工程機械電氣設備自動化技術(shù)分析

孔慶波

（廣西交通運輸學校，南寧 530007）

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，工程機械設備電氣自動化技術(shù)作為工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志，正發(fā)揮著越來越重要的作用。通過自動化和智能化的方式，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動化和優(yōu)化控制，減少人為錯誤和工藝不穩(wěn)定因素的影響，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，而且對保障工程的安全、穩(wěn)定和高效運行也具有十分重要的意義。因此，基于經(jīng)濟發(fā)展的需要，分析工程機械設備電氣自動化技術(shù)勢在必行。

1 工程機械電氣設備自動化技術(shù)的應用意義

電氣工程是機械工程中的重要內(nèi)容，涉及電力系統(tǒng)運行、電力設備的設計與運行等。不斷改進和創(chuàng)新電氣工程，可以提高電氣設備的運行效率和運行狀況。工程機械設備通常在復雜的環(huán)境中使用，因此保證其運行安全非常重要。科學運用自動化技術(shù)可以實現(xiàn)對設備的實時監(jiān)控和故障檢測，準確控制和監(jiān)測工程機械設備的各個環(huán)節(jié)。實施自動化的檢測和反饋機制，可以及時發(fā)現(xiàn)并糾正生產(chǎn)中的問題，提升產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，減少事故的發(fā)生。同時，自動化技術(shù)的引入可以實現(xiàn)工程機械設備的自動化操作和控制，降低人工勞動量和成本支出，提高生產(chǎn)效率[1]。自動控制系統(tǒng)可以精確執(zhí)行指令，避免人為的誤差和延遲。自動化技術(shù)的應用可以減少人力資源和物料的浪費，加快生產(chǎn)線速度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低廢品率和維修成本。應用電氣自動化技術(shù)還可以提高工程機械設備的技術(shù)水平和競爭力，提升企業(yè)的核心競爭力和市場份額，推動產(chǎn)業(yè)向高端制造和智能化方向發(fā)展，可以說，電氣自動化技術(shù)是實現(xiàn)工程機械設備智能化的基礎(chǔ)，基于集成傳感器、數(shù)據(jù)采集和分析等技術(shù)，可以實現(xiàn)設備的智能監(jiān)控、預測維護和遠程控制，提高設備的智能化水平。

2 工程機械電氣設備自動化技術(shù)的應用現(xiàn)狀

2.1 在工程機械電氣系統(tǒng)中的控制應用

自動化技術(shù)在工程機械電氣系統(tǒng)中的控制應用主要涵蓋發(fā)動機控制、傳動系統(tǒng)控制和液壓系統(tǒng)控制等。發(fā)動機是工程機械的核心部件之一，自動化技術(shù)可以應用于發(fā)動機。實際應用中，自動化技術(shù)主要借助傳感器和控制算法，監(jiān)測和控制發(fā)動機的燃油供給、點火時機、進氣量等參數(shù)，實現(xiàn)更高的燃燒效率和低排放。自動化控制可以提供故障檢測和自適應調(diào)整功能，確保發(fā)動機正常運行和性能優(yōu)化[2]。傳動系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分，自動化技術(shù)可以應用于傳動系統(tǒng)的控制，包括變速器、離合器和傳動裝置等。通過傳感器和控制算法，可以實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的自動換擋、扭矩分配和傳動比調(diào)整，以滿足不同工況下的需求。自動化控制可以提供智能化的故障檢測和保護功能，延長傳動系統(tǒng)的壽命。工程機械中廣泛應用的液壓系統(tǒng)也可以通過自動化技術(shù)進行控制。液壓系統(tǒng)控制包括液壓泵、閥門和油缸等組件的控制，通過傳感器和控制算法可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的壓力、流量和位置的精確控制。自動化控制還可以提供故障檢測和自適應調(diào)整功能，確保液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 在工程機械電氣系統(tǒng)中的監(jiān)測應用

一方面，自動化技術(shù)可應用于工程機械電氣系統(tǒng)的狀態(tài)實時監(jiān)測。利用傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，可以獲取電氣系統(tǒng)中關(guān)鍵組件的參數(shù)，如電壓、電流、溫度等信息。這些數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中進行分析和處理，以評估電氣系統(tǒng)的性能和健康狀況。監(jiān)測電氣系統(tǒng)的狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況，預防潛在故障的發(fā)生，并提供指導進行維護和修復。

另一方面，自動化技術(shù)可以應用于工程機械電氣系統(tǒng)的故障預測和診斷。通過采集和記錄電氣系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，可以建立模型和算法來分析數(shù)據(jù)，檢測故障的早期跡象，并進行故障預測。根據(jù)預測結(jié)果做出相應的應對處理，如提醒操作員進行維護或修復工作，以避免故障的發(fā)生或縮短停機時間。此外，自動化技術(shù)可以結(jié)合人工智能等方法進行故障診斷，通過分析傳感器數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)庫識別故障原因，并提供相應的解決方案[3]。

總之，自動化技術(shù)在工程機械電氣設備狀態(tài)監(jiān)測和故障預測診斷中的應用，有助于提高工程機械電氣系統(tǒng)的可靠性、安全性和維護效率，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，避免或減少設備故障引起的停機和生產(chǎn)損失。

2.3 在工程機械電氣系統(tǒng)中的節(jié)能應用

在工程機械電氣系統(tǒng)中，自動化技術(shù)可用于系統(tǒng)運行能耗的實時監(jiān)測和分析。首先，利用傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置獲取電氣系統(tǒng)中各個設備和系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)，如電能、燃料消耗等。其次，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中進行能耗分析和評估。最后，基于能耗數(shù)據(jù)的分析結(jié)果實施能耗優(yōu)化控制策略，如調(diào)整設備運行參數(shù)、優(yōu)化負載分配和協(xié)調(diào)系統(tǒng)之間的相互作用，以減少能源的消耗。自動化技術(shù)可以結(jié)合其他節(jié)能減排技術(shù)措施，進一步提高工程機械電氣系統(tǒng)的能效。例如，采用自動化控制和智能算法可以實現(xiàn)設備的智能啟停，根據(jù)實際需要調(diào)整設備的工作狀態(tài)，避免無效運行和能源浪費[4]。自動化技術(shù)還可以應用于能量回收和再利用，如余熱利用、動能回收等，最大限度降低能源消耗?；谧詣踊刂苾?yōu)化工程機械電氣系統(tǒng)的整體設計，能夠有效減少能源損失和不必要的能耗，降低工程機械電氣系統(tǒng)的能耗和排放，提高能源利用效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護目標。

3 工程機械電氣設備自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 智能化水平不斷提高

隨著科技的不斷發(fā)展和進步，工程機械電氣設備自動化技術(shù)的智能化水平將會不斷提高。未來的工程機械電氣設備將配備更多的傳感器和感知技術(shù)，能夠更全面地感知環(huán)境和工作狀態(tài)。同時，智能算法和人工智能技術(shù)將得到廣泛應用，使設備能夠根據(jù)感知到的信息做出更智能的決策。例如，設備可以根據(jù)工況自動調(diào)整參數(shù)，進行預測性維護或故障診斷。電氣設備將具備更高級的自主操作能力，通過集成導航系統(tǒng)、自主定位技術(shù)和避障傳感器等，設備可以在復雜的工作環(huán)境中自主導航和執(zhí)行任務，工程機械電氣設備之間也可以進行協(xié)同工作，相互通信和配合來完成任務。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，工程機械電氣設備可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。利用云平臺和遠程控制系統(tǒng)，操作人員可以實時監(jiān)視設備的狀態(tài)、能耗和工作情況，并進行遠程操控和管理，全面提高設備的利用率和生產(chǎn)效率，同時減少人力資源的浪費[5]。未來的工程機械電氣設備將會更加依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化，通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習技術(shù)，設備可以學習和優(yōu)化自身的工作模式，提升性能和能效。設備制造商和運營商也可以利用大數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化設備設計和維護計劃，以提供更好的產(chǎn)品和服務。

3.2 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

未來，工程機械電氣設備自動化技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)工程機械電氣設備之間的互聯(lián)，使它們能夠相互通信、共享信息并協(xié)同工作。操作人員可以通過云平臺遠程監(jiān)控設備的狀態(tài)、運行情況和能耗等信息，及時掌握設備的運行狀況并做出相應的調(diào)整和決策。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以收集大量的設備數(shù)據(jù)，包括運行參數(shù)、傳感器數(shù)據(jù)和工作記錄等，然后傳輸?shù)皆破脚_進行集中存儲和分析。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)來識別模式、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并優(yōu)化設備的性能和能效，有助于提高設備的效率、延長使用壽命并減少能源消耗。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展應用能夠使工程機械電氣設備具備更高級的自主智能決策能力，設備可以根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，自動調(diào)整工作參數(shù)、選擇最優(yōu)方案并執(zhí)行任務。自適應控制技術(shù)也可以應用于工程機械電氣設備，使其能夠根據(jù)不同工況和需求自動調(diào)整工作模式和能耗[6]。

3.3 大力開發(fā)利用新能源

使用新能源可以降低能源消耗和減少排放，因此未來發(fā)展工程機械電氣設備自動化技術(shù)需要大力開發(fā)和利用新能源。通過混合動力系統(tǒng)、電池技術(shù)、可再生能源應用以及能源回收與再利用等手段，可以實現(xiàn)工程機械電氣設備的能耗減排和可持續(xù)發(fā)展目標?；旌蟿恿ο到y(tǒng)即將傳統(tǒng)燃油動力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)相結(jié)合而形成的混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過智能控制和優(yōu)化算法，根據(jù)具體工況和能源需求自動調(diào)整動力來源，最大限度利用可再生能源，如太陽能、風能等，并減少對化石燃料的依賴。隨著電池技術(shù)的不斷進步，工程機械電氣設備可以采用電池作為主要能源儲存裝置。電池技術(shù)的發(fā)展將使設備更加輕巧、高效，并具備更長的續(xù)航時間。同時，通過智能化的電池管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電池的充放電控制和優(yōu)化，提高能源利用效率。工程機械電氣設備還可以利用可再生能源作為主要的能源供應來源。例如，安裝太陽能板或風力發(fā)電裝置，將光能和風能轉(zhuǎn)換為電能，為設備提供動力。采用自動化技術(shù)，可以實現(xiàn)對可再生能源的智能管理和優(yōu)化利用，確保設備在不同環(huán)境條件下都能穩(wěn)定工作。

3.4 更高效的人機交互體驗

隨著智能化和自動化技術(shù)的不斷進步，工程機械電氣設備可以提供更直觀、便捷和友好的用戶界面，使操作人員能夠更輕松地與設備進行交互。傳統(tǒng)的物理按鈕和控制器可能會被更先進的觸摸屏和可視化界面取代。通過直觀的圖形界面和用戶友好的操作界面，操作人員可以更容易地了解設備狀態(tài)、參數(shù)設置和工作流程，并直接操作設備功能。借助語音和手勢識別技術(shù)，操作人員可以通過語音命令或手勢動作與設備進行交互。這種交互方式可以使操作更加自然和便捷，減少對復雜控制面板的依賴，提高操作效率。利用云平臺和遠程連接技術(shù)，操作人員可以遠程監(jiān)控和操作工程機械電氣設備，實時了解設備的狀態(tài)、運行參數(shù)和工作情況，并進行遠程控制和調(diào)整。此外，未來工程機械電氣設備將配備更智能的輔助系統(tǒng)和自動化決策功能。例如，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和算法分析，設備可以自動識別并糾正操作人員的錯誤動作，提供實時建議和優(yōu)化方案，幫助操作人員更好地完成任務。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，機械設備的種類、規(guī)模和數(shù)量逐漸增多，在生產(chǎn)過程中采用電氣工程自動化技術(shù)，可以提高生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。要想保證機械設備的安全性和穩(wěn)定性，相關(guān)技術(shù)人員應具有較高的專業(yè)技術(shù)水平和工作經(jīng)驗，還要不斷學習相關(guān)的理論知識，提高自身的專業(yè)水平，積累電氣工程自動化技術(shù)在機械設備中的使用經(jīng)驗，進而推動機械設備生產(chǎn)工作可持續(xù)開展。