安装 8 套 1000W 高压钠灯，场地为24h 使用场地，灯具照明平均为每天 10~11h。现有灯杆控制系统通过统一开关进行远程控制室控制。

2.1.1 改造前设备存在的问题经实地勘测，改造前煤四期 12 根 40 m 照明高杆设备使用手动下降装置，存在以下问题：

1）杆体顶端和灯盘无挂钩卸载系统，钢丝绳长期受力，存在钢丝绳断裂导致灯盘坠落的风险。

2）采用外置手动升降装置，操作人员需要在灯盘下操作，如果发生意外，极易造成人身伤害事故。

3）灯盘采用无挂钩设计，钢丝绳长期受力，已经出现“跳丝”现象，极易发生钢丝绳断裂导致灯盘坠落事故。

4）升降机构严重老化，多数已不能正常工作，灯具无法检修。

2.2 改造前堆场照明测试测试选取煤四期堆场六与堆场七之间的 2 座40 m 高灯杆（以下称“LT1”和“LT2”灯杆）。灯杆LT1 和 LT2 分别位于场地的两端，中间为煤炭堆场和中间道路，道路总长度 1150 m，见图 1。堆场道路距灯杆水平距离为 7 m，为主要测试目标区域。测试分为水平照度测试和垂直照度测试。测试采用网格法，根据现场条件，网格点横向间距为 5 m，纵向间距为 10 m。

2.2.1 改造前水平照度测试数据改造前灯具水平照度测试数据见表 2。

0~200 m 水平照度：在距离灯杆 30 m 之内达到照度最大值 10.64 lx，但值得注意的是整个测试范围仅有 2 个测试点超过 10 lx，场地此区域的平均照度仅达到 3.41 lx。此区域从 0 m 位置的0.55 lx 迅速增加到 20 m 位置的 10 lx 以上之后又迅速降低，局部存在光斑问题。照度在距离灯杆 100 m 的临界点已经降低至 1~2 lx，照度衰减明显，而到达 170 m ，已经降低至 1 lx 以下，最低已降至 0.32 lx。200~400 m 水平照度：在这一区域内照度基本在 1 lx以下，平均照度仅有 0.49 lx，最低已经降至 0.24 lx。从人的视觉感官和对道路实际使用的需要来讲，这一区域已经处于相对较暗的区域，需要进行辅助照明。

400~600 m 水平照度：这一区域绝大部分测试点的测试照度在 0.5 lx 以下，并且在整个1150 m 道路的相对中间位置达到最低值，仅为 0.17 lx。这一区域道路作业同样需要辅助照明。

2.2.2 改造前灯具垂直照度数据改造前场地灯具垂直照度数据见表 3。

0~200m 垂直照度：从灯杆最低位置逐渐提升，平均达到 7.37lx，最大达到 16.6lx。照度在 200m 临界值降低至 2~3lx，并且存在照度不均匀的特点。200~400 m 垂直照度：在这一范围内继续衰减，最小照度仅有 0.68 lx。400~600 m 垂直照度：在这一范围内继续衰减并且基本在道路中间位置达到最小照度值，最小照度仅为 0.17 lx。2.3 测试照度分析根据实测数据分析可以看出：现有照明的水平照度平均值较低，低于国家标准《室外作业场地照明设计标准》（GB 50582—2010） 对港区次要道路地面水平照度平均值应大于 10 lx的要求，不能满足夜间正常安全生产的需要；局部照度变化过大，存在光斑现象，容易造成人眼的视觉不适，不利于现场人员的安全操作。虽然垂直照度测试平均值略高于水平照度，但是从 200 m 到道路中间位置基本所有测试点照度都在 2 lx以下，不能满足正常安全作业照明的需要。

3 方案设计

3.1 设计标准

按照国家标准《室外作业场地照明设计标准》（GB 50582—2010）港区次要道路地面水平照度平均值应大于 10 lx 的要求, 对堆场照明进行改造，经过一段时间的使用，取得了不错的效果。现将改造前后堆场照度进行比较，见表 4。

从表 4 可以看出，改造后整体水平平均照度提升 6 倍以上，局部最低照度提升 10 倍以上。从水平照度比较可以看出，改造后照明设备的高光效性同样有效扩大照明有效范围，并且提高道路各个区域的水平最小照度和平均照度。整体垂直照度有更大幅度的提升，特别是在中间 400~800 m区间，仍然可以达到 6 lx以上的垂直照度。由于夜间作业主要是大型机械操作，对于道路的垂直照明显得更为重要，所以在实际作业中垂直照度对于保证夜间的作业安全起到更大的作用。

3.2 设计方案

对高杆灯的升降机构、灯盘进行修复和更换，使其达到国家相应的标准。由于堆场长度为1150 m ，为了满足现场照明的需要，结合照明灯具现有的特点，最后选用了高性能 1500 W 金卤灯进行照明改造。完成改造后，每座高杆灯上安装 4 盏就能满足国家的相应标准。

4 改造前后能量消耗对比改造前堆场照明共需要 96 盏高压钠灯，改造后仅需 48 盏金卤灯。按堆场照明平均每天工作 10h，每年工作 365d，电费 0.71 元 /kW·h 计算,改造前成本为 248784 元 /a，改造后成本为 186588 元 /a。共节约成本 61596 元 /a，见表 5。

5 结语

通过改造后堆场照度检测数据可以看出，秦皇岛港七公司煤四期堆场照度不足的问题已经得到解决，并且已经达到国家相关标准的规定，满足现场夜间安全生产的实际需要。通过使用 1500 W节能金卤灯照明可节约能耗 24% 以上，有效节约能量损耗和大量的照明灯具维护费用。