電氣自動化節(jié)能技術(shù)研討

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一、自動化控制與節(jié)能技術(shù)

信息技術(shù)的快速發(fā)展助推了電氣自動化控制系統(tǒng)性能的提高，形成了一套全新的控制技術(shù)理論系統(tǒng)，在充分利用電能對用電設(shè)備有效控制，提高電能效率節(jié)能方面有了較大發(fā)展。從人們?nèi)粘Ｉ钣秒娫O(shè)備到工廠企業(yè)的生產(chǎn)加工機械設(shè)備等都離不開電氣自動化控制技術(shù)。這些用電設(shè)備的控制系統(tǒng)都是使用電氣自動化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和生成的，如冰箱、全自動洗衣機、空調(diào)等。這些設(shè)備利用全新的技術(shù)控制系統(tǒng)，在給人們的生活帶來便利的同時，也提高了電能的實際效率。再如數(shù)控機床生產(chǎn)加工設(shè)備進(jìn)行零部件加工時，需要按照加工工藝要求，提前編制加工程序，對數(shù)控機床整個控制系統(tǒng)來講這是一套完整的電氣自動化技術(shù)系統(tǒng)。應(yīng)用電子信息技術(shù)做好軟件編程，運用在電氣自動化設(shè)備中，能夠提高設(shè)備的自動化程度，實現(xiàn)有效控制?？梢?，電氣自動化控制技術(shù)的運用，有效提高了用電電器、設(shè)備生產(chǎn)過程的工作效率。近些年來，在滿足人們基本需求的前提下，各種節(jié)能電器越來越多，節(jié)能環(huán)保工作也越來越被重視，實現(xiàn)能源科學(xué)開發(fā)和節(jié)約利用已成為人們的共識。

二、節(jié)能設(shè)計技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

電氣自動化與人們的生產(chǎn)生活早已密不可分，而且伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化涉及的領(lǐng)域也越來越廣泛。電氣自動化中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)作為高新技術(shù)領(lǐng)域的主要部分之一，在電氣自動化設(shè)計領(lǐng)域的重要性不言而喻。電氣自動化中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用將會有利于減少電力等能源的消耗，給國家電網(wǎng)的供電系統(tǒng)緩解一部分壓力，但是電氣自動化中的節(jié)能設(shè)計的好處絕不限于此。它能提高我們的生活質(zhì)量，為我們創(chuàng)造一個更加和諧友好的工作生活環(huán)境。對于一些中小型企業(yè)，特別是城市中的企業(yè)來說，電氣自動化的應(yīng)用可以很大程度地提高企業(yè)的安全系數(shù)，有效提高工作效率，避免許多不必要的損失。對電氣自動化采用節(jié)能設(shè)計，可以節(jié)約能源，從而最大限度地降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟利益。因此，無論從社會生活的角度還是從企業(yè)的角度來看，電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用都有著不可忽視的重要作用。在未來的社會競爭中，節(jié)能設(shè)計技術(shù)在電氣自動化的應(yīng)用可以毫不夸張地解釋為，誰掌握了電氣自動化節(jié)能設(shè)計這一先進(jìn)的技術(shù)，就可以在電氣自動化領(lǐng)域獲得更好的發(fā)展，并在市場經(jīng)濟中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

三、電氣節(jié)能技術(shù)遵循的原則

能源的存在始終遵循著熱力學(xué)的第一定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會無故消失，它只會從一個形態(tài)變換為另一種形態(tài)，并始終保持總量相等。因此，節(jié)能的基本原則就有如下三點。

1.主動節(jié)能

主動節(jié)能意味著在不違反熱力學(xué)第一定律的前提下，提高機械的用能效率，將能源轉(zhuǎn)換為我們需要的能源的部分提高。譬如熱泵機械，將有限的電氣控制變成更優(yōu)秀的搬運能源的動力，提高制冷/制熱效果。又比如節(jié)能電燈，運用電能產(chǎn)生光通量，將過程中由電阻產(chǎn)生的熱量降低，大幅度提高光能的比例，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.被動節(jié)能

被動節(jié)能是指在能源使用的過程中，減少由于途徑的泄露、使用不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌哪茉礈p少。譬如電纜在傳輸電力能源的過程中，由于電阻本身對能源消耗，導(dǎo)致部分電能以生成熱能的形式被消耗掉。又譬如在電動機中，由于轉(zhuǎn)子本身的受力問題導(dǎo)致需要更多的電力能源來生成需要的動力等情況。這些情況都是可以通過具體措施解決的。

3.安全可靠性原則

在電氣自動化中，安全可靠性原則貫穿始終，在對各項設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，不僅僅需要保障各電氣導(dǎo)線的絕緣性能，還需要依據(jù)設(shè)計圖紙有效控制各導(dǎo)線之間的距離。除此之外，還需要重視暴露在外的電氣設(shè)備的防雷電措施，在一些特定情況下，還需要專門設(shè)置接地裝置。

四、礦區(qū)內(nèi)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

1.提高礦區(qū)內(nèi)的相關(guān)負(fù)荷等級

在礦區(qū)設(shè)計中，不同的規(guī)模所要求的電荷量不同。如在礦區(qū)內(nèi)設(shè)計方案中，其原有的網(wǎng)絡(luò)電力為一級負(fù)荷，在滿足對原有網(wǎng)絡(luò)電力一級負(fù)荷的前提下，推動其他子系統(tǒng)也按照設(shè)計要求達(dá)到一級負(fù)荷，并且嚴(yán)格區(qū)別電力系統(tǒng)中的二級負(fù)荷和三級用電負(fù)荷，在保證用電安全的情況下實現(xiàn)節(jié)能控制。一級負(fù)荷的系統(tǒng)主要有消防負(fù)荷、生活負(fù)荷等；二級負(fù)荷包括空調(diào)系統(tǒng)電力、生活泵房電力等；礦區(qū)內(nèi)余下的電氣設(shè)備電力負(fù)荷量則為三級負(fù)荷。

2.照明、空調(diào)和電梯系統(tǒng)

照明系統(tǒng)的節(jié)能改造方案主要是實現(xiàn)燈具的改造，在礦區(qū)內(nèi)全面采用LED光源，并且在各個照明配電箱內(nèi)增加模塊控制，提高對照明系統(tǒng)的節(jié)能管理。而空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造設(shè)計同樣要求在控制箱內(nèi)增加控制模塊，對空調(diào)電機的運行狀況進(jìn)行全面、系統(tǒng)的控制。電梯系統(tǒng)主要發(fā)揮傳遞礦區(qū)工人的作用，在使用方面有頻繁性、分布多等特點。因而要求電梯系統(tǒng)控制增加模塊控制，對電機進(jìn)行控制，增加多種渠道的監(jiān)視要求，并且增加手動控制功能，減少意外出現(xiàn)。

3.提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

第一，采用科學(xué)合理的措施，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。在滿足工藝生產(chǎn)的狀態(tài)下，提高用電設(shè)備的自動化程度，加強電氣設(shè)備的運行效率，提高用戶的負(fù)載率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。運用變頻技術(shù)，有效控制電動機的運行，使電動機在負(fù)載情況下，獲得較好工作效率。利用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，在不增加任何無功補償裝置的前提下，提高功率因數(shù)，降低能量損耗，提高電能的利用率，實現(xiàn)節(jié)約電能。第二，采用人工補償方式提高供電用電系統(tǒng)的功率因數(shù)。供電用電系統(tǒng)自然功率因數(shù)因為多種原因，造成自然功率因數(shù)往往不能滿足節(jié)能減耗的用電需求，因此，還應(yīng)裝設(shè)一定的無功補償裝置提高功率因數(shù)，減少無功損耗，提高電能的利用率。

4.運用智能控制終端

在原來采用人工控制方式的電力系統(tǒng)中，由于控制技術(shù)落后，控制自動化程度較低，在一定程度上電力損耗也被人們疏忽，造成了電力資源的浪費。當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，智能控制終端技術(shù)取得了長足的發(fā)展，在電氣自動化節(jié)能技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，節(jié)能效果日益明顯。

5.增加有源濾波器的使用

有源濾波器的使用是為了降低電網(wǎng)運行中的誤動作，消除系統(tǒng)諧波影響，目前這一方法正在研究和試用。用電設(shè)備增多是導(dǎo)致諧波增多的主要原因，諧波電流可以引起電壓畸變，使電網(wǎng)運行出現(xiàn)誤動作。在有源濾波的選擇上，可以從性能以及需求范圍出發(fā)，通常有源濾波器與其他濾波器相比，具有更好的無功補償效率，并且功率范圍擴大，動態(tài)性能優(yōu)異。在電氣設(shè)備中，有源濾波器有效阻止了誤操作，降低了能源消耗。另外，還可以考慮高效光源來實現(xiàn)節(jié)能，采用光線好的光源提高顯色性能，最終實現(xiàn)能源降低的目的。

6.減少電能的傳輸損耗

電能傳輸過程中的丟失是損耗的主要原因。目前的天線設(shè)計上，自身電阻無法消除，因此會產(chǎn)生有功功率。由于典型輸電網(wǎng)的線路較長，因此整個輸送過程中需要浪費大量的能源。要減少傳輸損耗，最好的辦法就是降低輸出導(dǎo)線的電阻值。我們知道，導(dǎo)線的電阻值與其橫截面積成反比，而與導(dǎo)線的長度成正比，因此降低能源消耗可以選擇電導(dǎo)率較小的導(dǎo)線材料，并適當(dāng)降低導(dǎo)線的長度。這就要求在布線上選擇合理的空間位置，盡量減少導(dǎo)線的彎曲布置。變壓器的位置應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，這樣可以降低導(dǎo)線的長度，降低其電阻值。雖然電氣自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高了生產(chǎn)機械用電設(shè)備自動化程度，但是如果不注意節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，會使電力損耗增加，造成電力資源的巨大浪費。所以，要大力推廣使用電氣自動化節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化電力系統(tǒng)中供電用電控制技術(shù)，提高系統(tǒng)的智能化控制，在電氣自動化控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)減少能源損耗，達(dá)到節(jié)約電力資源保護(hù)環(huán)境的目的，促進(jìn)人類社會的健康可持續(xù)發(fā)展。