邢付順++李立嵩

[摘 要]石油修井機是油田井下作業(yè)的主要設(shè)備，修井機夜間作業(yè)必須有良好的照明才能保證作業(yè)安全。針對現(xiàn)階段修井機照明燈具配備不規(guī)范的問題，本文根據(jù)修井機的結(jié)構(gòu)特點給出修井機照明燈具的選配方法，經(jīng)實踐檢驗，完全滿足了修井機夜間作業(yè)的要求。

[關(guān)鍵詞]修井機 光通量 照度 LED燈具

中圖分類號：U264 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0367-01

石油修井機是一種油田重要作業(yè)裝備，其安全生產(chǎn)一直受到油田生產(chǎn)單位的重視。修井機夜間安全照明是保證修井機夜間作業(yè)安全的必備條件。修井機的工作環(huán)境及作業(yè)特點決定了其照明設(shè)備符合修井機惡劣的作業(yè)環(huán)境，具有防爆、抗震、耐潮濕、耐鹽堿腐蝕的特點，可以在雨雪、低溫天氣下正常工作，燈光亮度高、對操作者無炫光、場地照明無死角、便于設(shè)備安裝、檢修等特點。本文詳細介紹了修井機照明設(shè)備的選型方法、供電方式和安裝位置。

一、照明設(shè)備的選擇：

1.1 相關(guān)概念：

光通量：光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺的能量。用φ表示，單位為流明（Lm）。光通量與光源的輻射強度和波長有關(guān)，人眼對波長555納米的黃、綠光最敏感。照度：單位面積上接受的光通量稱為照度，用E表示，單位（Lux）。E=φ/S

1.2 光源的特點

凡可以將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具統(tǒng)稱為光源；而其中可以將電能轉(zhuǎn)換為光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具則稱為電光源。常用的電光源有：①熱致發(fā)光電光源（如白熾燈、鹵鎢燈等）；②氣體放電發(fā)光電光源（如熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等）；③固體發(fā)光電光源（如LED和場致發(fā)光器件等）。

二、根據(jù)修井機的配置特點選擇供電方式

石油修井機是一種油田重要作業(yè)裝備，GB/T23505-2009中將石油修井機分為XJ350、XJ600、XJ700、XJ900、XJ1100等9個級別，不同級別的修井機的井架可分為18m、21m、29m、31m、33m、35m、36m、38m等8個高度等級。

修井機根據(jù)施工特點可分為大修作業(yè)和小修作業(yè)，通常大修作業(yè)多使用高度為29m及以上井架、配套設(shè)備多、作業(yè)周期長，車載式修井機配套如盤式剎車、泥漿泵等均為電機帶動，修井隊配套專業(yè)電工。小修作業(yè)所使用的修井機多為車載式修井機配套18m、21m高度的井架，小修作業(yè)具有配套設(shè)備少、作業(yè)周期短、作業(yè)頻繁的特點，作業(yè)修井機需要頻繁搬家，修井隊配套人員較少，無專業(yè)電工。在此條件下修井機配套照明電源多采用24V直流電源，無需專業(yè)電工即可操作。24V直流電源照明電源大致為蓄電池和開關(guān)電源兩類。直流24V作為照明電源不能在大修作業(yè)機上進行推廣，為多套照明燈具提供電源的主要原因為導(dǎo)線存在的電壓降，以及上述兩種24V直流電源的供電方式都存在功率限制。U降=IR進行計算，其中I=P總/U額，P總為該導(dǎo)線所帶負載的總功率；U額為用電器的額定電壓；R為導(dǎo)線電阻。井場常用導(dǎo)線為YCW重型橡套軟電纜，內(nèi)部導(dǎo)體為銅芯；由于井架空間限制，井架上的護線管多為G3/4”鍍鋅管，導(dǎo)線的外徑受限，燈具的電源線的截面積最大為2×4mm2。銅的電阻率為0.0175Ωmm2/m，按導(dǎo)線長度50米、截面積4 mm2，所帶燈具總功率700W、額定電壓DC24V計算，則導(dǎo)線“吃掉”的電壓為：

U降=IR==9.3V，

則要保證接入75米2×4mm2導(dǎo)線后的DC24V燈具可被點亮，則需要電源側(cè)電壓最少為24+9.3=33.3V，而柴油機所配套發(fā)電機輸出電壓最高為28V左右，無法滿足過多燈具同時使用。大功率柴油機配套發(fā)電機多為28V、70A左右，在滿足柴油機本身使用的同時需為蓄電池充電，如配套照明燈具過多則影響柴油機正常工作，而大功率開關(guān)電源多為風(fēng)冷，如封裝于防爆箱內(nèi)則影響其散熱，導(dǎo)致照明電源故障頻發(fā)。

3 根據(jù)修井機作業(yè)特點確定安裝位置。

修井機作業(yè)環(huán)境為野外惡劣環(huán)境，同時要求配套設(shè)備便于運移、搬遷，所以夜間照明所采用的方式多為局部照明，根據(jù)小修作業(yè)的特點，可確定小修作業(yè)的主要作業(yè)面為：修井機絞車滾筒、游車大鉤、井口、管橋座、操作臺、井場安全通道?？紤]現(xiàn)場實際工況，經(jīng)類比確定小修作業(yè)主要照明區(qū)域所需照度為：絞車滾筒所需照度值100Lux，游車大鉤100Lux，井口350Lux，管橋座50Lux，井口操作臺500Lux，安全通道50Lux。

由于修井井場工況復(fù)雜，無相應(yīng)公式對各區(qū)域照度值進行計算，現(xiàn)給出一套計算方法，作為參考：照度計算的基本規(guī)定：

圓形發(fā)光體的直徑小于其至受照面距離1/5或線性發(fā)光體的長度小于照射距離（斜距）的1/4時，可視為點光源。當發(fā)光體的寬度小于計算高度的1/4，長度大于計算高度的1/2，發(fā)光體間隔較?。òl(fā)光體間隔

點光源點照度計算采用平方反比法，線光源點照度計算采用方位系數(shù)法，面光源點照度計算采用形狀因數(shù)法（或稱立體角投影率法）。進行室外照度計算時，計入30%的大氣吸收系數(shù)。

根據(jù)修井機現(xiàn)場實際情況，其配置的照明燈具均可視為點光源，可采用平方反比法進行計算。現(xiàn)以24米井架小修作業(yè)車載修井機常用燈具布局為例對井口照度值和絞車滾筒照度值進行計算：井口布置LED泛光燈2盞，安裝于后支架，距井口約3.5米；井架起升缸梁布置LED泛光燈2盞，距井口約5米；井架中部布置LED泛光燈1盞，距井口約12米。30W低壓LED燈具的光通量為2700Lm。照度損失統(tǒng)一按30%計算。

則井口單位面積照度計算如下：

E=φ/S×（1-30%），S—光源照射面積

E=E1+E2+E3+E4+E5 其中：E——井口處單位面積照度

各燈具對井口處單位面積照度分別為E1、E2、E3、E4、E5

各燈具光通量分別為φ1、φ2、φ3 、φ4、φ5

各燈具在距井口立體角上的面積分別為S1、S2、S3、S4、S5

S=2πR？（1-cosα） 現(xiàn)統(tǒng)一取α=30°

則：井口處照度值為：

E=（φ1/S1+φ2/S2+φ3/S3+φ4/S42+φ5/S5）×（1-30%）=562Lux

完全達到井口作業(yè)面對照度的要求。

結(jié)束語：

目前，全國各行各業(yè)均推廣HSE的工作環(huán)境，油田野外作業(yè)場所具有好的照明條件是順利能夠完成施工作業(yè)的基礎(chǔ)，好的照明可以改善職工工作環(huán)境，可以預(yù)防危險的發(fā)生，創(chuàng)造安全的生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)效率。隨著科技的發(fā)展，照明燈具及配置將不斷進步，為各行各業(yè)的工作提供更好的工作環(huán)境。

參考文獻

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