Осветление при високи температури на работната среда

Производствените сгради и съоръжения се нуждаят от висококачествено осветление за безопасна работна среда и висока производителност.

Решенията за осветление не само е необходимо да бъдат достатъчно издръжливи, за да понесат тежките работни условия, сред които високи температури, влажност, корозивна атмосфера, електромагнитни смущения и вибрации, но и да отговарят на стандартите за пожарна безопасност, безопасност на труда и материалите.

Наред с тези изисквания, осветителните тела следва да не се нуждаят от почти никаква поддръжка и да бъдат енергийноефективни.

С навлизането на най-новите LED технологии мениджърите на индустриални съоръжения вече разполагат с алтернативни на използваните досега стандартни газоразрядни лампи с висока интензивност (High-Intensity Discharge Lamp – HID).

Наред с другите си предимства, новите LED технологии допринасят за по-ниска консумация на енергия и по-ниски разходи за поддръжка.

За разлика от традиционно използваните метал-халогенни лампи, натриевите лампи с високо налягане (High Pressure Sodium Lamps – HPS) и газоразрядните лампи с високо налягане, предлаганите към момента LED системи на пазара консумират 2-3 пъти по-малко енергия, а необходимостта им от поддръжка е намалена с до 90 на сто.

Така осветителните тела за промишлеността постепенно стават все по-екологични и ценовоефективни.

Сред предприятията, инвестиращи в LED осветителни тела, се нареждат не само производството и складовете, но и заводи на хранително-вкусовата и тежката промишленост.

Много често всяко производствено предприятие има свои уникални изисквания към осветлението и осветителните тела – от най-подходящите нива на осветяване до управлението на отделните осветителни тела.

Всички осветителни тела обаче е необходимо да осигурят високопроизводителна работна среда, като едновременно с това отговарят на строгите стандарти за опазване на околната среда и безопасността.

Повечето производствени предприятия, сред които тези от нефтохимическата промишленост, хранително-вкусовата промишленост и зърнохранилищата, имат по-високи изисквания към осветителните тела – те трябва да отговарят на предизвикателствата, присъщи на опасните работни среди.

Високите температури са огромно предизвикателство в редица производствени предприятия, тъй като те не само предизвикват намаляване нивата на осветеност, но биха могли и да се отразят негативно върху функциите на електронните компоненти на осветителните тела.

Затова и основна специфика при проектиране на осветителни тела за работни среди с високи температури е предлагането им за стандартизация според температурата, на която ще бъдат подложени.

Осветителните тела за опасни среди са създадени специално, за да издържат на висококорозивни елементи, запалими прахове и газове/изпарения. В световните стандарти за електрически инсталации е определено кои осветителни тела са подходящи за определени опасни среди.

На пазара вече са налични или в близко бъдеще ще се появят и технологии, които ще допринесат за по-продължителен експлоатационен цикъл и по-безопасна работа на осветителните тела. Тези технологии ще спомогнат също и за безопасността на труда и ефективността в производствените предприятия.

Клас на защита
Различните регулации за безопасен монтаж на електрическо оборудване обикновено разделят помещенията със запалими прахове, газове и изпарения в няколко отделни класа.

От първия вид (Клас 1) са помещенията със запалими газове и изпарения, типични за индустрии като добива на природен газ и нефтохимическата промишленост.

От втория тип (Клас 2) помещения са онези, в които се работи със запалими прахове, които биха могли да се разпръснат по време на пулверизация или да се натрупат в центрове за съхранение.

Запалими прахове са налични в производството на пластмаси и брашно, във фармацевтичната индустрия и добива на въглища.

Третият тип помещения (Клас 3) съдържат запалими влакна, които се произвеждат в дървообработващата промишленост, производството на памук и текстилната промишленост. Тези частици не се носят във въздуха достатъчно дълго, а се натрупват около машините, които биха могли да ги възпламенят.

Обикновено изброените по-горе типове помещения се разделят допълнително в групи според експлозивното налягане, създавано от газовете, изпаренията или праховете.

Няколко са отделните класове запалими съставки – ацетилен, водород, етилен и бензин, като сред тях ацетиленът създава най-високо експлозивно налягане. Помещенията от втория тип се разделят в отделни групи въз основа на електрическото съпротивление.

В първата група попадат алуминиевият и магнезиевият прах, във втората – въглища, прахообразно мастило за принтери и кокс, а в третата – прахове от селскостопанското производство и хранително-вкусовата промишленост, като например в производството на миксове за торта, зърно и брашно.

Помещенията от третия тип не се разделят в групи.

Осветителни тела според класа на защита
Осветителните тела в помещения със запалими газове и изпарения, типични за добива на природен газ и нефтохимическата индустрия, е необходимо да бъдат уплътнени с цел предотвратяване проникването на опасната атмосфера във вътрешността на осветителните тела.

Затова и най-подходящи за тези помещения са осветителните тела със затворен и уплътнен корпус.

Осветителните тела, предназначени за помещения от Клас 2, също е необходимо да могат да функционират, когато върху тях попадне експлозивен прах, тъй като осветителните тела често се разполагат на места, където са лесно достижими от прах или влакна за продължителни периоди от време.

Затова и осветителните тела със затворен и уплътнен корпус биха предотвратили попадането на прах в тях и загряването им. За да не се нагряват самите осветителни тела до високи температури, е необходимо да бъдат проектирани вградени компоненти за управление.

Също така, повърхностите е необходимо да бъдат защитени, за да не се натрупва прах върху и да не се намалява нивото на осветяване. Ако компонентите за управление не бъдат правилно проектирани, работните температури на осветителните тела биха могли рязко да се повишат.

Взривозащитено осветление
Поради постоянното наличие на опасни газове или изпарения осветителните тела, които се монтират в помещения от Клас 1 или Клас 2, не бива да допускат появата на запалима искра.

За да се предотврати възпламеняването на запалими газове и изпарения, взривозащитените осветителни тела разполагат със специално проектирани пътища за извеждане на димните газове (flamepath).

Тези пътища за извеждане изпускат налягането при взрив, като позволяват на газовете да напуснат корпуса, след като се охладят. Охладените газове се извеждат при температури, които не биха предизвикали възпламеняване в запалими атмосфери.

Ако температурите в опасни атмосфери се увеличат над допустимите граници, всякакви възпламеними материали и прибори в помещението биха се запалили. Затова и тези температури са от решаващо значение за безопасността на работната среда.

Осветителните тела, които се намират в помещения с опасна атмосфера, следва да имат по-ниски температури от тези на околната среда. Обикновено осветителните тела се разделят на такива, които могат да се използват при температури на атмосферата, причиняващи възпламеняване при над 450°C.

Осветителни тела с най-ниски температури могат да се използват в нестабилни работни среди, в които температурите не бива да превишават 85°C.

Температурата на взривозащитените и невъзпламенимите осветителни тела се измерва по външната им повърхност поради вътрешната им защита от всякакви взривове. Обратно, температурата на осветителните тела със затворен и уплътнен корпус се измерва във вътрешността на корпуса им.

Ако опасно вещество внезапно бъде освободено в атмосферата и достигне вътрешността на осветителното тяло, то няма да се възпламени, в случай че температурата му е по-ниска от тази на опасното вещество.

Осветителните тела с ограничено проникване (restricted breathing) се уплътняват по същия начин, по който и тези със затворен корпус. При тях обаче се уплътнява и вграденото пусково устройство (control gear) с епоксидна смола.

Това намалява вътрешните температури, ограничава случайните искри и позволява температурата на осветителните тела с ограничено проникване да се измерва от външната им страна.

За съжаление, опростената конструкция на осветителните тела със затворен и уплътнен корпус и взривобезопасните осветителни тела често създават погрешно впечатление – една от причините работните екипи да подценяват опасните помещения, в които работят.

Много често услугите по поддръжка невинаги се изпълняват по стандартните указания - в 80 на сто от случаите осветителните тела се подменят, докато електричеството е включено.

В 20 на сто от случаите електричеството се изключва, а в 69 на сто от случаите смяната на осветителните тела с нови се извършва веднага щом то се изключи.

Това не осигурява достатъчно време за охлаждане на осветителните тела. Много от уплътненията не се преглеждат за повреди, а в 95 процента от случаите осветителните тела се сменят едва след като се повредят.

Това води до грешки, които биха могли да се избегнат. Използването на подходящо осветително тяло също допринася за издръжливостта му.

Например при използване на осветителен компонент с мощност 100 W в осветително тяло с мощност 150 W може да възникне прегряване на вътрешните му компоненти, без за това да се появят външни признаци.

Ако се използва неподходящ компонент, гаранцията му губи законната си сила и може да представлява опасност за цялото помещение и работниците в него. За безопасно осветление в опасни работни среди е важно да се знаят потенциалните рискове, преди решенията да се реализират.

LED осветителни тела за работни среди с високи температури
Светодиодното осветление често е най-подходящият избор за работни среди с високи температури, ниска видимост, влошени климатични условия, висока влажност или прах и корозивни атмосфери.

При тестване от независими лаборатории LED осветителните тела показват не по-ниска издръжливост в такива условия от флуоресцентното осветление и газоразрядните лампи с висока интензивност.

Качествено проектираната осветителна система, която разсейва топлината, е задължително условие осветлението да е годно за работа при всякакви температури – както високи, така и ниски.

За разлика от флуоресцентните осветителни тела и газоразрядните лампи с висока интензивност, светодиодното осветление е високоефективно и в студени работни среди.

Добър показател за управлението на температурата в светодиодните решения е температурата на преход (junction temperature), или вътрешната температура на LED чипа в осветителното тяло.

LED осветителни тела в тежката промишленост
Осветлението в производствените бази на тежката промишленост, сред които леярни, стоманодобивни заводи, заводи за отливки и заваръчни цехове, също е предизвикателство.

Наред с изключително високите температури, тези работни среди се отличават с вибрации от големи машини, разяждащи химикали и несинусоидално захранване, което затруднява избора на подходящи решения за осветление с достатъчна мощност и издръжливост.

Също така, осветителните тела за тежката индустрия е необходимо да се нуждаят от минимална поддръжка и да бъдат енергийно и ценово ефективни. Те трябва и да са мощни, тъй като често са разположени на височина над 30 метра, и да предоставят нива на осветеност от минимум 750 до 1000 lux.

Наред с това, частици във въздуха биха могли да се наслоят върху оптичната система на осветителните тела, което увеличава необходимостта от висока мощност на осветяване.

Осветителните тела в тежката промишленост следва да са оборудвани с мощна оптична система, а степента на потенциално замърсяване да се следи отблизо, за да се определи колко осветителни тела ще бъдат необходими за осветяване на работното пространство.

В тежката промишленост производствените температури често достигат над средните 50°C. LED чиповете и драйверите са изключително чувствителни на високи температури, което води до по-бързо намаляване на яркостта им и по-чести преждевременни повреди.

Стандартните осветителни тела, предназначени за работа на открито или в търговски зони, не биха се справили с подобни работни условия.

Затова и някои осветителни тела са оборудвани с охладителни системи (на принципа например на изпарително охлаждане), за да се осигури работата им при температура на работната среда 55°C. Някои осветителни тела в тези условия биха могли да издържат над 100 000 работни часа.