電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)使用探析

姜廣政

摘要：隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生活所需的智能化系統(tǒng)主要包括給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、暖通空間系統(tǒng)以及安保系統(tǒng)等。在礦區(qū)依靠電氣自動化展開各項活動，自動化設備在當前快速發(fā)展的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動化控制技術(shù)以及工程技術(shù)的支持下，在礦區(qū)的生產(chǎn)活動中得到了廣泛應用。本文從實際的礦區(qū)所需的監(jiān)控系統(tǒng)入手，分析礦區(qū)設備自動化的節(jié)能技術(shù)傳統(tǒng)應用和改造后應用的對比，以期促進當前社會各類項目中的節(jié)能減排的理念的實現(xiàn)，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出一份貢獻。

關鍵詞：電氣自動化 節(jié)能技術(shù) 應用

電氣自動化技術(shù)是一項新興技術(shù)，而最大的應用特點是使用更加方便、節(jié)能環(huán)保作用更加明顯。在電氣自動化節(jié)能設計技術(shù)中，通過降低資源浪費、提高資源循環(huán)使用效率，從而達到節(jié)能減排的目的，實現(xiàn)對自然環(huán)境的保護。如今，我國的電氣自動化的節(jié)能技術(shù)還處在研究階段，設備的能耗、維護及安全都成了我國現(xiàn)階段電氣自動化的關鍵，制約了我國節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。為解決這一關鍵問題，實現(xiàn)對電力的有效利用，需要從供電、配電幾個方面入手優(yōu)化，降低電能傳輸過程中和電能分配轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，提高效率，達到節(jié)能之目的。

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備到工廠企業(yè)的生產(chǎn)加工機械設備等都離不開電氣自動化控制技術(shù)。這些用電設備的控制系統(tǒng)都是使用電氣自動化設計技術(shù)進行設計和生成的，如冰箱、全自動洗衣機、空調(diào)等。這些設備利用全新的技術(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)加工設備進行零部件加工時，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)。應用電子信息技術(shù)做好軟件編程，運用在電氣自動化設備中，能夠提高設備的自動化程度，實現(xiàn)有效控制。可見，電氣自動化控制技術(shù)的運用，有效提高了用電電器、設備生產(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)能源科學開發(fā)和節(jié)約利用己成為人們的共識。

二、節(jié)能設計技術(shù)在電氣自動化中的應用

電氣自動化與人們的生產(chǎn)生活早己密不可分，而且伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化涉及的領域也越來越廣泛。電氣自動化中的節(jié)能設計技術(shù)作為高新技術(shù)領域的主要部分之一，在電氣自動化設計領域的重要性不言而喻。電氣自動化中節(jié)能設計技術(shù)的應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)能設計技術(shù)的應用都有著不可忽視的重要作用。在未來的社會競爭中，節(jié)能設計技術(shù)在電氣自動化的應用可以毫不夸張地解釋為，誰掌握了電氣自動化節(jié)能設計這一先進的技術(shù)，就可以在電氣自動化領域獲得更好的發(fā)展，并在市場經(jīng)濟中發(fā)揮主導作用。

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?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，在對各項設備進行節(jié)能設計時，不僅僅需要保障各電氣導線的絕緣性能，還需要依據(jù)設計圖紙有效控制各導線之間的距離。除此之外，還需要重視暴露在外的電氣設備的防雷電措施，在一些特定情況下，還需要專門設置接地裝置。

四、礦區(qū)內(nèi)節(jié)能技術(shù)的應用

1.提高礦區(qū)內(nèi)的相關負荷等級

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

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，提高用電設備的自動化程度，加強電氣設備的運行效率，提高用戶的負載率，達到節(jié)約電能的目的。運用變頻技術(shù)，有效控制電動機的運行，使電動機在負載情況下，獲得較好工作效率。利用先進的自動化控制技術(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，還應裝設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。當今，科學技術(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。用電設備增多是導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線的電阻值。我們知道，導線的電阻值與其橫截面積成反比，而與導線的長度成正比，因此降低能源消耗可以選擇電導率較小的導線材料，并適當降低導線的長度。這就要求在布線上選擇合理的空間位置，盡量減少導線的彎曲布置。變壓器的位置應設置在負荷中心，這樣可以降低導線的長度，降低其電阻值。

雖然電氣自動化技術(shù)的廣泛應用，提高了生產(chǎn)機械用電設備自動化程度，但是如果不注意節(jié)能技術(shù)的應用，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，達到節(jié)約電力資源保護環(huán)境的目的，促進人類社會的健康可持續(xù)發(fā)展。

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