關鍵詞: 高桿燈; 照度; 應用

1 港口照明

港口照明是港口安全生產必要條件, 是保證港口夜間生產和船舶、車輛和人員通行安全的重要措施。港口照明主要包括港區道路照明、堆場照明、碼頭前沿照明和建筑物內部照明。堆場照明和碼頭前沿照明目前以高桿燈照明為主, 其中更多的是采用升降式高桿燈。

高桿照明是指一組燈具安裝在高度 20m 以上的燈桿上進行大面積照明的一種照明方式。20 世紀 80 年代以前, 大部分采用鐵塔式照明, 在錐形或直立式鐵塔上面安裝較大功率光源的燈具。鐵塔用角鋼或無縫鋼管建造, 一般鐵塔并不太高, 當維修或更換光源時需要維修人員爬梯到塔頂。目前高桿燈照明已在全國港口中得到普遍的使用。高桿燈燈盤可以設計成多種樣式, 如鏈輪型、裙型、框架型、飛碟型、牽?；ㄐ偷鹊? 各種不同的燈盤造型增加了高桿燈的美觀景象, 同時也增強港口和堆場的景觀效果。

        早期建造的固定式高桿燈, 燈盤固定于燈桿頂部, 維修工作需搭建鋼架或利用升降式高架車。為了解決固定式高桿燈的維修問題, 我國第一基升降式高桿燈于 80 年代后期研制成功, 填補了我國在這一領域的空白, 也為日后升降式高桿燈在我國的發展奠定了基礎。

目前在國外有開發傾倒式高桿燈, 以便在大風或維修時可將高桿燈翻轉傾倒) 。港口照明所需的高桿燈高度一般都在 30m～40m。近年來由于港口生產和安全的需要,監控和通訊設備得到廣泛應用, 不少港口將廣播、監控和無線通訊裝置安裝于高桿照明的設施上, 充分利用了高桿燈設施, 也為高桿的應用提出了新的課題。目前這項技術已在青島港前灣 20 萬噸礦石碼頭、黃驊港一期和二期工程、營口港物流堆場和集裝箱堆場等得到應用, 效果良好。

2 港口高桿照明設計和施工時應考慮的問題

1) 設計應本著安全可靠、技術先進、經濟合理、節省能源、方便使用和維修便利的原則。

2) 根據堆場使用要求, 合理地選擇照明的布置方式。在集裝箱碼頭的堆場一般選用全方位的照明方式; 而在散貨碼頭, 則有的選用單面照的方式, 即將高桿燈放在堆場的兩側; 每基單面照高桿燈的功率一般在 12KW- 15KW。單面照升降式高桿燈在我國最早應用于機場的停機坪照明。

港口礦石和煤炭堆場可以采用雙面照明方式。例如黃驊港二期工程中采用了 5 基 40m升降式雙面照明的高桿燈, 每基燈總功率 30KW, 照明效果良好。在營口港礦石碼頭堆場, 原設計為 21 基 40m單面照升降式高桿燈。改進的設計采用 7 基 35m單面照升降式高桿 燈 ( 每 基 高 桿 燈 總 功 率 15KW) 和 7 基 雙 面 照 升 降 式 高 桿 燈 ( 每 基 高 桿 燈 總 功 率30KW) , 因此節約投資 200 萬元。在嵐山港礦石碼頭堆場的照明設計中, 采用 14 基 30m雙面照升降式高桿燈, 每基燈總功率 24KW, 代替了 28 基單面照高桿燈照明, 得到事半功倍的效果。

3) 高桿照明的照射距離主要應通過照度計算來確定。隨著貨種的不同而有較大的區別, 但從實際經驗, 一般為高桿燈高度的 4—6 倍左右。在保證照明功能的前提下, 布置應盡量作到與環境協調, 應防眩光和盡量減少陰影和照射死角。

4) 根據堆場的貨種和有關規定 ( 如交通部 JT2012- 88 港口裝卸區域照明照度及其測量方法) 或其他有關照度的推薦值, 確定所需的照度, 計算光源數量和功率。從有關規范或標準分析, 貨種的危險程度越高, 要求的照度就越高。

5) 根據港口的地理位置的自然條件、燈盤和燈具的重量, 設計燈桿的強度和剛度以及地基基礎, 應特別注意設計的最大風速。目前對沿海港口要求設計最大風速為 55m/s, 在長江沿岸港口則一般采用 38m/s。實際應用中, 還應參照港口所在地的氣象部門的歷史資料中 50 年一遇的最大風速來確定。

6) 根據港口生產和安全需要, 可考慮在高桿燈燈桿上安裝監控和通訊裝置, 以保證港口設施的更充分利用和節省投資 。

7) 要科學選用光源和燈具。高壓鈉燈具有高效、節能、壽命長、經濟耐用的特點,通常在港口照明中被采用。目前我國的高壓鈉燈產品質量已達到國際水準。我國生產的各種泛光燈具種類繁多, 選擇好的泛光燈具可帶來較高的光效。在燈具的選擇上, 除要考慮燈具的光強度分布、燈具效率和光束效率外, 還要考慮燈具的防塵、防水、抗振、機械強度、耐腐蝕、散熱等性能。一般要求燈具的防護等級為IP55 以上, 燈具的反射器應由拋光純鋁或不銹鋼板制成, 應有調整方位角和俯仰角的裝置。我國目前有的燈具的發光效率可以達到國際品牌的水準, 且經濟實用, 比某些國際品牌燈具有更好的性價比。

8) 安全和節能

高桿照明裝置應有良好的防雷功能和功率補償, 應從安全、合理、經濟和節能等方面合理選擇照度, 以及采用效率高 ( 光效率大于 55%) 的燈具、鎮流器并設置電容補償器。

可以采用自動控制技術, 如采用時控技術與人工控制相結合的控制方案, 對同一高桿燈的光源采用分組控制方式, 以便在堆場有作業時提供必要的最大照明, 在無作業時提供必要的安全照明。石油碼頭、糧食碼頭和化工碼頭照明設備必須是防爆型的產品, 例如采用防爆型電控箱、防爆型燈具、阻燃電纜等, 在設備檢修時更要有一套完整可靠的安全措施。

3 升降式高桿燈基本結構及要求

3.1 堆場高桿照明設計和施工可采用和參考的標準和規范

JT2012- 88 堆場裝卸區域照明照度及其測量方法

JT/T194- 95 堆場裝卸區域升降式高桿燈照明設置規范

JT/T312- 1996 升降式高桿照明裝置技術條件

CJJ45- 91 城市道路照明設計規范

GB7002- 86 投光燈照明燈具光學測試

GB7000- 86 燈具通用安全要求與試驗

GB7001- 85 燈具外殼防護等級分類

GB 50259- 96 電氣裝置安裝工程施工及驗收規范

GB 50285- 96 電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收規范

GBJ 135- 90 鋼聳結構設計規范

GBJ 17- 88 鋼結構設計規范

GB/T 13912- 1992 金屬覆蓋層、鋼制品熱鍍層技術要求

3.2 升降式高桿燈的基本結構

升降式高桿燈是由燈桿、燈盤 ( 燈架) 、照明燈具、升降機構、電氣控制裝置等部分組成。燈桿采用分段結構, 用鋼板卷制焊接而成, 為方便運輸, 每段長約為 10m, 在現場插接或者焊接而成, 目前趨向是多邊形插接燈桿。燈桿頂部裝有避雷針和防雨帽, 防雨帽下裝有滑輪組, 分別用于纏繞鋼絲繩和電纜。燈盤用于安裝燈具。照明燈具是由殼體、反光器、燈座、鋼化玻璃等組成, 燈具對高桿照明的效果有直接影響。

升降機構是由電動機、安全聯軸器及卷揚機等組成, 電動機及卷揚機之間由安全聯軸器連接, 當負載增大時或到達頂部限位時, 安全聯軸器自動打滑以確保安全。卷揚機一般采用自鎖性能好的蝸輪蝸桿傳動形式。有的卷揚機并裝有棘輪, 防止燈盤下降時溜車。目前成型的卷揚機多采用單渦輪、單蝸桿、單卷筒“一變三繩”, 即一根主鋼絲繩帶三根副鋼絲繩的機構。應采用鍍鋅鋼絲繩, 安全系數應不低于 8。為了保證燈盤升降的安全, 升降機構應可遠控, 保證人員離燈桿 5m 以外能進行升降操作。電氣控制裝置包括照明電源開關、時控開關及各種插座。

3.3 防腐處理

應對高桿燈進行認真的鋼材防腐處理。目前常用的處理方法有油漆、噴塑、熱浸鋅和熱噴鋁等。除要保證防腐處理質量外, 還應注意及時修補安裝施工過程中破損的表面,( 如電焊引起的表面損壞) 。

3.4 高桿燈的使用和檢修規定

為了保證安全使用, 必須有一套完整的高桿燈使用制度和維修規程。要注意燈盤升降時, 特別是大風條件下的操作規定。供應商應在設備安裝完畢交驗時, 向用戶說明安全使用規定。

4 照度的計算和測量

照度是照明的基本參數, 單位為 lx, 基本符號為 E。

E = 1 d2 或 E = F S

式中: E: 計算照度 (lx) ;

S: 被照面積 ( m2) ;

F: 被照面上落入的總光通 (lm);

I: 光源在某點方向上的光強 (cd);

d: 光源至被照點的距離 (m)。

照度可以根據使用的場合參照有關標準或規范來確定。堆場貨種不同、燈光照射的地

點不同、所要求的照度就可能不一樣。根據有關標準, 集裝箱堆場上的平均水平照度為

20 lx, 件雜貨堆場上的平均水平照度 15 lx, 散貨碼頭堆場上的平均水平照度只有 5 lx。

照度的計算是選用燈具和光源的基本依據。目前可以利用燈具和光源的供應商所提供

的照度計算值和照度曲線圖來確定照度。計算的目的是要確定所需的光源、燈具數量和功

率數。在高桿燈安裝完成后應進行實地測量, 以核對計算點蹦照度值能否滿足設計要求。

1) 用流明法確定平均照度:

在實際測量照度時, 應在沒有其它光源影響和光源處于穩定狀態的情況下進行。對于圖1 照度計算示意圖

高壓鈉燈應在電源開啟后 30 分鐘進行。一般測量和計算的參數為:平均照度: 某場所照度平均值, 分為水平平均照度和垂直平均照度。最低照度: 某場所任意一點的照度值, 其它各點的照度值均高于此值。照度均勻度: 最低照度值與平均照度值之比。測量方法可以參照《港口裝卸區域照明照度及其測量方法》(JT2012- 88) 的相關要求和方法進行。

5 高桿照明的地基基礎設計和施工

高桿照的基礎由土建部門設計, 但高柑燈的供應商應向土建設計部門提供準確的數據, 這些數據主要有照明燈桿的最大彎矩 ( 一船應按設計最大風速時所發生的彎矩) , 整體重量、地腳螺栓的布置和尺寸?；A設計還應注意當地的地質和地震情況。1996 年某

港曾因臺風襲擊, 部分高桿燈被刮倒, 原因是基礎的設計存在缺陷。因此, 基礎設計和施工必須嚴格按相關的標準和規范來進行。