電氣自動(dòng)化在機(jī)械工程中的應(yīng)用

張昕偉

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司， 山東 濰坊 262500）

0 引言

機(jī)械工程在電氣自動(dòng)化技術(shù)的支撐下，效率有目共睹。最直接最形象的案例就是高鐵、飛機(jī)、機(jī)器人等，為大眾所感知或關(guān)注。我們祈望所有的機(jī)械工程都被電氣自動(dòng)化技術(shù)武裝起來，但這需要大家的共同努力。本文在概述機(jī)械工程和電氣自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，著重介紹電氣自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，以期為機(jī)械工程中合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)提供一定的參考。

1 機(jī)械工程概述

機(jī)械系統(tǒng)包含多方面的內(nèi)容，比如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、故障維修等。作為機(jī)械工程建設(shè)的重要組成部分，機(jī)械設(shè)計(jì)需要充分尊重社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)人員要與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新自身的設(shè)計(jì)思想和水平,提高機(jī)械工程自動(dòng)化、智能化水平，切實(shí)保障機(jī)械工程的應(yīng)用價(jià)值。

機(jī)械制造具有多元性、多樣化的特點(diǎn)，需要應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、仿生原理等多方面的專業(yè)內(nèi)容，對(duì)工作人員有著較強(qiáng)的專業(yè)要求。相關(guān)工作者需要加強(qiáng)創(chuàng)新和研發(fā)機(jī)械制造技術(shù)，豐富自身的理論知識(shí)和實(shí)踐操作水平，積極簡(jiǎn)化復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械運(yùn)行等，保證機(jī)械制造便捷性。

在機(jī)械設(shè)備維修方面，需要工作人員按照既定的計(jì)劃定期進(jìn)行設(shè)備檢修、維護(hù)、保養(yǎng)等一系列的工作，及時(shí)更換受損的零部件，確保機(jī)械設(shè)備高效使用。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

作為信息科技的產(chǎn)物，電氣自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中重要的技術(shù)，其包含多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，比如電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，功能模塊十分強(qiáng)大，并且在各個(gè)行業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行、故障檢修等方面發(fā)揮越來越重要的作用。在具體實(shí)踐中，電氣自動(dòng)化技術(shù)正朝著更加深入的方向發(fā)展，逐漸融合集成化、智能化等技術(shù)，這對(duì)于機(jī)械工程優(yōu)化有著十分積極的作用。具體來講，在機(jī)械工程中通過應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能保證高效地完成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、生產(chǎn)、檢修等工作，可以將機(jī)械工程的精準(zhǔn)性提高，自動(dòng)化完成一些生產(chǎn)活動(dòng)，有助于節(jié)省人力資源、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，升級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)成本效益，更好地滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求。同時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備綜合性能的有效改善，保證機(jī)械設(shè)備更加平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械工程生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。

如今電氣自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中已經(jīng)有著越來越廣泛的應(yīng)用，并且隨著信息科技的發(fā)展正在朝著智能化、集成化等方向進(jìn)步，先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用可以保證工作人員更加及時(shí)快速地了解、協(xié)調(diào)機(jī)械設(shè)備各工作，精準(zhǔn)控制工業(yè)生產(chǎn)，提高工業(yè)生產(chǎn)水平。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

3.1 變速器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

變速器是改變機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度或者牽引力的一種裝置，具有變速快、輸出高等優(yōu)點(diǎn)，通過應(yīng)用變頻器可以保證工作人員按照實(shí)際生產(chǎn)需求適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變速器扭矩和轉(zhuǎn)速，確保實(shí)際生產(chǎn)需要。為了進(jìn)一步發(fā)揮出變速器操作便捷、調(diào)速快等特點(diǎn)，可以在原有基礎(chǔ)上增加一些自動(dòng)化變速裝置，將發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值全面發(fā)揮出來，確保滿足實(shí)際設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)需求。設(shè)計(jì)人員可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)合理地融入變速器機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，構(gòu)建變速器數(shù)字運(yùn)算模型，明確劃分各個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、功能等，保證各個(gè)零部件可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，和變速器使用需求相符合。當(dāng)前自動(dòng)化變速器在汽車生產(chǎn)中有著較為廣泛的應(yīng)用。

在汽車變速器設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)師需要深入分析機(jī)械變速器的各項(xiàng)性能，其中重點(diǎn)要對(duì)輕量性和穩(wěn)定性兩方面進(jìn)行深入地研究。在輕量性方面，需要根據(jù)實(shí)際需求計(jì)算模具數(shù)量、運(yùn)作齒輪體積總和等內(nèi)容，確保各項(xiàng)參數(shù)協(xié)調(diào)。此外，通過有機(jī)結(jié)合變速器和電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以將汽車傳動(dòng)方式改善，盡量保證利用齒輪有效地變換汽車檔位，同時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整齒輪數(shù)量，減少發(fā)生故障的概率，將變速器對(duì)減速器產(chǎn)生的負(fù)面影響盡量消除。

3.2 鋼鐵設(shè)備中的應(yīng)用

鋼鐵行業(yè)是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的支柱型產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前鋼鐵行業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全面機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，這和我國(guó)機(jī)械工程的發(fā)展有著密不可分的關(guān)系，也正是機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，增強(qiáng)了整個(gè)鋼鐵行業(yè)的營(yíng)業(yè)收入，同時(shí)，機(jī)械化生產(chǎn)模式也提高了設(shè)備管理維護(hù)的工作量。鋼鐵行業(yè)迅速發(fā)展的過程中，也逐漸加大了各類自動(dòng)化裝置的應(yīng)用力度，通過應(yīng)用自動(dòng)化裝置可以自主監(jiān)管和調(diào)控加工生產(chǎn)過程，工作人員可以直觀、及時(shí)地查看各項(xiàng)設(shè)備、生產(chǎn)線的工作狀態(tài)。在鋼鐵廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)可以顯著提高加工速度，加上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，促使鋼鐵生產(chǎn)中基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、工業(yè)化的加工方式。比如軋鋼過程中利用人工智能系統(tǒng)可以精準(zhǔn)地完成邏輯順序、操作技術(shù)、精準(zhǔn)控制等工作，在軋鋼過程中可以利用人工智能全自動(dòng)控制軋鋼生產(chǎn)制作到打包裝箱整個(gè)工作流程，還可以完成預(yù)測(cè)、產(chǎn)品制作等。在軋鋼生產(chǎn)中，操作人員只需要向電腦中輸入相應(yīng)的操作質(zhì)量就能夠?qū)ιa(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)際監(jiān)控操作，通過利用自動(dòng)化技術(shù)節(jié)省工作人員的工作量，保證客觀科學(xué)地控制軋鋼生產(chǎn)各項(xiàng)參數(shù)。

3.3 水泵設(shè)備中的應(yīng)用

水泵的啟動(dòng)水位和停止水位如果差值較大可能導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)排出泵池中的水，差值太小可能導(dǎo)致水泵工作過于頻發(fā)增加水泵損壞的概率。在水泵中可以加強(qiáng)PID調(diào)節(jié)技術(shù)和變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水泵安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能的效果。

通常泵站內(nèi)需要設(shè)置至少兩臺(tái)水泵，在設(shè)計(jì)中需要明確好水泵啟動(dòng)順序，平衡好水泵的運(yùn)行時(shí)間。設(shè)計(jì)人員可以對(duì)水泵累積運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保按照規(guī)定的范圍合理地控制每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間，從而將水泵的使用壽命盡可能地延長(zhǎng)。

水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中可能會(huì)發(fā)生電氣故障，而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以保證在一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到另一臺(tái)設(shè)備，通過這種方式將泵站自動(dòng)化運(yùn)行的可靠性進(jìn)一步提高。

此外，設(shè)計(jì)人員在水泵設(shè)備設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)控制格柵前后液位差，對(duì)泵站進(jìn)水雜物堵塞問題加強(qiáng)考慮，通過采用前后液位差保護(hù)的方式提高格柵使用效果，確保格柵使用壽命。

3.4 車床設(shè)備中的應(yīng)用

作為工業(yè)大國(guó)，我國(guó)的車床使用量和需求在不斷增加，在工業(yè)化轉(zhuǎn)型階段，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于電氣自動(dòng)化技術(shù)依賴度越來越大。作為常見的切削工具，刀具有著較為復(fù)雜的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，需要嚴(yán)格控制好材料選擇、鍛造、加工等諸多環(huán)節(jié)，只有各個(gè)環(huán)節(jié)準(zhǔn)確無(wú)誤才能保證刀具的生產(chǎn)質(zhì)量。在刀具生產(chǎn)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以將生產(chǎn)制造刀具的模式有效改善，利用自動(dòng)化控制技術(shù)將生產(chǎn)的準(zhǔn)確性、精確度提高，保證車床運(yùn)行和使用要求相符合。此外，在數(shù)控機(jī)床中也可以充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用，通過各個(gè)零部件性能水平的優(yōu)化提高整體設(shè)備的自動(dòng)化控制水平，利用傳感器、診斷構(gòu)件等裝置將生產(chǎn)設(shè)備控制精度和工作效率提高，降低發(fā)生故障的概率。

3.5 電力設(shè)備中的應(yīng)用

在電力設(shè)備中可以充分發(fā)揮隔層設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，確保通信等各項(xiàng)信息資源的安全穩(wěn)定。利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以持續(xù)優(yōu)化電力設(shè)備中信息采集系統(tǒng)，提高電力設(shè)備的適用性，便于工作人員更加快速高效地處理各種信息資源。通過加強(qiáng)電力設(shè)備信息采集系統(tǒng)功能的優(yōu)化，可以逐一挖掘出電力系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，有助于明確發(fā)生故障的原因、影響范圍以及處理辦法，保證工作人員快速開展針對(duì)性的故障處理。在電力機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用計(jì)算機(jī)等技術(shù)，還可以自動(dòng)化監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保證第一時(shí)間處理設(shè)備異常現(xiàn)象。

3.6 設(shè)備故障排查中的應(yīng)用

利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以分析和統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)備中每一個(gè)元器件的使用壽命和磨損程度，就常見故障進(jìn)行總結(jié)，從而將發(fā)生機(jī)械設(shè)備故障的概率減小，提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性。統(tǒng)計(jì)分析法雖然能夠?qū)C(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的故障比較直觀、明確地診斷出來，但是卻只能是用戶設(shè)備故障的初期進(jìn)行診斷，如果故障出現(xiàn)的原因過于復(fù)雜，統(tǒng)計(jì)分析法就無(wú)法精準(zhǔn)的定位到出現(xiàn)故障的部位和原因，這個(gè)時(shí)候這種方法就不再適用了。使用樹狀圖的方法可以將機(jī)械可能會(huì)出現(xiàn)的故障一一列舉出來，并通過對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建出完美樹狀結(jié)構(gòu)圖，由最初構(gòu)建的樹枝開始慢慢擴(kuò)展形成樹葉，通過一步步的分析最后得出可能會(huì)出現(xiàn)故障的原因。絕大多數(shù)故障的發(fā)生原因都能夠應(yīng)用該方法診斷出，但是由于這種方法執(zhí)行起來比較復(fù)雜并且執(zhí)行周期較長(zhǎng)，并且在出現(xiàn)一些由于多種方面故障混合在一起就容易出現(xiàn)誤判。模糊分析技術(shù)是當(dāng)前常見的一種分析方法，可以模仿人腦進(jìn)行故障的診斷，通過模糊判斷確定引發(fā)故障的原因，這一技術(shù)具有較高的工作效率，準(zhǔn)確性高，具有良好的發(fā)展前景。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械工程能夠?qū)?guó)家綜合實(shí)力予以體現(xiàn)，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中，電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于機(jī)械工程的優(yōu)化而言有著極為重要的意義，相關(guān)研究人員與技術(shù)人員需要對(duì)電氣自動(dòng)化在應(yīng)用過程當(dāng)中的意義進(jìn)行分析，并且充分遵循機(jī)械工程在電氣自動(dòng)化使用中的各項(xiàng)原則，同時(shí)結(jié)合各項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，確保我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠充分地與當(dāng)前機(jī)械工程進(jìn)行有機(jī)融合，提升機(jī)械工程生產(chǎn)效率。