工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)淺談

趙虎山

【摘 要】隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，人民的生活水平得到顯著提高，對工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求，因此，工業(yè)電氣自動(dòng)化被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節(jié)，為整個(gè)中國工業(yè)帶來了前所未有的變革與發(fā)展，與此同時(shí)，也帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，而我國對工業(yè)電氣自動(dòng)化的關(guān)注程度、開發(fā)力度更是前所未有的。本文從工業(yè)電氣自動(dòng)化概述、工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用情況、工業(yè)電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)等三個(gè)層面淺談我國的工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)，希望能夠豐富這方面的文獻(xiàn)資源。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)電氣自動(dòng)化 應(yīng)用原理 節(jié)能技術(shù) 發(fā)展趨勢

隨著科技的高速發(fā)展，人民生活水平得到了日益提高，解放勞動(dòng)力和節(jié)能減排是當(dāng)前急需解決的工業(yè)問題，因此，工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)被廣泛提及，工業(yè)電氣自動(dòng)化也被我國的各個(gè)系統(tǒng)、部門應(yīng)用著。尤其是改革開放以來，工業(yè)電氣工程的自動(dòng)化也變得更加人性化，為我國的工業(yè)建設(shè)帶來了比較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因?yàn)楣I(yè)電氣自動(dòng)化的先進(jìn)性，使得這項(xiàng)技術(shù)可以被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，時(shí)至今日，更是發(fā)展成了比較完善的體系，預(yù)測其未來的發(fā)展趨勢基本可以體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一次設(shè)備的智能化發(fā)展、一次設(shè)備在線監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)、電力互感器向光互式方向發(fā)展。

1工業(yè)電氣自動(dòng)化概述

工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，工業(yè)電氣自動(dòng)化更是與人們的日常生活密不可分，其發(fā)展速度十分迅速、發(fā)展態(tài)勢十分迅猛，與工業(yè)生產(chǎn)的密切關(guān)系也使得這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。在概念方面，工業(yè)電氣自動(dòng)化是指電氣裝置或者電氣設(shè)備在沒有人操作的前提下，按照提前輸入的指令對工業(yè)進(jìn)行控制或者操作的過程。目前電氣自動(dòng)化在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等多個(gè)與人類生存息息相關(guān)的領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其中工業(yè)電氣自動(dòng)化不僅可以解放生產(chǎn)中的勞動(dòng)力，還能使生產(chǎn)過程更高效、安全，很多情況下，工業(yè)電氣自動(dòng)化已經(jīng)成立一個(gè)國家的技術(shù)先進(jìn)與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，我國對工業(yè)電氣自動(dòng)化的關(guān)注程度、開發(fā)力度都是前所未有的。

2工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用情況

上個(gè)世紀(jì)五十年代，電氣自動(dòng)化專業(yè)在我國出現(xiàn)，并由此拉開了工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代序幕，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被推廣到了與人們的日常生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的多個(gè)領(lǐng)域。電氣自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的支持，它被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，便是由自動(dòng)化的機(jī)器代替人工完成工作任務(wù)，不僅可以節(jié)約人力資源、物力成本，電氣自動(dòng)化還能夠提高工作效率、保證工作質(zhì)量，為工業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。尤其是一些危險(xiǎn)系數(shù)高的工作，以安裝了自動(dòng)化程序的機(jī)器為主要?jiǎng)趧?dòng)力，可以直接避免對人員造成的身體傷害。日常生活中隨處可見工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)，例如在空調(diào)設(shè)備中、制暖設(shè)備中、樓宇通信設(shè)備中。目前，我國從事工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)的人才更多、領(lǐng)域更廣泛，很多高校已經(jīng)開設(shè)了電氣自動(dòng)化專業(yè)。為工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展與創(chuàng)新提供支持的是信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)的特點(diǎn)推動(dòng)了工業(yè)電氣自動(dòng)化的多方面應(yīng)用。

2.1工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用原理

隨著科技的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化也被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展更為迅速，OPC技術(shù)出現(xiàn)以后更是極大地推動(dòng)了工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展。工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展基于控制系統(tǒng)，表現(xiàn)為易于集成、比較靈活，并能夠有效地節(jié)約資源、降低成本，它的應(yīng)用能夠促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，短時(shí)間內(nèi)便可帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。整個(gè)應(yīng)用原理是：充分利用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制準(zhǔn)確性高、智能程度高、互動(dòng)開放性強(qiáng)、時(shí)效性強(qiáng)，能加強(qiáng)工業(yè)底層生產(chǎn)過程和生產(chǎn)所需設(shè)備之間的關(guān)系，加快信息交流過程，能夠保證管理層面和執(zhí)行層面的通信透明和自動(dòng)化數(shù)據(jù)的存取。如此一來，工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用這一系統(tǒng)后準(zhǔn)確度更高、控制更靈活，同時(shí)還降低了成本和生產(chǎn)程序誤差，這也正是近年來工業(yè)電氣自動(dòng)化被應(yīng)用到了諸多領(lǐng)域的原因所在。基于此原理，電氣自動(dòng)化提升了工業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可靠性，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)無異于獲得了一項(xiàng)強(qiáng)有力的技術(shù)支持，從而一躍站在同等行業(yè)的頂峰，提升了企業(yè)的核心競爭力，雖然工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅猛，但也存在一些需要調(diào)整和改進(jìn)的地方，需要繼續(xù)發(fā)展。

2.2將工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用于建筑行業(yè)

因?yàn)槲覈鞘谢M(jìn)程加快，固定的城市區(qū)域內(nèi)集中了大量的城市人口，對建筑行業(yè)的要求也越來越高，需要在盡量短的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成建筑任務(wù)。工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用于建筑行業(yè)是最常見的，在建筑行業(yè)中應(yīng)用工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以降低建筑成本、提高施工效率、簡化施工過程、從危險(xiǎn)系數(shù)較高的任務(wù)中解放施工人員，因?yàn)檫@種自動(dòng)化的技術(shù)可以按照最科學(xué)合理的方法進(jìn)行人員分工、資料分配、時(shí)間安排等，將復(fù)雜的建筑施工任務(wù)簡單化、便捷化。電氣自動(dòng)化技術(shù)為建筑行業(yè)增添了新的活力，通過在建筑物中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)連接自動(dòng)化系統(tǒng)和智能設(shè)備，就可以快速解決系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。同時(shí)，在高樓大廈中的安全、防御、防火、監(jiān)控、通訊、辦公等多個(gè)環(huán)節(jié)也需要應(yīng)用電氣自動(dòng)化，這種技術(shù)使得目前的建筑行業(yè)更加智能化、高端化。使用自動(dòng)化技術(shù)還能夠減少后期電纜的使用，在材料上節(jié)省支出，也為后期電纜維護(hù)省去了不少麻煩。

2.3將工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用于空調(diào)設(shè)備

文獻(xiàn)資料顯示，除建筑行業(yè)外，空調(diào)設(shè)備采用工業(yè)電氣自動(dòng)化的情況也比較多。空調(diào)是家庭中常備的家用電器，因其制冷、制暖的雙重功能而廣受歡迎，使人們能夠在炎熱的夏季和寒冷的冬季都能夠感受到適宜的溫度，但是空調(diào)能夠?yàn)槿藗兗忍峁鏊?，也提供溫暖的特點(diǎn)，使得空調(diào)設(shè)備必須要應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，也是電氣自動(dòng)化技術(shù)成就了空調(diào)的這兩項(xiàng)基本功能。空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行原理是：它可以利用內(nèi)部的電氣自動(dòng)化裝置，通過比例積分的運(yùn)算方式對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，空調(diào)設(shè)備中的溫濕度傳感器可以敏銳地“感受”室內(nèi)的溫度和濕度，比較事先設(shè)定好的溫度、濕度和內(nèi)部傳感器獲得的溫度、濕度數(shù)據(jù)，并將比較后的信號傳輸?shù)酵L(fēng)濕度控制上，以實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度、濕度的調(diào)控，使室內(nèi)的溫度、濕度與設(shè)定數(shù)值相符。當(dāng)室內(nèi)的溫度、濕度達(dá)到了預(yù)先設(shè)定值的時(shí)候，傳感器再度通過運(yùn)算使空調(diào)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫濕度的控制。這樣的過程便是在空調(diào)設(shè)備中應(yīng)用工業(yè)電氣自動(dòng)化的原理。

3工業(yè)電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)

工業(yè)電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)是最為領(lǐng)先的技術(shù)所在，在節(jié)省運(yùn)行成本、提高生產(chǎn)效率、改善工業(yè)環(huán)境等方面都起著積極作用，伴隨“綠色工業(yè)革命”的興起，在工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)廣受推崇，并已經(jīng)成為了當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)建設(shè)的雙重目標(biāo)，電氣自動(dòng)化日益成為了工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能的有效武器。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，最為顯著的是對電力資源的節(jié)約，以下從減少電能損耗、選對變壓器、無功補(bǔ)償和選對濾波器等四個(gè)方面闡述工業(yè)電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)。

3.1減少電能損耗

工業(yè)電氣自動(dòng)化的機(jī)器在運(yùn)行中一定會需要電力支持，但是在節(jié)能方面首先要考慮的就是盡量減少對電能的無謂損耗。在電氣自動(dòng)化運(yùn)行過程中，通過電力傳輸才能產(chǎn)生效果，然而由于導(dǎo)線電阻緣故，勢必會造成電力的損耗，這種消耗是沒有任何意義的，因此應(yīng)該采取措施來減少這種電能消耗。第一，在導(dǎo)線的材質(zhì)方面要選擇電導(dǎo)率相對小的；第二，線路的走向要合理，因?yàn)闇p短導(dǎo)線的長度就可以減少因電阻而產(chǎn)生的不必要消耗；第三，適當(dāng)加大導(dǎo)線的橫截面積，這樣便可將電阻減小。

3.2選對變壓器

變壓器是工業(yè)電氣自動(dòng)化不可缺少的一部分，但是這種常見的電器設(shè)備卻會消耗很多電力，為了節(jié)約能源，在變壓器的選擇上也有很多門道。首先，要選擇節(jié)能變壓器，便可以在源頭解決耗費(fèi)電能源的問題；其次，要減少負(fù)荷不平衡，只有維持好三相電的平衡才能減少對變壓器的損耗，從而減少耗電，例如采用單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備、三相四線制供電等將用電平分到三相電源上。

3.3無功補(bǔ)償

無功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中有著重要作用，它可以降低損耗、提高供電效率，從而改善供電環(huán)境，正因?yàn)闊o功功率補(bǔ)償裝置不可或缺，但又比較耗電，所以要合理、正確地選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，以達(dá)到提高電網(wǎng)質(zhì)量的目的。第一，通過嚴(yán)格計(jì)算來確定電容器補(bǔ)償?shù)氖褂?；第二，采用具有調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等諸多優(yōu)點(diǎn)的模糊投切方式，改變原有方式來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償效果的最優(yōu)化；第三，要盡量防止整個(gè)過程中的投切振蕩、無功倒送等情況出現(xiàn)；第四，無功補(bǔ)償設(shè)備就地安裝、就地補(bǔ)償，避免在傳輸過程中出現(xiàn)二次耗能。

3.4選對濾波器

電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號。因?yàn)橥蝗辉黾釉O(shè)備，在電網(wǎng)擴(kuò)建過程中難免會產(chǎn)生諧波電流，而這些電流又會因?yàn)殡娋W(wǎng)的阻抗而產(chǎn)生容易產(chǎn)生畸變的電壓，增加對電氣設(shè)備誤操作的可能性，從而影響電網(wǎng)的正常使用。因此需要選對濾波器來實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，應(yīng)用有源濾波器，可以過濾到部分諧波電流，從而增加電氣設(shè)備有效率，節(jié)約電力資源。

4我國工業(yè)電氣自動(dòng)化未來發(fā)展趨勢

通過對工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用情況的分析得知，電氣自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢就是被廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)，還是醫(yī)療、教育，甚至在國防領(lǐng)域，因?yàn)楣I(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以節(jié)約成本、解放勞動(dòng)力、增加工作準(zhǔn)確率，獲得更多的經(jīng)濟(jì)社會效率。

近年來，我國的工業(yè)電氣自動(dòng)化水平得到了快速提升，不僅可以直接應(yīng)用技術(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣自動(dòng)化技術(shù)的自主研發(fā)，該技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，逐漸拉近了與工業(yè)強(qiáng)國之間的距離。我國工業(yè)電氣自動(dòng)化未來發(fā)展趨勢主要有以下幾點(diǎn)。

第一，對于工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該建立成熟的機(jī)制和完善的體制。目前，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)還屬于高新技術(shù)，發(fā)展時(shí)間尚短，因此應(yīng)該在努力研發(fā)更先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品時(shí)注意保證生產(chǎn)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，不能一味只求高效創(chuàng)收而忽視和諧發(fā)展，在發(fā)展中需要考慮的問題有污染問題、浪費(fèi)問題、安全問題、產(chǎn)權(quán)問題等。建立成熟的機(jī)制和完善的體制就是要確保工業(yè)電氣自動(dòng)化的研發(fā)有章可循，在以創(chuàng)新為主導(dǎo)地位的前提下，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)思想，做到以人為本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速增長、科技的飛速發(fā)展。

第二，實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域聯(lián)動(dòng)發(fā)展。工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，還能夠?yàn)槠渌I(lǐng)域和行業(yè)創(chuàng)造效益，因此未來的發(fā)展趨勢之一就是實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域聯(lián)動(dòng)，集工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、教育、國防等領(lǐng)域的高精尖人才，共同開發(fā)電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)社會的整體發(fā)展。

第三，為自主研發(fā)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品提供發(fā)展空間。電氣自動(dòng)化的研發(fā)就是一個(gè)創(chuàng)新的過程，因此，應(yīng)該為這種創(chuàng)新工作提供足夠的空間和優(yōu)越的條件，大力推動(dòng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，開創(chuàng)工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)發(fā)展的新局面。

5結(jié)語

綜上所述，工業(yè)電氣自動(dòng)化被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域和系統(tǒng)之中，因其高效、準(zhǔn)確、自動(dòng)等特點(diǎn)為我國的工業(yè)建設(shè)帶來了重大經(jīng)濟(jì)效益。但是若想工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)揮更大的效能，除繼續(xù)發(fā)展技術(shù)之外，還要做到節(jié)約能源。本論文從工業(yè)電氣自動(dòng)化概述、工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用情況、工業(yè)電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)以及工業(yè)電氣自動(dòng)化的未來發(fā)展等方面分析我國工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)。在我國，工業(yè)電氣自動(dòng)化主要被應(yīng)用于建筑行業(yè)和空調(diào)設(shè)備，要想做到節(jié)約電力資源需要減少電能損耗、選對變壓器和濾波器、做好無功補(bǔ)償，方能發(fā)揮工業(yè)電氣自動(dòng)化的最佳效用。另外，本文還簡要預(yù)測了我國工業(yè)電氣自動(dòng)化未來發(fā)展趨勢，電氣自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢就是被廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域：對于工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該建立成熟的機(jī)制和完善的體制、實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域聯(lián)動(dòng)發(fā)展、為自主研發(fā)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品提供發(fā)展空間。

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