探討機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

洛陽(yáng)市軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司 張進(jìn)星

隨著世界科技的高速發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速提升與電力的廣泛使用，用電的安全性問(wèn)題受到越來(lái)越多人的關(guān)注，機(jī)電一體化技術(shù)為解決這一問(wèn)題作出了貢獻(xiàn)，可以保障用電的安全性。機(jī)電一體化技術(shù)可以將電和電力系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)合起來(lái)，最后形成一個(gè)完整的機(jī)電電力系統(tǒng)。這一新型系統(tǒng)具有較高較全面的使用意義，不僅功能覆蓋面廣、使用質(zhì)量高、可靠性好，并且還能較大地減少能源的消耗使用。由于機(jī)電一體化技術(shù)不僅覆蓋了技術(shù)層面，還覆蓋了產(chǎn)品層面，因此其在電力系讓應(yīng)用方面更加廣泛。下文對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行討論敘述。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的概念及其目的意義

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)的概念

機(jī)電一體化技術(shù)，即在運(yùn)用之中能夠結(jié)合電子信息技術(shù)并與機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合的一門技術(shù)。機(jī)電一體化又稱為機(jī)械電子工程，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的一種，其將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行巧妙地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中的高科技技術(shù)，現(xiàn)階段的自動(dòng)生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備幾乎是機(jī)電一體化的產(chǎn)物[1]。機(jī)電一體化技術(shù)可較大提高機(jī)械設(shè)備的工作效率，極大地解放勞動(dòng)力，其應(yīng)用范圍廣，通過(guò)比較全面的系統(tǒng)功能，讓性能變得更加安全，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)的目的意義

和傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備不同的是，機(jī)電一體化設(shè)備擁有功能多、應(yīng)用廣泛以及可提高使用精度和安全性能、可靠性能，同時(shí)操作便捷、柔韌性高、提高生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)融合了電腦技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、伺服技術(shù)與傳感技術(shù)，促進(jìn)電力系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)智能化與數(shù)字化。其減少了傳動(dòng)部件，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，使因機(jī)械配合與受力變形產(chǎn)生的誤差大大減少。除此之外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還具有主動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)診斷與保護(hù)等功能，能夠避免對(duì)人類生命健康的威脅與設(shè)備損壞的可能[2]。研究機(jī)電一體化對(duì)提高電力行業(yè)的工作質(zhì)量與生產(chǎn)能力有非常重要的意義。

2 電力行業(yè)的發(fā)展情況

電力行業(yè)的發(fā)展對(duì)于一個(gè)國(guó)家的國(guó)計(jì)民生具有重要的意義，密切聯(lián)系著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步起著較大的推動(dòng)作用?，F(xiàn)今的自動(dòng)化設(shè)備雖使用較多，但由于受到環(huán)保與節(jié)能因素的限制，電力行業(yè)建設(shè)減緩。電力行業(yè)主要包括火電、水電、核電、風(fēng)電及生物發(fā)電等。由于機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，清潔能源的使用占比在近年來(lái)呈快速上漲的趨勢(shì)，水電和新能源各占一半，預(yù)計(jì)接下來(lái)還會(huì)保持持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)[3]。所以，目前來(lái)看極有可能會(huì)面臨機(jī)電一體化技術(shù)無(wú)法滿足之后電力行業(yè)發(fā)展所需。因此，進(jìn)一步研究機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與面臨的難題

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

面對(duì)現(xiàn)階段電力行業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)還遠(yuǎn)達(dá)不到其所要求的結(jié)果，尤其是現(xiàn)在社會(huì)對(duì)于低碳理念的思想加強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)保問(wèn)題，對(duì)于智能化、數(shù)字化與人性化的要求更高。因此，可以說(shuō)目前機(jī)電一體化技術(shù)在此行業(yè)處于一個(gè)瓶頸期。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)面臨的難題

目前，機(jī)電一體化技術(shù)所面臨的難題主要是無(wú)法將此技術(shù)百分之百地投入電力行業(yè)中，導(dǎo)致電力行業(yè)需求大于供應(yīng)。雖然機(jī)電一體化在人工智能、電子信息工程、電氣及其自動(dòng)化等方面都有投入，但是在電力方面仍是短板。機(jī)電一體化一些優(yōu)秀的性能在電力方面無(wú)法很好地展現(xiàn)，相關(guān)研究人員對(duì)于這方面的研究也還處于初級(jí)階段，沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)可以參考也是其面臨的難題之一。

4 機(jī)電一體化在電力行業(yè)多方面的應(yīng)用

4.1 在水電站設(shè)備方面的應(yīng)用

4.1.1 水電站水文水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)

水文監(jiān)測(cè)、消防用水和技術(shù)供排水三個(gè)重要部分共同組成了水電站中的水文水系統(tǒng)。水文監(jiān)測(cè)主要是測(cè)量水電站的上下游水位，使用投入式液壓計(jì)，測(cè)量出數(shù)據(jù)后通過(guò)液位變送器傳送到數(shù)據(jù)解析控制器。除此之外，壓力測(cè)量管道也起到傳送數(shù)據(jù)的作用，其和壓力變通器相連，所測(cè)量出的數(shù)據(jù)信息通過(guò)壓力變通器傳送到數(shù)據(jù)解析控制室。全廠滲漏排水系統(tǒng)和供排水系統(tǒng)兩個(gè)部分共同組成了機(jī)組運(yùn)行的技術(shù)供排水測(cè)控系統(tǒng)，而液位變化測(cè)控系統(tǒng)和水泵自動(dòng)啟停控制系統(tǒng)兩個(gè)部分又共同組成了全廠滲漏排水系統(tǒng)。安裝在集水井上的是液位控制系統(tǒng)，會(huì)通過(guò)多接點(diǎn)浮球水位測(cè)量?jī)x來(lái)進(jìn)行測(cè)控，其中浮球起主要作用，會(huì)在經(jīng)過(guò)一個(gè)位置的時(shí)候發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過(guò)不一樣的位置時(shí)會(huì)發(fā)出不同的信號(hào)，水泵啟停控制系統(tǒng)最后會(huì)接收這些信號(hào)并進(jìn)行分析做出判斷結(jié)果，如果所得信息數(shù)據(jù)與原本預(yù)期所定數(shù)據(jù)沒(méi)有差異，那么就沒(méi)有問(wèn)題，如果所得有差異，那么就會(huì)立刻停止水泵的運(yùn)行。

除此之外，還會(huì)安裝投入式液位變送器來(lái)避免造成損失，變送器的作用是及時(shí)傳送信息數(shù)據(jù)到控制器提供給信息數(shù)據(jù)處理的工作人員，這樣如果水泵自動(dòng)啟停系統(tǒng)發(fā)生故障沒(méi)有辦法及時(shí)處理信息數(shù)據(jù)，就可以通過(guò)人為方法停止水泵[4]。供排水系統(tǒng)的測(cè)控壓力是由電接點(diǎn)壓力表來(lái)控制的，被安裝在管道上，除此之外還有管道式流量測(cè)控儀也安裝在上面，其作用是用來(lái)測(cè)量流量，這兩種設(shè)備測(cè)量出的信息數(shù)據(jù)最后也都會(huì)通過(guò)變送器送到控制室，接著工作人員會(huì)通過(guò)查看這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷水系統(tǒng)運(yùn)行是否有錯(cuò)誤。水電站還會(huì)配有消防系統(tǒng)，主要由水系消防系統(tǒng)和氣體消防系統(tǒng)兩個(gè)部分組成，水系消防系統(tǒng)主要是用于主變壓器和機(jī)組定子的消防，當(dāng)有危險(xiǎn)需要消防時(shí)會(huì)通過(guò)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)控制消防水泵的啟動(dòng)與停止。以上，是機(jī)電一體化監(jiān)測(cè)水電站水文水系統(tǒng)的過(guò)程。

4.1.2 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)

機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控主要有各部的軸承溫度、冷卻油槽油位、冷卻油溫度以及機(jī)組轉(zhuǎn)速等方面。機(jī)組各部的軸承溫度會(huì)通過(guò)熱鉑電阻來(lái)測(cè)量，測(cè)量出的溫度數(shù)據(jù)會(huì)由自動(dòng)控制系統(tǒng)與原本預(yù)期所定溫度進(jìn)行比較，如果此刻溫度超過(guò)了預(yù)期所定溫度，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)，然后工作人員就可以根據(jù)此刻溫度來(lái)判斷作出行動(dòng)，選擇降低溫度或者迅速停止機(jī)組運(yùn)行。冷卻油位的監(jiān)測(cè)主要由冷卻油槽油位來(lái)進(jìn)行，其需要使用油位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

油位計(jì)有兩種，分別是機(jī)械的油位計(jì)和磁翻轉(zhuǎn)油位計(jì)，通過(guò)油位計(jì)上的電子接點(diǎn)可以測(cè)量油位是否處于正常范圍以內(nèi)，當(dāng)然如果油位不在原本預(yù)定位置，那么自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)自動(dòng)報(bào)警告知工作人員油位異常狀況，以便于采取措施解決問(wèn)題。機(jī)組轉(zhuǎn)速是通過(guò)機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)的，其會(huì)使用旋轉(zhuǎn)編碼轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，如果機(jī)組轉(zhuǎn)速上升影響了PLC微機(jī)調(diào)速器，使其轉(zhuǎn)速不能調(diào)整到所需轉(zhuǎn)速，此時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)會(huì)收到指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)甚至停機(jī)處理。

4.1.3 壓縮空氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制

水電站運(yùn)行機(jī)組壓縮空氣系統(tǒng)起到了提供運(yùn)輸空氣的這一作用。除此之外，壓縮空氣系統(tǒng)的使用還需要安全保護(hù)措施，所以會(huì)安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)、壓力變送器和電接點(diǎn)壓力表等儀器設(shè)備來(lái)保證壓縮空氣系統(tǒng)的安全使用。壓力變送器和電接點(diǎn)壓力表起到的是一個(gè)檢測(cè)信息數(shù)據(jù)的作用，而自動(dòng)控制系統(tǒng)起到的是一個(gè)傳送信息數(shù)據(jù)的作用，其中會(huì)有一個(gè)空氣壓縮機(jī)起到一個(gè)橋梁作用，如果此刻的壓力值超過(guò)了額定壓力值，那么該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)壓縮機(jī)直到壓力值降到額定壓力值以內(nèi)。

4.1.4 PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制

PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的主要核心系統(tǒng)，是水電站機(jī)電一體化技術(shù)使用最多的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)完美地適用于水電工程，如靈敏度高以及可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)可以讓水電機(jī)組更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以測(cè)量機(jī)組發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作頻率，而且可以在收到相應(yīng)指令后，增大或者減小水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開(kāi)度[5]。該系統(tǒng)擁有機(jī)械液壓裝置，此裝置是一個(gè)動(dòng)力裝置，機(jī)械液壓裝置的動(dòng)力源可以控制齒輪油泵的啟停，其工作壓力要保持在安全范圍之內(nèi)。

4.2 水電工程中機(jī)電一體化集成

在水電站工作運(yùn)行過(guò)程中，以上這些系統(tǒng)相互聯(lián)系、緊密結(jié)合，共同組成了一個(gè)不可分割的整體，共同維護(hù)水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。這些系統(tǒng)各自負(fù)責(zé)自己的工作領(lǐng)域，看似毫不相關(guān)，實(shí)則牽一發(fā)而動(dòng)全身，無(wú)論是哪一個(gè)系統(tǒng)出了問(wèn)題，整個(gè)大系統(tǒng)就會(huì)受到影響。所以，無(wú)論是哪一個(gè)部分都是不可或缺的。

4.3 在輸電方面的應(yīng)用

在此方面，機(jī)電一體化技術(shù)可以充分發(fā)揮其靈活性高、容量大及易調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)。不僅僅有益于近距離輸電，在遠(yuǎn)距離輸電方面也絲毫不輸。應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以高效控制停運(yùn)問(wèn)題，極大地提高了電能傳輸質(zhì)量與效率。目前，我國(guó)在推廣柔性交流輸電技術(shù)，其可以結(jié)合多種高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)以及各項(xiàng)指標(biāo)的高效率管控，可極大地減少此過(guò)程能源損耗問(wèn)題，優(yōu)化輸電環(huán)節(jié)。

4.4 在節(jié)能方面的應(yīng)用

工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠做到節(jié)能的效果。眾所周知，由于大量的機(jī)械設(shè)備都是處于超載狀態(tài)或者是未達(dá)到額定功率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，導(dǎo)致浪費(fèi)了很多的資源，因此傳統(tǒng)的工程機(jī)械工作需要大量的資源作為基礎(chǔ)。但是隨著機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，這些問(wèn)題都能夠得到較好的解決，機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，避免了資源浪費(fèi)的問(wèn)題。

4.5 在配電方面的應(yīng)用

配電工作可以說(shuō)是電力使用的最后一項(xiàng)流程，而機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于這一工作內(nèi)容也起著較大的作用，可以直接影響用電的質(zhì)量性問(wèn)題。當(dāng)然，在配電工作進(jìn)程中，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。首先，配電過(guò)程會(huì)使用到多種相關(guān)設(shè)備，所以在進(jìn)行配電工作之前，要保證所有即將工作的設(shè)備沒(méi)有故障，能夠正常運(yùn)行。因此，這就需要工作人員提前檢查好相關(guān)設(shè)備，務(wù)必要做到謹(jǐn)慎小心，沒(méi)有任何安全性問(wèn)題，還需要定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以此來(lái)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，避免電線短路狀況的發(fā)生，保證各項(xiàng)工作有序進(jìn)行。其次，要做好信息數(shù)據(jù)的上傳工作，能夠保證配電工作的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳遞給上級(jí)部門，做好這方面的監(jiān)督促進(jìn)工作。

5 結(jié)論

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用廣泛，極大地提高了電力行業(yè)工作的穩(wěn)定性、高效性與安全性。因此，需要廣大工作人員提高自身綜合素質(zhì)，以便于投身更多應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的行業(yè)中去。相信，我國(guó)一定會(huì)越來(lái)越多地運(yùn)用這一技術(shù)，早日實(shí)現(xiàn)更多行業(yè)的智能化、數(shù)字化與人性化，更進(jìn)一步地促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與繁榮。