電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)分析

左強(qiáng) 馮晴

【摘 要】社會(huì)中對(duì)各種能源的浪費(fèi)和污染現(xiàn)象日益加重，這種情況下實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)是很有必要的。本文主要分析其設(shè)計(jì)原則并淺析其混色機(jī)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化工程；節(jié)能設(shè)計(jì)；技術(shù)應(yīng)用

引言

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的前提條件是確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化各個(gè)電力傳輸環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電能的高效利用。在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要以提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率為目標(biāo)，最大可能地降低電力能源的各種方式損耗。

1、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1 前提條件

電氣自動(dòng)化在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證居民的正常用電和工業(yè)上的正常生產(chǎn)，滿足人們舒服的生活和工業(yè)的生產(chǎn)效率電氣自動(dòng)化節(jié)能不能以犧牲工業(yè)和居民的正常生產(chǎn)生活為代價(jià)例如居民的證明照明、空調(diào)、電視、電冰箱等電器能夠正常使用工業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)、加工、銷售環(huán)節(jié)可以順利進(jìn)行。

1.2滿足經(jīng)濟(jì)效益

電氣自動(dòng)化節(jié)能要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安排，盡量避免出現(xiàn)為了降低電氣消耗而武斷增加節(jié)能成本在進(jìn)行電氣自動(dòng)化節(jié)能的時(shí)候，進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)的資金要控制在合理的范圍中，維護(hù)電氣自動(dòng)化節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3優(yōu)先保護(hù)環(huán)境

我國(guó)進(jìn)行電氣自動(dòng)化節(jié)能的主要目的就是為了提高能源的使用率、提高企業(yè)的綜合效益，電氣工程師在進(jìn)行節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合適的材料，材料的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、安全性、先進(jìn)性都要得到保證電器產(chǎn)品老化嚴(yán)重的，要進(jìn)行報(bào)廢處理，尤其要注意對(duì)電器污染的控制，保護(hù)環(huán)境不受污染，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)利用。

1.4實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

在現(xiàn)在的社會(huì)中，電氣自動(dòng)化節(jié)能要符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，對(duì)能源的消耗、能源的節(jié)省、能源的減排都要進(jìn)行合理的規(guī)劃，保證長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略部署。

2、電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

為了做好電氣自動(dòng)化的節(jié)能工作，我們需要重視采取相應(yīng)的策略，以收到更好的節(jié)能效果。

2.1 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

變壓器是電力自動(dòng)化工程中的重要設(shè)備，其主要負(fù)責(zé)電壓、電流以及功率的轉(zhuǎn)換工作。變壓器的運(yùn)行需要消耗掉大量的能源，即使是處于空載運(yùn)行狀態(tài)，也會(huì)造成大量的能耗。因此，做好變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于電氣自動(dòng)化工程的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要意義。通常情況下，變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)主要為以下幾點(diǎn)：

2.1.1選擇合理的變壓器型材

對(duì)于變壓器的制備材料應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的優(yōu)化組合，從而有利于實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能。若是銅片、硅鋼片以及絕緣材料的設(shè)計(jì)不合理，則容易導(dǎo)致不必要的能耗的出現(xiàn)。因此，在確保變壓器工作的情況下，應(yīng)當(dāng)選擇最為合理的制備材料以及運(yùn)行介質(zhì)，在減少電氣自動(dòng)化的工程成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能。

2.1.2使用銅材

銅質(zhì)是一種十分優(yōu)秀的材料，可以用于為變壓器配備的電拒以及電線。其次，通過(guò)降低磁密并采用高質(zhì)量、較薄的冷札硅鋼片，能夠有效地降低空載運(yùn)行過(guò)程中變壓器的能耗。

2.1.3優(yōu)先考慮專門的節(jié)能變壓器

當(dāng)前，市場(chǎng)上已經(jīng)有了專門的節(jié)能變壓器，例如：S11以及S10此類型號(hào)，除了具有傳統(tǒng)的變壓器的優(yōu)點(diǎn)，也具有十分優(yōu)良的節(jié)能效果。使用節(jié)能變壓器時(shí)，應(yīng)注意不要出現(xiàn)長(zhǎng)期過(guò)度運(yùn)行的情況，否則不僅會(huì)導(dǎo)致變壓器壽命的減少，也會(huì)造成電力資源的浪費(fèi)。

2.2 提高系統(tǒng)功率因素

一方面，應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)合理的措施，提高系統(tǒng)的自然功率因素。例如，提高用戶的負(fù)載率，在滿足工藝生產(chǎn)的情況下，盡可能地選擇極數(shù)較少的電動(dòng)機(jī)，從而提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。同時(shí)，也可以讓電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻自動(dòng)控制，從而使電動(dòng)機(jī)在負(fù)載較小時(shí)，獲得較高的功率因素。這些措施都是在不添置任何的補(bǔ)救設(shè)備的前提下，降低用電設(shè)備的無(wú)功功率，從而提高功率因素。此方法并不會(huì)增加工業(yè)生產(chǎn)的投資，十分經(jīng)濟(jì)有效。另一方面，可以使用人工的方法提高系統(tǒng)的功率因素，即人工補(bǔ)償?shù)姆绞?。提高自然功率因素的措施往往不能滿足工業(yè)生產(chǎn)用電的需求，因此，還應(yīng)裝設(shè)一定的補(bǔ)償裝置，其常用方式為集中補(bǔ)償與單獨(dú)就地補(bǔ)償，應(yīng)堅(jiān)持分級(jí)補(bǔ)償以及就地平衡的原則，從而達(dá)到減少無(wú)用功傳輸?shù)哪康摹?/p>

2.3 降低高次諧波

諧波往往會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成多方面的危害，例如，導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)加重，可用容量下降；降低設(shè)備的利用率以及經(jīng)濟(jì)效益；影響繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝五的可靠性、安全性。通常情況下，降低高次諧波的措施主要有：變壓器宜使用Δ/Y節(jié)接線，從而能夠消除3的整數(shù)倍的高次諧波；增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)；采用無(wú)諧波污染的綠色變頻器；采用無(wú)源濾波器或是有源濾波器。通過(guò)以上方法可以達(dá)到過(guò)濾諧波的目的，從而提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4減少電路中的傳輸損耗

電能在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)有功功率損耗是不可避免的，因?yàn)橐话闱闆r下，傳輸導(dǎo)線上有電阻，必然會(huì)引起有功功率損耗，雖然這一損耗不能完全消除，但是在實(shí)際的電氣設(shè)計(jì)中，為了節(jié)能減耗，可以采取一定措施，有效地減少這一線路上的損耗。在電能傳輸過(guò)程中，線路上的電流是一定的，不能進(jìn)行隨意改變，這時(shí)，若要有效地減少傳輸線路上的有功功率損耗，只能采取措施減少傳輸線路上的電阻，而根據(jù)傳輸導(dǎo)線的傳輸特性可知，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的截面積成反比關(guān)系，與導(dǎo)線長(zhǎng)度及電導(dǎo)的關(guān)系成正比，因此，若要減少導(dǎo)線電阻，可以采取下列的措

施來(lái)進(jìn)行：

（1）增大導(dǎo)線的橫截面積，在不影響電路中其它電氣特性的前提下，可以適當(dāng)?shù)卦黾訉?dǎo)線的橫截面積，有效地減少導(dǎo)線電阻，從而減少電路上的損耗，起到節(jié)能作用；

（2）適當(dāng)減耗導(dǎo)線長(zhǎng)度，需要在進(jìn)行導(dǎo)線布線時(shí)，對(duì)布線的路徑進(jìn)行合理選擇，盡量避免在布線時(shí)走彎路，這樣可以有效地減少導(dǎo)線電阻。

（3）為了有效地減少來(lái)回線路上的損失，在選擇導(dǎo)線時(shí)，盡量選擇電導(dǎo)率較小的材質(zhì)作為電路的導(dǎo)線。

2.5 合理選擇節(jié)能光源

第一，合理選擇節(jié)能光源。照明光源的選擇，應(yīng)該按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，盡可能達(dá)到照明節(jié)能的效果，選用高效能的光源，其發(fā)光效率是普通照明燈的好幾倍，能夠大量節(jié)約電能衛(wèi)生間上下樓梯間盡可能選用吸頂燈，在滿足人們生活需要的前提下，達(dá)到節(jié)約電能的目的。廠房?jī)?yōu)先選用金屬鹵化物燈，一個(gè)光源不能滿足要求的時(shí)候，采用兩種光源或混合光源，這樣能夠提高照明強(qiáng)度，降低能耗。第二，選擇節(jié)能型鎮(zhèn)流器。在廠房照明的時(shí)候，應(yīng)該優(yōu)先使用低耗與節(jié)能的光源電子附件，使用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈的時(shí)候應(yīng)該配用節(jié)能型鎮(zhèn)流器，以減少能耗，節(jié)約能源。第三，科學(xué)設(shè)計(jì)照明，進(jìn)行綠色照明改造。照明的設(shè)計(jì)應(yīng)該按照使用功能和環(huán)境影響科學(xué)合理設(shè)計(jì)，既滿足照明要求，又符合節(jié)能要求。

3、電氣節(jié)能自動(dòng)化控制現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

3.1電氣節(jié)能自動(dòng)化控制現(xiàn)狀

電氣節(jié)能自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有集中監(jiān)控方式、遠(yuǎn)程監(jiān)控方式和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式。集中式控制方式往往運(yùn)行維護(hù)方便，它是將系統(tǒng)的各個(gè)功能都集中到一個(gè)處理器，然后再進(jìn)行處理；遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，主要具有節(jié)約電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、可靠性較高的特點(diǎn)，主要適用于小系統(tǒng)監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)視方式往往對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著更強(qiáng)的針對(duì)性，這種監(jiān)控方式往往除了有遠(yuǎn)程監(jiān)視的優(yōu)勢(shì)，還可以大幅度地降低工作量的使用量。目前自動(dòng)化控制系統(tǒng)還是采用集中控制，集中式控制方式的優(yōu)勢(shì)在于它運(yùn)行維護(hù)方便，集中式控制方式是將系統(tǒng)的各個(gè)功能都集中到一個(gè)處理器，然后再進(jìn)行處理。

3.2電氣節(jié)能自動(dòng)化控制發(fā)展趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展與其自身的特點(diǎn)有著密不可分的關(guān)系，之前由于技術(shù)的不成熟，也使得電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展走了彎路，但目前電氣節(jié)能自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)迎合了時(shí)代的發(fā)展，結(jié)合信息技術(shù)廣泛的應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電氣節(jié)能局部或者整體控制中，成為電氣節(jié)能自動(dòng)化控制的核心領(lǐng)域。由于科技的發(fā)展越來(lái)越迅速，它驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化的發(fā)展，之后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的地位會(huì)大大提升，例如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)等都有著深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電氣自動(dòng)化節(jié)約電能的工作開(kāi)展中，應(yīng)時(shí)刻牢記節(jié)能的必要性。采用合理的對(duì)策降低其電源的使用頻率，并降低其對(duì)周圍空氣的不良影響，同時(shí)保障能源的最大化利用。

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