火电厂烟囱障碍灯的设计方法

国际民用航空组织在其附件14机场设计手册中, 给出了障碍灯的定义及要求。本文根据ICAO相关规定, 与国内发电厂照明设计规定GB50051—2002《烟囱设计规范》[2]及DL/T 5390—2014《发电厂和变电站照明设计技术规定规范》[3]相对比, 深化常规火电厂烟囱障碍灯设计, 通过引用工程实例, 给出发电厂烟囱障碍照明设计的最优方案。
1 相关概念及特性
障碍灯分低光强、中光强、高光强3种。 1.1 低光强障碍灯
低光强障碍灯分A、B、C、D 4种类型, 分别为红色恒光灯 (A型和B型) 、蓝色/黄色 (C型) 闪光灯、黄色 (D型) 闪光灯。
A型和B型障碍灯安装在固定物体上, 且光强应在附近灯光和正常背景的照度下保证其明显;C型障碍灯适用于应急和保安用的车辆上或其他移动物体上;D型障碍灯适用于引导车辆。
1.2 中光强障碍灯
中光强障碍灯分A、B、C 3种类型, 为白色闪光灯 (A型) 、红色闪光灯 (B型) 、红色恒光灯 (C型) 。
A型和B型障碍灯晚间运行, 闪光频率在20~60次/min, 闪光的有效光强≥2 000 cd±25%。适用于发电厂烟囱、冷却塔等障碍照明。
1.3 高光强障碍灯
高光强障碍灯分A、B两种类型, 为白色闪光灯。
A型和B型障碍灯全天候运行, 闪光频率在40~60次/min, 闪光的有效光强随背景亮度自动改变光强闪光, 白天应为200 000 cd, 黄昏或黎明为20 000 cd, 夜间为2 000 cd。适用于发电厂烟囱、冷却塔等的障碍照明, 也适用于架空线路、电缆等杆塔上的障碍照明。
1.4 各种障碍灯的特性 (表1)
表1 障碍灯的特性     下载原表
表1 障碍灯的特性
2 火电厂烟囱障碍灯的设计方法
2.1 设计范围
发电厂, 尤其火力发电厂, 烟囱、冷却水塔、通信微波天线塔等高耸构筑物[4], 这些可能影响航空飞行器安全的构筑物, 应设置航空障碍灯和标志, 装设原则如下。
a.在民用机场净空保护区域内的建筑物和构筑物应设航空障碍标志灯。
b.在民用机场净空保护区域外, 但在民用机场进行管制区域内, 高出地面达150 m及上建筑物和构筑物应装设航空障碍灯。
c.在建有高架直升机停机坪的城市中, 有可能影响飞行安全的建筑物和构筑物应装设航空障碍灯。
烟囱是发电厂内最高的构筑物, 也是发电厂最有可能影响到航空飞行器安全的构筑物。合理的烟囱障碍灯设计, 不仅能在夜间标识出烟囱的大概轮廓, 也能在白昼雾天等恶劣天气标识出烟囱轮廓, 对飞机驾驶员起到警示作用, 避免意外发生。较为全面的烟囱障碍灯设计范围, 包括各层烟囱平台的障碍灯平断面布置图、障碍灯光源选型、电线选型、自动控制器选型、供电方式等。
2.2 灯具选型
结合火电厂烟囱的高度和结构特点, 烟囱障碍灯一般有以下几种灯具选型。
a.当烟囱高度小于45 m时, 选用A型或B型低光强障碍灯照明, 并仅在顶层布灯。
b.当烟囱高度大于45 m小于150 m时, 增加中间灯, 可单独使用A型、B型和C型中光强障碍灯或B型中光强与B型低光强组合使用。
c.当烟囱高度大于150 m时, 应采用双障碍灯系统, 由在全天使用的A型高光强障碍灯和在夜间使用的B型中光强障碍灯组成。
2.3 布置方式
a.烟囱顶层障碍灯应尽可能靠近顶端布置, 显示出烟囱相对于周围建筑物的最高点, 但也不能过近, 使其受烟雾污染降至最低, 宜设在顶端以下1.5~3 m范围内;高度超过150 m的烟囱可设在烟囱顶端以下7.5 m范围内。
b.当用A型中光强障碍灯时, 如烟囱比周围建筑物高出105 m以上时, 须增加中间灯, 且中间灯在烟囱顶部灯和周围建筑物顶部间以不大于105m等间距设置。
c.当用B型或C型中光强障碍灯时, 如烟囱比周围建筑物高出45 m以上时, 须增加中间灯, 且中间灯在烟囱顶部灯与周围建筑物顶部间以不大于52 m等间距设置。
d.当用A型高光强障碍灯时, 须将障碍灯以不大于105 m的间隔均匀布置在烟囱顶部灯与地面之间。
e.烟囱每层障碍灯的数量, 一般根据每层的外径确定:外径不大于6 m时, 每层设3个障碍灯;外径超过6 m但不大于30 m时, 每层设4个障碍灯;外径超过30 m时, 每层设6个障碍灯。
2.4 供电方式
烟囱障碍灯, 一般由保安电源供电, 在全厂失电时障碍灯仍能正常工作, 起到对飞机驾驶员的警示作用;如无条件由保安供电, 可由就近可靠的低压配电柜供电。障碍灯可由布置在室内的光电自动控制装置实现启停控制, 该装置一般有配套的光控探头安装在室外与自然光线亮度基本一致的地方。
3 发电厂障碍灯设计示例
如图1所示, 某涉外工程, 烟囱为双内筒设计, 高度208 m, 最大基础外径28.2 m, 顶部外径11.4 m, 烟囱高出周围建筑物顶端 (60 m) 约148 m。
依据烟囱结构特点及所在位置, 可选用高光强A型障碍灯与中光强B型障碍灯组合构成烟囱障碍照明。
烟囱顶部高光强A型障碍灯布置在203 m, 该层共设4个障碍灯。因烟囱未刷标志漆, 借助烟囱平台, 在高度135 m处, 增设1层4个高光强A型障碍灯。
图1 发电厂烟囱障碍灯布置图
图1 发电厂烟囱障碍灯布置图   下载原图
在上述2层高光强A型障碍灯之间, 160 m平台处, 增设1层4个中光强B型障碍灯。
由于135 m高光强A型障碍灯仍高出周围建筑物约75 m, 须以不大于52 m的间距增设中光强B型障碍灯, 因此分别在85 m、65 m层平台, 各增设4个中光强B型障碍灯。
障碍灯的电源, 引自主厂房的保安MCC配电柜。
4结束语
发电厂烟囱障碍灯的设计是火电厂设计的一项重要内容。本文借鉴涉外火电工程及建筑设计中的成功经验[5], 参考ICAO国际航空组织规定和国标, 将航空障碍的的设计方法进行细化, 给出了工程应用举例, 对火电厂烟囱障碍灯的设计具有一定意义。