книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

Глава 9

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ

§60. ИСТОЧНИКИ СВЕТА И ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА

Вкачестве электрических источников света на нефтяных промыс­

кого (0,03—1,5 МН/м2 ) и сверхвысокого (выше 1,5 МН/м2 ) давления, создаваемого парами ртути в колбе.

Лампы накаливания общего назначения мощностью до 40 Вт выполняются вакуумными, без газового наполнения с остаточным давлением в колбе 131-10~6 —131 • 10~7 Н/м2 .

Более мощные лампы имеют колбы, заполненные после откачки смесью инертных газов, создающих в холодной лампе давление около 0,08 МН/м2 . Тело накала у всех ламп изготовляется из воль­ фрама. Газополные лампы мощностью до 100 Вт имеют тело накала, выполненное в виде вольфрамовой биспирали, а лампы мощностью от 150 до 1500 Вт изготовляются со спиральным телом накала. Биспиральные лампы общего назначения с повышенной световой отдачей мощностью от 40 до 100 Вт заполняются криптоном в смеси с небольшим количеством азота или аргона. Основными параметрами

Лампы общего назначения выпускаются на напряжения 12, 36,

Под световым потоком понимается мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, производимому ею на человече­ ский глаз. Единица светового потока — люмен (лм) — это световой поток, излучаемый с поверхности абсолютно черного тела 0,5305 мм2 при температуре затвердевания платины 2046К.

Световая отдача — отношение светового потока лампы к ее электрической мощности — для нормальных ламп лежит в пределах 8,7—19,7 лм/Вт для ламп на 127 В и 7,0—18,7 лм/Вт для ламп на 220 В. Меньшее предельное значение световой отдачи относится

к лампам мощностью 15 Вт, а большее — к лампам мощностью 1500 Вт. Таким образом, световая отдача, характеризующая эконо­ мичность ламп, возрастает с уменьшением номинального напряже­ ния и увеличением электрической мощности лампы. Средний срок •службы ламп накаливания 1000 ч.

Отклонения напряжения питающей сети от номинального сильно влияют на световой поток, светоотдачу и срок службы ламп накали­ вания. Так, например, при снижении напряжения на 10% световой поток уменьшается на 30%, световая отдача уменьшается на 20%, «срок службы возрастает более чем в 3 раза. При увеличении напря­

с ними стробоскопический эффект при работе на переменном токе, малая пригодность для местного освещения.

Л ю м и н е с ц е н т н а я л а м п а (рис. 9.1) представляет со­ бой стеклянную трубку 1, на обоих концах которой впаиваются электроды с вольфрамовыми биспиральными катодами 2. Внутрен­ няя поверхность трубки покрыта слоем 3 люминофора (вольфрамат магния, силикат цинка и др.) или смеси люминофоров. После откачки воздуха в трубку вводится небольшое количество ртути и чистого аргона. После включения лампы и разогрева катодов до 800—1000 °С возникает разряд в атмосфере аргона, а после испарения ртути — в атмосфере ртутного пара, создающего давление около 1,31 Н/м2 . Под действием электронов, движущихся в парах ртути, последние начинают светиться, создавая ультрафиолетовое излучение с мак­ симумом при длине волны 253,7 нм.

В результате облучения люминофора ультрафиолетовым излуче­ нием дугового разряда в ртутном паре люминофор начинает све­ титься. Смешивая отдельные люминофоры, можно добиться излучения почти всех встречающихся цветов. Схема включения люминес­ центной лампы содержит стартер 4, балластное индуктивное сопро-

тивление 5 и конденсаторы б и 7. Стартер представляет собой тепло­ вое реле, помещенное в баллон, заполненный неоном. При включе­ нии лампы в питающую сеть на электроды стартера подается полное напряжение сети. Биметаллический электрод стартера 8, нагреваясь, изгибается, касается электрода 9 и замыкает цепь тока, разогрева­ ющего катоды лампы. Далее, тлеющий разряд в баллоне стартера прекращается, электрод 8 охлаждается и выпрямляется, размыкая цепь. Полное напряжение цепи, увеличенное вследствие самоиндук­ ции сопротивления 5, оказывается приложенным между разогре­ тыми катодами трубки, в которой возникает разряд.

Тлеющий разряд не возникает в стартере повторно, потому что напряжение на трубке при наличии в ней другового разряда меньше напряжения, необходимого для возникновения тлеющего разряда в стартере. Индуктивное сопротивление 5, кроме повышения напря­ жения на лампе при зажигании, стабилизирует ток лампы при нор­ мальной работе. Последнее необходимо, так как напряжение между электродами лампы уменьшается при росте тока, что присуще дуго­ вому разряду. Конденсатор 6 служит для предотвращения радиопо­ мех, а конденсатор 7 — для компенсации отстающего от напряжения сети реактивного тока. Люминесцентные лампы изготовляются в

СССР мощностью от 3 до 80 Вт на напряжения 127 и 220 В.

О с в е т и т е л ь н ы е п р и б о р ы ближнего действия, назы­ ваемые светильниками, содержат источник света и осветительную арматуру. Осветительные приборы дальнего действия называются п р о ж е к т о р а м и .

Арматура выполняет следующие функции: перераспределение светового потока источника света в нужном направлении; защиту глаз работающих от слепящего действия ярких частей источника света; защиту источника света от механических повреждений; защиту источника света от загрязнений и воздействий внешней среды. По ха­ рактеру распределения светового потока в верхнюю и нижнюю полусферу светильники делятся на три класса:

прямого света, у которых не менее 90% светового потока F излу­ чается в нижнюю полусферу;

отраженного света, у которых не менее 0,9 F излучается в верх­ нюю полусферу;

рассеянного света, у которых в одну из полусфер излучается более 0,1 F, а в другую менее 0,9 F.

Применяемые на нефтяных промыслах светильники по конструк­ тивному исполнению различают: открытые, защищенные (неуплот­ ненные), влагозащищенные, закрытые, взрывозащищенные.

Экономичность светильника определяется его коэффициентом полезного действия, равным отношению светового потока, излуча­ емого светильником, к световому потоку источника света, заключен­ ного в светильнике.

На рис. 9.2 показаны некоторые стационарные типы светильни­ ков прямого света, применяемые на нефтяных промыслах. При ремонт­ ных работах используются и п е р е н о с н ы е с в е т и л ь н и к и

Рис. 9.2. Некоторые светиль­ ники, применяемые на про­ мыслах:

с лампами, питаемыми при напряжении не выше 36 В. Исполь­ зуются также переносные аккумуляторные светильники, заклю­ ченные во взрывозащищенную арматуру для работы около сква­ жин и аппаратуры сборных пунктов.

Для освещения открытых пространств применяются п р о ж е к ­ т о р ы , в которых с помощью специальной оптики световой поток источника света собирается в концентрированные лучи, обеспечива­ ющие освещение больших площадей. Основными характеристиками прожектора являются максимальная сила света, кривые распределе­ ния силы света, полезный угол рассеяния, к. п. д.

Силой света называется световой поток, отнесенный к единице телесного угла. Единицей силы света является кандела (кд), пред­ ставляющая собой силу света точечного источника в тех направле­ ниях, в которых он испускает световой поток в один люмен, равно­ мерно распределенный внутри телесного угла в один стерадиан (1 ст).

Полезный угол рассеяния — это угол, измеряемый от оптиче­ ской оси, в пределах которого сила света прожектора уменьшается в определенное число раз (обычно в 10 раз) по отношению к макси­ мальной. В прожекторах с большим углом рассеяния, называемых прожекторами заливающего света, устанавливаются нормальные лампы накаливания. Под к. п . д. прожектора понимается отношение светового потока, излучаемого в пределах угла рассеяния, к свето­ вому потоку источника света.

§61. СИСТЕМЫ И ВИДЫ ОСВЕЩЕНИЯ

Всоответствии с [15] различают следующие системы и виды осве­ щения.

Системы освещения: о б щ е е для освещения какого-либо помещения или части помещения с одинаковой освещенностью (равно­ мерное) или с различной освещенностью (общее локализованное освещение); м е с т н о е (стационарное или переносное), служащее для освещения только рабочих поверхностей: к о м б и н и р о в а н ­

но е , представляющее совокупность общего и местного освещения. Освещенностью называется отношение светового потока к пло­

щади освещаемой им поверхности. Единица освещенности опреде­ ляется как поверхностная плотность светового потока в 1 лм, равно­ мерно распределенного на площади 1 м2 , и носит название люкс (лк).

При устройстве комбинированного освещения освещенность на рабочей поверхности от светильников общего освещения должна составлять не менее 10% нормы комбинированного освещения для данного источника света, но не менее 100 лк при люминесцентных лампах и 30 лк при лампах накаливания.

Виды освещения: р а б о ч е е , предназначенное для обеспечения необходимых условий видения при нормальной работе осветительной установки (вдоль границ охраняемой территории устраивается охран­ ное освещение, являющееся разновидностью рабочего освещения);

а в а р и й н о е , обеспечивающее условия видения при аварийном погасании рабочего освещения, причем оно подразделяется на аварий­ ное освещение для продолжения работы и на аварийное освещение, создающее освещенность, достаточную для безопасного выхода из помещения.

Светильники аварийного освещения должны быть присоединены к независимому источнику питания, на котором сохраняется напря­ жение при исчезновении его на других источниках. Светильники аварийного освещения для эвакуации людей должны быть присоеди­ нены к сети, независимой от сети рабочего освещения, начиная от щита подстанции или при наличии одного ввода от подстанции, начиная от этого ввода.

Светильники общего освещения следует питать при напряжении, не превышающем 220 В. Светильники этого освещения с лампами накаливания, устанавливаемые на высоте менее 2,5 м от пола, в по­ мещениях с повышенной опасностью должны иметь такую конструк­ цию, чтобы исключить возможность доступа к лампе без специаль­ ных приспособлений, либо должно применяться напряжение не выше 36 В. В помещениях без повышенной опасности для светиль­ ников местного стационарного освещения с лампами накаливания следует применять напряжение не выше 220 В, а в помещениях

сповышенной опасностью для этих светильников и ручных светиль­ ников — не выше 36 В. При особо неблагоприятных условиях, когда опасность поражения электрическим током увеличена из-за тесноты, неудобного положения работающего, соприкосновения его

сбольшими металлическими хорошо заземленными поверхностями, (котлы, металлические емкости и т. п.), для питания ручных светиль­ ников должно применяться напряжение не выше 12 В.

Светильники с люминесцентными лампами на напряжение 127— 220 В допускается применять для местного освещения при условии недоступности их токоведущих частей для случайных прикосновений, а в помещениях сырых, жарких и с химически активной средой — только в арматуре специального исполнения.

§62. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

При проектировании освещения в соответствии с нормами осве­ щенности выбирают систему освещения, определяют тип, число, мощность и расположение светильников.

Ниже приведены значения наименьших освещенностей для рабо­ чих поверхностей производственных помещений и открытых про­ странств в зависимости от вида работ:

Машинные залы компрессорных и насосных станций и вентиляционных

Метод расчета числа и мощности светильников выбирают в зави­ симости от характера освещаемого объекта. Число и мощность све­ тильников для общего освещения небольших помещений (при равно­ мерном размещении светильников) определяют методом к о э ф ­ ф и ц и е н т а и с п о л ь з о в а н и я с в е т о в о г о п о т о к а . Освещение открытых пространств, больших цехов, местное и комби­ нированное освещение рассчитывают т о ч е ч н ы м м е т о д о м . Для приближенного расчета общего освещения прибегают к методу у д е л ь н о й м о щ н о с т и . Подробно эти методы изложены в [81.

§63. ОСВЕЩЕНИЕ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫСЛОВ

Освещение буровых установок

Для осветительных сетей буровых установок применяется напря­ жение 220 В, получаемое от трансформатора 6/0, 38/0, 22 кВ (при неавтономном приводе) или от дизель-генератора (при автономном приводе). В отдельных случаях цепи освещения буровой установки питаются от промысловой осветительной сети. Присоединение освети­ тельной сети осуществляется через автоматический выключатель

имагнитный пускатель; кнопку управления пускателя помещают так, чтобы можно было отключить освещение при выбросах нефти

игаза. Аварийное освещение для продолжения работы питается от

Освещение скважин для насосной эксплуатации, резервуарных парков и открытых установок

Источниками питания сети рабочего освещения на нефтяных и газовых промыслах обычно являются трансформаторы, общие для силовой и осветительной нагрузок. Сечения проводников для освети­ тельной сети выбирают по допустимой потере напряжения и прове­ ряют по условиям нагрева. Управление освещением территории промысла и освещением объектов, расположенных на этой террито­ рии, осуществляется дистанционно, с помощью магнитных пускате­ лей и контакторов с пунктов, оборудованных аппаратурой упра­ вления.

Для освещения устья скважин устанавливают закрытый (пыле­ водонепроницаемый) светильник на концевой опоре линии, подходя­ щей к скважине. Мощность лампы 50—70 Вт. На автоматизирован­ ных промыслах, где скважины обслуживаются только в дневное время, установка светильников не обязательна.

Для включения переносных светильников (при проведении ава­ рийных работ в ночное время) у скважины устанавливается розетка. К этой розетке при подземном ремонте скважин присоединяют све­ тильники типа НОВ, располагаемые на опорах вышек и мачт в верх­ ней их части.

Для вышек применено пять светильников: два по 300 Вт на вы­ соте 3—4 м, освещающие устья со стороны трактора подъемника, и по одному светильнику для освещения пути талевого блока (на высоте 12 м, лампа 150 Вт); у верхнего рабочего (лампа 150 Вт) и у кронблока (лампа 100 Вт). Для мачт предусматривается три све­ тильника; два на высоте 3—3,5 м мощностью 300 и 150 Вт и один 100 Вт для кронблочной площадки.

Для общего освещения резервуарных парков и открытых устано­ вок используются прожекторы с лампами мощностью 500 Вт, укре­ пленные на мачтах на высоте 12—18 м. Число прожекторов опреде­ ляют по формуле

поток лампы в лм; л — коэффициент использования светового потока прожектора; т — коэффициент рассеяния (т = 1,15 для больших поверхностей; т = 1,5 для узких участков).

В случае необходимости кроме общего предусматривается и местное освещение. В зависимости от количества рабочих смен наружное освещение территории и отдельных объектов допускается включать только во время осмотра или ремонта оборудования. Охранное освещение осуществляется прожекторами ПЗ-24 или све­ тильниками СПО-300 и «Универсаль», устанавливаемыми на высоте 6—7 м. Мощность ламп 100—150 Вт; пролет между прожекторами 70—75 м; между светильниками — 30—35 м.

Освещение взрывоопасных помещений и наружных установок

В соответствии с [15] светильники, устанавливаемые стацио­ нарно в помещениях класса В-Ia и В-П (газокомпрессорные, газо- и воздухораспределительные пункты, установки комплексной под­ готовки нефти, насосные по перекачке нефти и др.), могут иметь любое взрывозащищенное исполнение для соответствующих катего­ рии и группы взрывоопасных смесей.

В этих помещениях обычно применяют светильники повышенной надежности против взрыва (НОВ, НОГ) либо взрывонепроницаемые типа ВЗГ. Проводка выполняется в стальных трубах в соответствии с изложенным в § 34. Ввод в светильники осуществляется через герметизированные сальниковые уплотнения.

Переносные светильники для взрывоопасных помещений нефте­ промыслов должны иметь взрывонепроницаемое, искробезопасное или специальное исполнение; снаружи светильники защищают метал­ лической сеткой.

В наружных электроустановках класса В-1г стационарные све­ тильники могут иметь любое взрывозащищенное исполнение для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей, если эти светильники устанавливаются в пределах взрывоопасной зоны (например, установки с открытым сливом и наливом легковоспламе­ няющихся жидкостей). Вне взрывоопасной зоны устанавливаются светильники закрытого исполнения. Внутри технологического обору­ дования, содержащего взрывоопасную среду, устанавливать све­ тильники запрещается.

Контрольные вопросы к главе 9

1.Назовите основные параметры ламп накаливания. На какие напряжения выпускаются лампы накаливания?

2.Какие конструктивные исполнения светильников применя­ ются на нефтяных промыслах?

3.Какие системы и виды освещения Вам известны? Что такое освещенность?

4. Назовите методы расчета числа и мощности светильников.

5.Какова величина напряжения питания рабочего и аварийного освещения?

6.Укажите особенности выполнения освещения взрывоопасных помещений и наружных установок.