Долгий свет в кромешной тьме

На российских добывающих предприятиях активно внедряют светодиодные ленты и лампы.

Причина такой популярности проста: за счёт взрыво- и пылезащищенности данные продукты снискали свою славу среди отечественных промышленников.

Приятным бонусом к этому всему является ещё и приемлемая стоимость.

Однако не все предприятия успели перейти к инновационной технологии.

Мы решили подробно разобраться в специфике проблемы освещения.

А каверзные вопросы мы задали ведущему эксперту по нормативно-техническому регулированию группы компаний «ИНТЕР РАО Светодиодные Системы» Александру Богданову.

Беседовала Кира Генеральская

— Существует ли проблема освещения в шахтах?

— В настоящее время экономика России во многом определяется эффективностью ресурсодобывающих отраслей, в том числе связанных с эксплуатацией подземных выработок/шахт.

Функционирование и работа на таких объектах принципиально отличаются от иных отраслей полным отсутствием естественного освещения.

Поэтому создание комфортной рабочей среды — это приоритет как с точки зрения безопасности в самом широком смысле, так и обеспечения условий труда.

Ещё со времён Советского Союза данному аспекту уделялось значительное внимание, причем нормативные документы, регламентирующие правила организации освещения в подземных выработках, носили характер международных (в рамках стран — участников Совета Экономической Взаимопомощи), например, СТ СЭВ 2619-80 «Освещение подземных горных выработок. Основные требования и методы измерений».

Применяемые в соответствии с этими нормативами технические решения были во многом революционными — так, именно в СССР впервые в мире для освещения шахт стали использовать осветительные приборы, в качестве источников света в которых задействовали люминесцентные лампы.

В настоящее время данное направление также развивается: нормативы актуализируются в соответствии с современными тенденциями в технике и естественным развитием самой горнодобывающей отрасли.

Но, несмотря на общую положительную ситуацию, существует ряд серьёзных проблем. Одной из главнейших является то, что отечественная промышленность практически целиком утеряла позиции в производстве собственных источников света — ламп, за исключением ламп накаливания.

Все лампы, используемые в осветительных приборах для шахт, изготавливаются за рубежом, а зачастую и сами осветительные приборы имеют иностранное происхождение. С учётом современной ситуации это не может не вызывать опасений.

Альтернативой традиционным источникам света являются светодиоды и осветительные приборы на их основе, заслуженно получившие в последние несколько лет значительное распространение и на конец второго квартала 2017 года уверенно занимающие более 50% рынка светотехники.

Но, вне зависимости от типа источника света, существует серьёзная проблема, характерная для всей современной российской экономики и светотехнической отрасли в частности. Так, на сегодняшний день, по экспертным оценкам, объём рынка светодиодного освещения РФ составляет более 40 млрд рублей, из которых уже менее 40% приходится на долю отечественных производителей, и эта доля уменьшается.

Причина такого положения вещей очевидна — светильники из Юго-Восточной Азии характеризуются более низкой ценой, что является определяющим фактором в существующей системе закупок и торговых отношений вообще.

Аспект надлежащего качества такой продукции и соответствия действующим нормативным требованиям при этом остаётся «за бортом».

Для отечественных же предприятий-производителей, считающих своим профессиональным долгом выпуск гарантированно качественных изделий, такое положение вещей приводит к заведомо неравным и даже фатальным условиям конкуренции с импортёрами на внутреннем рынке. Если ситуация не изменится, то через лет пять на рынке не останется ни больших, ни малых отечественных производителей — только импорт.

Государство предпринимает соответствующие меры по защите отечественных производителей. В частности, касательно рынка государственных и муниципальных нужд, вступило в силу уже упомянутое выше постановление правительства ПП № 971.

Основной упор в этом решении сделан именно на отечественное производство, которое теперь также необходимо подтверждать. Механизмэтого подтверждения определён в Постановлении Правительства РФ от 17 июля 2015 г. N 719 «О критериях отнесения промышленной продукции к промышленной продукции, не имеющей аналогов, произведённых в Российской Федерации».

Оба эти правовые акта направлены на поддержку и развитие отечественного производства и ставят определяющим фактором качество продукции.

С учётом того, что светодиодные светильники — это изделия, рассчитанные на очень большие сроки службы, что принципиально важно для промышленных предприятий, особенно таких сложных в эксплуатации, как шахты, объективно исполнять гарантии по их — в крайнем случае — ремонту/замене могут только устойчивые производственные комплексы, локализованные в РФ, а не фирмы-однодневки.

Всё это, бесспорно, должно стимулировать отечественных производителей к более активным действиям по развитию отечественной производственной базы, а наличие соответствующего рынка сбыта является неотъемлемой составляющей, необходимой для решения глобальной государственной задачи — формирования современного промышленного потенциала страны.

Другой вопрос, что такие процессы должны носить последовательный характер, не допускающий перегибов и волюнтаризма.

А увеличение/формирование гарантированного, чётко контролируемого внутреннего рынка со стороны настоящих производственных компаний, может только приветствоваться и всесторонне поддерживаться.

Помимо общих проблем, существу- ют и исключительно технические — но, к счастью, эти задачи имеют решение за счет использования светодиодных осветительных приборов. К таким задачам относятся:

— снижение температуры осветительных приборов при эксплуатации

— повышение безопасности, в частности по пожаро- и взрывостойкости;
— повышение энергоэффективности, что важно как с точки зрения экономии энергоресурсов, так и с точки зрения безопасности: дольше срок эксплуатации при питании от аккумуляторной батареи, что важно, в частности, для головных фонарей;

— снижение потерь в сетях при работе осветительных приборов от низковольтных цепей питания как по переменному, так и по постоянному току;

— повышение комфорта зрительной среды за счёт возможности эффективного управления спектром излучения светодиодов;

— высокая надёжность: длительный срок службы и как следствие — снижение эксплуатационных затрат;

— удобство в эксплуатации за счёт малых габаритов и веса, что особенно важно для таких типов осветительных приборов, как индивидуальные аккумуляторные светильники и фонари.

— Какими способами решается проблема со светом под землей? Какие материалы для этого используют?

— Организация освещения в подземных выработках жёстко регламентирована нормативными документами, основным из которых является ГОСТ Р 55733-2013 «Освещение подземных горных выработок. Основные требования и методы измерений».

Именно этот документ определяет всю совокупность требований к светильникам и материалам, из которых они создаются, для безопасной и эффективной эксплуатации осветительных приборов в составе систем освещения на шахтах.
В общем же случае освещение подземных выработок, впрочем, как и любое другое, должно отвечать следующим критериям:

— достаточное количество света для выполнения зрительной работы;

— хорошая равномерность освещения в рабочей зоне;

— баланс распределения яркости в помещении/на объекте в целом;

— отсутствие прямой и отражённой блескости;

— отсутствие пульсации света (пульсации светового потока).
Но эксплуатация под землёй налагает и ещё ряд специфических требований, таких как требования взрывобезопасности и недопущения загрязнения воздуха продуктами горения.

В самом же освещении шахт применяют два вида освещения: стационарное, питаемое электрическим током от сети, и переносное — индивидуальными лампами, выдаваемыми на руки всем подземным рабочим.

Следует учесть, что только стационарное освещение может создать в шахтах достаточно благоприятные условия освещения, и оно должно внедряться как можно шире, начиная от околоствольного двора и кончая забоями очистных и подготовительных выработок.

Стационарное освещение в шахтах осуществляется специальными светильниками с арматурой, непроницаемой для влаги, пыли и газа и защищённой от механических повреждений.

В газовых шахтах к светильникам предъявляют повышенные требования к взрывобезопасности. Для защиты от блескости светопропускающие колпаки арматуры должны быть из рассеивающего/матированного материала.

С той же целью снижения блескости и обеспечения равномерности освещения правилами безопасности в угольных шахтах ограничивается мощность применяемых источников света и нормируется расстояние
между осветительными приборами для забоев, погрузочных площадок, основных откаточных выработок и ряда других рабочих мест.

Переносные лампы могут быть электрические и аккумуляторные. В угольных шахтах, в основном, применяют аккумуляторные лампы.

Освещение промплощадки и поверхностных сооружений, кроме вентиляционных, осуществляется по общим для промышленных предприятий нормам, в частности, СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение».

Осветительные установки выполняются в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ редакция 7). В здании подъёмной установки оборудуется дополнительное аварийное освещение от аккумуляторной батареи или другого независимого источника питания. В других зданиях и местах, указанных в ПБ, в качестве аварийного освещения могут использоваться индивидуальные шахтные светильники.

По степени безопасности применения различают следующие рудничные светильники: в нормальном исполнении (РН) для шахт, не опасных по взрыву газа или пыли; повышенной надёжности (РП) для использования на свежей струе в шахтах, опасных по газу; взрывобезопасные (РВ) для выработок, опасных по взрыву газа или пыли.

Для питания подземных осветительных установок применяется напряжение 220 В, а для питания встроенных в очистные и проходческие комбайны источников местного освещения — напряжение 127 В. Ручные переносные светильники допускается применять при напряжении не выше 36 В.

— Можно ли использовать в качестве освещения светодиоды в шахтах? В чём плюсы их применения по отношению к другим материалам?

— Широкомасштабное внедрение светодиодных осветительных приборов в нашей стране началось с 2011 года, и на текущий момент они уверенно занимают лидирующие позиции среди всех типов источников света.

Применение светодиодов как источников света и осветительных приборов с ними регламентировано действующими нормативно-правовыми актами, среди которых определяющими по факту являются СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10 «Изменения и дополнения N 1 к санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.1/2.1.1.1.278-03, СанПиН 2.2.4.3359-16 Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» и СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение».

Таким образом, применение светодиодных осветительных приборов разрешено и обосновано как технико-экономическими, так и эксплуатационными достоинствами, а именно:
— светодиодные светильники характеризуются максимальной эффективностью преобразования электрической энергии в свет, что, с одной стороны, обеспечивает энергосбережение, а с другой — применительно к питанию от аккумуляторных батарей — повышает ресурс непрерывного использования;

— светодиодные осветительные приборы вследствие принципа действия светодиодов имеют очень широкий спектр возможностей по управлению как величиной испускаемого света, так и цветом излучения;

— приборы при правильном конструировании способны устойчиво функционировать в широком диапазоне рабочих температур, а также в условиях интенсивного воздействия окружающей среды;

— светодиодные светильники характеризуются невысоким тепловыделением по сравнению с традиционными ламповыми источниками света, что обуславливает их высокую безопасность, особенно при реализации взрывозащищённых исполнений изделий;

— светодиодные осветительные приборы чрезвычайно устойчивы к ударным нагрузкам;

— светодиодные осветительные приборы ввиду использования микроэлектронной элементной базы очень надёжны: средний срок службы (50 000 часов);

— светодиодные светильники имеют хорошие массо-габаритные показатели, что обуславливает удобство их монтажа и обслуживания;

— светодиодные осветительные приборы не содержат в себе вредных веществ и не требуют специальных условий по утилизации.

Кроме того, благодаря высокой светоотдаче, светодиодным портативным фонарям требуется аккумуляторная батарея существенно меньшей ёмкости по сравнению с лампой накаливания, а с той же батареей они работают значительно дольше, что важно при возникновении чрезвычайных ситуаций.

— Каким образом изготавливают светодиоды? Какие материалы используют?

— Производство светодиодов — это сложный, многостадийный технологический процесс, характеризующийся высокой степенью автоматизации всех операций и сведения человеческого фактора к минимуму.

Кроме того, все этапы процесса производства сопровождаются соответствующими контрольными операциями с итоговым 100% автоматическим выходным контролем.
Блок-схема производственного процесса, отражающая все технологические операции, представлена на рисунке (см. стр. 132, — прим. редакции).

Конструкцию светодиода условно можно разделить на две части: светодиодный чип и корпус. Чип (сердце светодиода) представляет собой подложку из монокристаллического оксида алюминия или иного материала, на который нанесены тонкие эпитаксиальные слои нитрида галлия с легирующими примесями, образующие так называемый гетеропереход, в котором электрическая энергия превращается в свет.

Корпус светодиода, в зависимости от типа и мощности светодиода, изготавливают из керамики, алюминия или пластика. Сверху светодиодный чип покрыт люминофором, который поглощает часть синего излучения чипа и превращает его белый свет.

— Существуют ли они во взрывозащищённом исполнении?

— Сам светодиод, как и любой другой источник света, не является взрывозащищённым элементом, но изделия на их основе — светильники — целиком и полностью соответствуют требованиям ТР ТС 012/2011 «О без опасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».

— Какая экономическая целесообразность использования светодиодных светильников?

— Ответить на этот вопрос проще всего, сравнивая традиционный — ламповый — осветительный прибор и аналогичный ему по выполняемой светотехнической функции светодиодный светильник.

Наиболее распространённым ламповым светильником для освещения взрывоопасных зон промышленных объектов, имеющих категории взрывоопасности В-Iа, В-Iб и В-Iг по ПУЭ, и видом взрывозащиты d по ГОСТ Р 52350.0-2005 является светильник ВЗГ-200.

Его потребляемая мощность составляет порядка 200 Вт при испускаемом световом потоке порядка 2 200 лм.

Светодиодный аналог данного светильника, например, ТИС-32, выпускаемый нашим производственным комплексом, характеризуется потребляемой мощностью 32 Вт при величине светового потока порядка 2 600 лм.

Таким образом, экономия при эксплуатации составит более шести раз, а с учётом существенно большего срока службы, подкреплённого пятилетней гарантией, светодиодный светильник, например, ТИС-32 илиего более современная модификация — ТИС-42 (вид взрывозащиты — m), рассчитанная, в том числе, на эксплуатацию при температуре окружающей среды до +70 °С, делает светодиодный осветительный прибор бесспорно экономически привлекательным и выгодным.

— Какой у них срок эксплуатации? Каким образом можно заменить потухнувший светодиод?

— Срок эксплуатации составляет 50-100 тысяч часов. У производителей, которые занимаются только сборкой компонентов, без тщательного подбора и тестирования всех комплектующих на стадии разработки и серийного производства светильников срок эксплуатации может не превышать 5 000 часов.

Если светодиод вышел из строя, то, как правило, из-за этого гаснет целая светодиодная линейка (в случае последовательного подключения светодиодов) или модуль.

Ремонт или замена такого компонента светильника стоят существенно ниже, чем изделие в целом, но они достаточно сложны и требуют квалифицированного вмешательства специалистов производителя изделия.

— В какую сумму примерно клиенту обойдётся установка?

— Учитывая, что в подавляющем большинстве случаев светодиодные осветительные приборы внедряются на объектах при реконструкции, для облегчения и удешевления их монтажа конструкция осветительных приборов в части узлов крепления выполнена полностью идентично традиционным ламповым светильникам.

Поэтому монтаж светодиодного осветительного прибора обойдётся заказчику ровно в ту же сумму, которая обозначена в ГЭСНм 2001-08 «Часть 8. Электротехнические установки (редакция 2014 г.). Электротехнические установки. Государственные элементные сметные нормы» для монтажа традиционных ламповых осветительных приборов аналогичного назначения.

Конечно, фактическая стоимость монтажа осветительных приборов в большей степени зависит от конкретного объекта (высота, необходимость и трудоёмкость демонтажа старого оборудования, соответствующая замена сетей питания и тому подобное) и условий работы на нём.

Пример для оценки: при монтаже на объекте (ПАО «ППГХО») порядка 8000 штук светодиодных светильников типа ТИС-37 (исполнение РН, светильник рудничный стационарный по ГОСТ 24754-13) производства завода «Светлана-Оптоэлектроника» (группа компаний «ИНТЕР РАО Светодиодные Системы» стоимость работ по монтажу одного осветительного прибора составила около 1 200 рублей.

В конце хотелось бы подвести небольшие итоги. Светодиоды — достаточно мощный и развивающийся продукт, который в настоящее время активно применяется не только в области промышленности, но и в обыденной жизни — вывески, рекламные строки, панели, встроенные светильники привлекают внимание россиян везде.

Отечественным компаниям не стоит бояться пробовать их в работе. Именно светодиоды позволяют не только сэкономить, но и подарить долгий свет в кромешной тьме.