電氣自動化中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

容小敏

摘要：能源問題是當(dāng)前世界經(jīng)濟發(fā)展所面臨的共同問題，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，對能源的需求也不斷增加，但是由于對能源的不合理利用和開發(fā)等，造成全球性能源短缺問題發(fā)生，對世界經(jīng)濟發(fā)展都存在著較大的不利影響。針對這一情況，為促進社會經(jīng)濟與能源節(jié)約的同步發(fā)展，節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)前世界經(jīng)濟發(fā)展的重要主題。因此，在電氣自動化設(shè)計中采用節(jié)能技術(shù)，以促進電氣自動化設(shè)計的節(jié)能效益提升，具有十分積極的作用和意義。本文就對電氣自動化中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)方面進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;節(jié)能技術(shù);應(yīng)用

1電氣自動化及其節(jié)能設(shè)計的意義分析

1.1電氣自動化及其特點分析

電氣自動化在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用實現(xiàn)，不僅促進了其工作效率的有效提升，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)運行成本的降低控制，而且在改善人們工作環(huán)境以及確保其工作安全等方面都有起到了非常積極的作用。需要注意的是，結(jié)合電氣自動化工程實際情況，其本身不僅具有技術(shù)融合程度高的特征，還具備技術(shù)實用性較強的突出特色。其中，電氣自動化的技術(shù)融合程度較高表現(xiàn)為電氣工程自動化設(shè)計中，不僅需要以計算機信息技術(shù)為基礎(chǔ)，并且還牽涉到電力電子技術(shù)以及機械自動化技術(shù)等多種高新技術(shù)的支持，是在上述各種技術(shù)手段的綜合運用下實現(xiàn)電氣自動化設(shè)計與運行使用;此外，在國內(nèi)工業(yè)化建設(shè)與發(fā)展的推動下，隨著全面電氣自動化時代的到來以及科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，對電氣自動化設(shè)計的技術(shù)要求也不斷提高，需要在對電氣自動化設(shè)計應(yīng)用技術(shù)知識的領(lǐng)域范圍進行進一步擴大基礎(chǔ)上，才能夠滿足其不斷提高的設(shè)計要求，進而促進電氣自動化的進一步發(fā)展和提升。

電氣自動化的技術(shù)實用性較強特點表現(xiàn)為當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境與條件下，隨著自動化在各領(lǐng)域的應(yīng)用實現(xiàn)，受電氣自動化本身的實用性較強特點影響，在電氣自動化設(shè)計中就是以電氣工程和自動化技術(shù)為主，并且電氣自動化也逐漸成為當(dāng)前社會工業(yè)的主要發(fā)展模式，以技術(shù)控制領(lǐng)域中對電氣工程及其自動化的應(yīng)用最為廣泛和普遍，通過電氣自動化設(shè)計來實現(xiàn)其有關(guān)設(shè)備的調(diào)試與協(xié)同運行實現(xiàn)，從而形成更加科學(xué)與合理的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，為企業(yè)生產(chǎn)效率提升和工業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展提供支持。因此，可以說電氣自動化具有技術(shù)實用性較強的特點。

1.2電氣自動化節(jié)能設(shè)計的意義分析

綠色環(huán)保與節(jié)能是當(dāng)前社會發(fā)展的主要課題，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在一定程度上推動了電氣自動化工程的進步，同時也推動了電氣工程領(lǐng)域節(jié)能減排工作的進一步發(fā)展，而節(jié)能減排也是電氣自動化設(shè)計未來發(fā)展的主要趨勢。由于電氣自動化工程與人類生活密切相關(guān)，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展推動下，電氣自動化在社會各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用越來越廣泛，電氣自動化節(jié)能設(shè)計也成為我國高新技術(shù)領(lǐng)域研究的重要一部分，其在社會發(fā)展中的地位和影響也日益突出。結(jié)合電氣自動化發(fā)展及其節(jié)能設(shè)計的實際情況，首先，電氣自動化節(jié)能設(shè)計能夠最大程度降低我國能源消耗，從而在一定程度上緩解我國當(dāng)前的能源短缺問題;其次，電氣自動化的節(jié)能設(shè)計還利于促進其人們生活質(zhì)量的提升，實現(xiàn)更加和諧、健康的生活空間創(chuàng)造，從而促進社會經(jīng)濟的健康與可持續(xù)發(fā)展，具有十分積極的作用和意義。

1.3電氣自動化與節(jié)能技術(shù)的關(guān)系

電氣自動化技術(shù)的使用范圍廣泛，不論是人們?nèi)粘５纳钣玫碾娖髟O(shè)備還是工業(yè)企業(yè)的制造類設(shè)備都需電氣自動化技術(shù)的支持。目前，電氣自動化技術(shù)發(fā)展到了一定階段，隨著大規(guī)模的制造與使用也出現(xiàn)了一些問題，比較嚴(yán)重的就是資源緊張以及電能消耗問題。

就資源緊張來說，越來越多的機器需要靠電力驅(qū)動，這給城市電網(wǎng)帶來了極大的壓力，也造成了一定程度的環(huán)境污染。其次，電氣自動化發(fā)展使得生產(chǎn)和生活用電設(shè)備使得城市電網(wǎng)系統(tǒng)不斷進行擴充，也出現(xiàn)了電能消耗等問題。以諧波為例，諧波是電力系統(tǒng)傳輸時的一種副產(chǎn)品，主要在電源、輸送電力過程以及使用電力驅(qū)動的設(shè)備時產(chǎn)生，諧波使得電力系統(tǒng)的運行受到干擾，出現(xiàn)誤判情況，尤其是類似繼電器等敏感電器元件，這種干擾尤為突出。諧波還會對電網(wǎng)的電壓產(chǎn)生消耗作用，降低電網(wǎng)電力傳輸能力，并在傳輸電力過程中消耗資源，造成浪費。另外諧波還會加速電力設(shè)備老化，增加通路的物理消耗，嚴(yán)重時會降低各類用電設(shè)備的參數(shù)和測量精確度?？偠灾?，諧波這類信號干擾問題影響電能質(zhì)量，消耗電能，是不利于資源節(jié)約的急需解決的問題。

上述這些問題的產(chǎn)生，催生了電氣自動化技術(shù)的一個新的研究方向，即電氣自動化節(jié)能技術(shù)。電氣自動化節(jié)能技術(shù)的產(chǎn)生，在一定程度上解決了資源消耗和環(huán)境污染的問題，符合我們所倡導(dǎo)的綠色發(fā)展思路。并且在未來，綠色發(fā)展的思想會越來越深入人心，各行各業(yè)的發(fā)展都需要建立在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上，電氣自動化節(jié)能技術(shù)的發(fā)展必將會做出更突出的貢獻。

2電氣自動化中節(jié)能設(shè)計原則

2.1電氣自動化中節(jié)能設(shè)計要考慮實用性

為了保證電能的合理利用，電氣自動化中節(jié)能設(shè)計要首先考慮實用性，既要保證能夠為現(xiàn)有的電氣設(shè)備正常運行提供充足的動力;為居民正常生產(chǎn)生活提供基本的電力能源，保證建筑工程中各種用電設(shè)備對于電力負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與電能供電可靠性的需求;最后，還要注意保證滿足各種電氣設(shè)備對于電力控制方式的需求，保障各種電氣設(shè)備的功能都可以得到充分的發(fā)揮，保障供電系統(tǒng)可以高效、靈活、穩(wěn)定暢通的運行。

2.2電氣自動化中節(jié)能設(shè)計要考慮安全性

安全性是各個技術(shù)應(yīng)用中不可忽略的重要因素，電氣自動化中節(jié)能設(shè)計也不例外。為了保證電氣自動化中節(jié)能設(shè)計的安全性，電氣線路之間應(yīng)當(dāng)注意保持一定的絕緣距離，注意在電氣線路的絕緣強度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定性能和各個動穩(wěn)定性能方面保留一定的裕度;保證供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)與用電設(shè)備的安全運行;同時，還要注意設(shè)置性能可靠的防雷裝置，在一些具有特殊場合的電氣設(shè)計還應(yīng)注意引入防靜電和防浪涌技術(shù);另外，根據(jù)建筑工程的實際情況判斷火災(zāi)潛在危險程度，預(yù)先設(shè)置相應(yīng)防火措施。

2.3電氣自動化中節(jié)能設(shè)計要考慮電力設(shè)備運行效率

電氣自動化中節(jié)能設(shè)計要考慮電力設(shè)備運行效率，降低電力設(shè)備運行中直接或間接損耗電能，即在滿足建筑工程對使用功能和安全性能的前提下，最大限度的降低建筑工程中電力設(shè)備對于電能的消耗。具體的，可以通過選擇電力節(jié)能設(shè)備、降低電力線路損耗、均衡負(fù)荷和補償無功等方式，提高電氣自動化系統(tǒng)中電源的有效利用率。

3電氣自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1生產(chǎn)過程中實現(xiàn)的功能單一

在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動化技術(shù)扮演著極其重要的角色，在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但是，就現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r來看，電氣自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的生產(chǎn)、制造功能仍舊比較單一。一些實際應(yīng)用場景中，自動化技術(shù)甚至僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)一兩項功能，有時甚至單個設(shè)備無法獨立完成。同時，在整個生產(chǎn)流程中，設(shè)備之間還無法實現(xiàn)信息交流，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能管理仍有難度。因此，對于工業(yè)產(chǎn)業(yè)實際應(yīng)用仍舊不便，參與工業(yè)生產(chǎn)的過程較為繁瑣，還需要技術(shù)進一步改進，使之走向成熟。

3.2生產(chǎn)過程所耗的能源較多

國家目前關(guān)于電氣自動化的研究尚未出臺統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)在利益的驅(qū)使下，容易忽視電氣自工程動化生產(chǎn)中實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。因此，缺少了節(jié)能需求的相關(guān)應(yīng)用驅(qū)動力，也很難促進電氣自動化從設(shè)計上進行節(jié)能改造，導(dǎo)致技術(shù)從源頭上就缺少實現(xiàn)的客觀條件。

3.3信息化建設(shè)不夠完善

在各行各業(yè)的發(fā)展改革中，都會依托于互聯(lián)網(wǎng)智能化發(fā)展優(yōu)勢，從而促使行業(yè)健康發(fā)展。但是，由于我國在電氣自動化方面的標(biāo)準(zhǔn)缺乏，每個企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)各有不同，導(dǎo)致企業(yè)的電氣自動化設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性不高，實現(xiàn)通過信息技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化統(tǒng)一管理的難度提高，很大程度上阻礙了行業(yè)發(fā)展。同時，信息化建設(shè)的不完善，另一方面也歸咎于我國的電氣自動化設(shè)備大多獨立完成，無法體現(xiàn)其整體性。從電氣自動化方面來看，由于電氣自動化生產(chǎn)過程中使用的主體差異，若企業(yè)需要應(yīng)用整套自動化設(shè)備，必須要到各個廠家進行采購。除此之外，還需對采購的設(shè)備進行組裝，此過程中不同設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)差異性和設(shè)計差異將會帶來極大不便，使得信息交流不穩(wěn)定，無法實現(xiàn)合理的信息化建設(shè)。

4淺析電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

4.1合理選取變壓器

電氣自動化工程設(shè)計人員要以變壓器的材料、銅材料、節(jié)能型變壓器三方面對變壓器進行選擇。首先，變壓器的材料。變壓器制作材料應(yīng)進行優(yōu)化處理和選取，秉持節(jié)約、綠色、環(huán)保理念。設(shè)計期間可將硅鋼片、銅片、絕緣性材料互相組合，在維持變壓器可發(fā)揮最大性能的前提之下進而實現(xiàn)優(yōu)秀的節(jié)能效果。其次，銅材料的選取。銅材料是一種非常適合節(jié)能電氣工程應(yīng)用的材料，銅材料對于變壓器的節(jié)能設(shè)計而言發(fā)揮著不可替代的作用。所以對于電線電柜的設(shè)計而言，要將銅材料替代傳統(tǒng)的硅材料，進而實現(xiàn)降低變壓器空載運轉(zhuǎn)期間能源損耗、節(jié)約能源的目的。最后，節(jié)能型變壓器。在科學(xué)技術(shù)的帶動之下，電氣發(fā)展市場之中已經(jīng)出現(xiàn)許多專項節(jié)能型變壓器。所以在電氣自動化工程設(shè)計工作開展期間，工作人員要優(yōu)先選取節(jié)能型變壓器。當(dāng)前市場中廣泛應(yīng)用的S10或S11型號的節(jié)能型變壓器兼具普通變壓器的優(yōu)點，同時具有較強的節(jié)能效果。此外在應(yīng)用節(jié)能型變壓器期間，要保障接線方式的正確性，使其可充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用;盡量避免變壓器長期處于超載運轉(zhuǎn)的情況之下，杜絕出現(xiàn)能源浪費、變壓器損耗等問題。

4.2降低電能源的傳輸損耗

電能在傳輸期間由于受電線電阻的影響，通常會出現(xiàn)相應(yīng)的磨損，即常說的線損。此時需要對線損進行有效控制，這是維持電氣節(jié)約能源的關(guān)鍵所在。對于電氣設(shè)計工作人員來說，要采取相應(yīng)的舉措減少電線的電阻。首先，在選擇電線時要在性能角度進行考慮，選擇傳輸力強的電線電纜，減少電能傳輸期間出現(xiàn)的損耗情況。其次，要合理選取電力傳輸?shù)募茉O(shè)線路。在鋪設(shè)線路期間盡可能的直線敷設(shè)，以縮短電線的輻射長度。再次，要選取可保障變壓器靠近負(fù)荷集中的工作區(qū)域，以縮短供電的運行路程。最后，要選擇橫截面大的電線電纜，以減少線路的電阻值，由此可實現(xiàn)節(jié)能效果。

4.3提升電力運輸系統(tǒng)的無功功率設(shè)備

無功功率設(shè)備是電氣自動化設(shè)備正常運行過程中必不可少的供配電設(shè)備，但是無功功率在正常運行過程對電力線路的損耗非常大，不僅降低了整個配電電網(wǎng)的供電電壓，還影響到配電電網(wǎng)的電能傳輸質(zhì)量，對配電電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生不良影響。因此，為了在保證無功功率設(shè)備平衡運行的基礎(chǔ)上，有效降低電力線路的損耗，需要篩選出相應(yīng)的電容器裝置，作為無功功率設(shè)備的補償裝置，進而有效提高配電電網(wǎng)運行能力，提高配電電網(wǎng)的電能傳輸質(zhì)量。

無功功率補償裝置的安裝需要滿足以下要求：首先，要選擇合適的電容器作為補償裝置，在確定電容器的實際數(shù)據(jù)之后，根據(jù)所選電容器的實際容量進行數(shù)據(jù)記錄，例如：電壓數(shù)據(jù)、最終目標(biāo)功率值所能承受負(fù)荷的數(shù)據(jù);其次，要注意調(diào)節(jié)電容器的平滑度和電容器適應(yīng)范圍的實際廣度，算出電容器能夠?qū)崿F(xiàn)的最優(yōu)補償效果，再具體運用在模糊集合的模式之中，該模式由電容器和該電容器所結(jié)合的補償電容組構(gòu)成，該模式中包括開關(guān)的投切形式、分擔(dān)形式、不同編碼的設(shè)置和比例分配等等。

4.4采用高頻技術(shù)

高頻技術(shù)作為一種高新節(jié)能技術(shù)是基于傳統(tǒng)的變頻技術(shù)來進行展開的，高頻技術(shù)可以充分利用能源和材料，事實上，在進行相關(guān)的實驗分析過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)電氣產(chǎn)品的變壓器、電感、電容的體積重量與電源頻率的平方根成反比。于是在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員實現(xiàn)了對電力設(shè)備進行運行頻率調(diào)整的技術(shù)。一般來說，當(dāng)工頻從80hz增加到20khz時，電氣設(shè)備的體積重量會呈現(xiàn)出下降趨勢，下降幅度在5%到10%之間。為此，技術(shù)人員需要積極開展電源的改進工作，實現(xiàn)節(jié)能降耗，最低能夠節(jié)能30%。由此可知，高頻技術(shù)的推廣應(yīng)用可以較大限度地利用電能，且其運行效果優(yōu)于變頻技術(shù)。

4.5源濾波器的應(yīng)用

通常在電氣設(shè)備的日常使用中，會不可避免地出現(xiàn)諧波現(xiàn)象，高頻電網(wǎng)出現(xiàn)諧波時會導(dǎo)致電壓波動的情況產(chǎn)生，對范圍內(nèi)電氣設(shè)備的正常運作和使用造成較大的影響，進而影響到電氣設(shè)備的使用安全，故需要對設(shè)備加裝源濾波器來避免諧波對設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。但該種設(shè)備有著價格高的特點，需要相關(guān)單位對其進行酌情采用。

5電氣自動化節(jié)能技術(shù)的實際應(yīng)用

5.1熱泵技術(shù)的應(yīng)用

在建筑供暖和制冷方面，為實現(xiàn)建筑節(jié)能，可以采用熱泵技術(shù)實現(xiàn)地面建筑溫度調(diào)節(jié)，將地球淺層溫度與地面建筑溫度聯(lián)系在一起。利用埋管式熱泵系統(tǒng)，將水當(dāng)成是冷熱量載體，利用土壤中埋設(shè)的換熱管道使水在熱泵機組內(nèi)循環(huán)流動，可以實現(xiàn)設(shè)備與土壤的熱交換，為建筑提供冷熱源。實際應(yīng)用該技術(shù)，需要采用狀態(tài)信號控制法實現(xiàn)熱泵設(shè)備自動化控制，通過控制循環(huán)水需求量實現(xiàn)建筑節(jié)能控制。利用DDC，可以進行熱泵機組各支路電磁閥信號采集，確定熱泵使用率和循環(huán)水系統(tǒng)的輸送流量。在循環(huán)水總管上安裝流量傳感器采集供水量信號，比較實際流量和系統(tǒng)總輸送流量，可以通過參數(shù)設(shè)定實現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使機組達到需求流量，實現(xiàn)熱泵設(shè)備的高精度控制。在實際進行技術(shù)應(yīng)用時，可以采用PID閉環(huán)控制方式，利用控制器進行編程和參數(shù)設(shè)定后，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域反饋值實現(xiàn)循環(huán)調(diào)節(jié)。根據(jù)機組運行時間記錄，在啟動階段進行運行時間少的機組安排，可以加強系統(tǒng)平衡控制閥調(diào)節(jié)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，使機組使用壽命得到延長。或制冷器電動調(diào)節(jié)閥的閥門開度。針對新風(fēng)，同樣需要實現(xiàn)溫度檢測，實現(xiàn)新風(fēng)和回風(fēng)的焓值比例計算，實現(xiàn)新風(fēng)和回風(fēng)風(fēng)閥調(diào)節(jié)。利用壓差開關(guān)，能夠?qū)︼L(fēng)機啟停狀態(tài)進行檢測，在風(fēng)機前后壓差達到設(shè)定值后調(diào)動自動控制程序。如果壓差過低，系統(tǒng)會實現(xiàn)連鎖控制，即在風(fēng)閥與水閥連鎖的情況下，使風(fēng)機停止運行。

5.2照明節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

照明系統(tǒng)能耗同樣較多，在照明節(jié)能控制方面需要實現(xiàn)大量照明設(shè)備的串聯(lián)，加強照明參數(shù)輸入和輸出控制，利用集成控制裝置實現(xiàn)照明自動化控制，減少系統(tǒng)能源消耗。具體來講，就是可以根據(jù)室內(nèi)桌面光照度作為輸入?yún)?shù)，根據(jù)設(shè)定值實現(xiàn)照明設(shè)備的節(jié)能控制。按照國家規(guī)定，室內(nèi)辦公桌面照度應(yīng)達到300lx。在實際進行照明設(shè)備節(jié)能控制時，還要結(jié)合照明區(qū)域?qū)崿F(xiàn)照度控制。光照度設(shè)定值應(yīng)為自然光與人工照明的合成結(jié)果，利用傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)自然光照度值的檢測，然后結(jié)合設(shè)定值進行實際人工照度值的計算，得到控制器輸出控制信號。采用自動化系統(tǒng)，能夠?qū)Ω髡彰鳠艟吡炼冗M行調(diào)節(jié)，并且能夠加強燈具的監(jiān)控管理，因此能夠節(jié)省約30%的燈具用電量。采用該技術(shù)，可以實現(xiàn)照明系統(tǒng)多線路電源開關(guān)集成管理，借助公共通信線路實現(xiàn)信息傳輸，因此能夠使照明系統(tǒng)得到統(tǒng)一管理。

結(jié)語

電氣自動化技術(shù)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，而現(xiàn)代社會城市化和工業(yè)化不斷推進使得資源消耗嚴(yán)重，各種能源短缺，電氣自動化技術(shù)的節(jié)能化是現(xiàn)階段社會發(fā)展的必然要求，但是在電氣自動化中節(jié)能技術(shù)具體方面的研究還是存在很多問題，還需要相關(guān)電氣自動化技術(shù)人員的繼續(xù)努力，共同推動電氣自動化中節(jié)能技術(shù)的繼續(xù)向前發(fā)展，才能夠保障節(jié)能技術(shù)用于電氣自動化之中，切實降低電氣自動化的能耗。

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