電氣及自動(dòng)化在機(jī)電工程中的應(yīng)用分析

沈予皓

南寧軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司 廣西 南寧 530000

在我國(guó)各個(gè)行業(yè)中都開始對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)用，能夠有效促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展，特別是對(duì)于科技投入較高的領(lǐng)域，能夠提升生產(chǎn)效率和整體質(zhì)量。目前，自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的重要目標(biāo)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)總量日趨增長(zhǎng)，為了保持這一發(fā)展趨勢(shì)，就需要對(duì)我國(guó)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)水平進(jìn)行提升，保障電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效高質(zhì)的發(fā)展。它不僅為人們的生活提供了極大的便利，而且在保護(hù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了作用。

1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特征

1.1 應(yīng)用廣泛

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的衍生產(chǎn)物，主要是利用程序編輯來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。在對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行分析的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)能夠?yàn)楦鱾€(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)提供便利，有效保障生產(chǎn)能力。

1.2 發(fā)展速度快

在科學(xué)技術(shù)不斷普及的過(guò)程中，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展速度不斷加快，并且在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)不斷完善的過(guò)程中，其在實(shí)用性、可靠性和安全性方面表現(xiàn)出了更大的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)得到了人們的高度認(rèn)可，對(duì)于提升人們生活質(zhì)量水平具有積極的促進(jìn)作用。

1.3 操作靈活

由于常規(guī)電氣裝備技術(shù)的裝備性差，其工作的主體結(jié)構(gòu)十分繁雜、操作繁瑣，給生產(chǎn)實(shí)踐帶來(lái)了困難，這會(huì)給電氣項(xiàng)目的施工帶來(lái)很大的不利后果。設(shè)計(jì)原理是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的依據(jù)，對(duì)電氣及自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)必須先達(dá)到設(shè)計(jì)的目的，而對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證方案的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠，以保證電氣和機(jī)電的協(xié)同使用。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電工程中，將變得更加具有彈性，在作業(yè)上更加簡(jiǎn)單易行，同時(shí)，工作流程更加規(guī)范化，操作更加容易。同時(shí)因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化的作業(yè)簡(jiǎn)便性，在機(jī)電和電氣施工方面也將節(jié)省大量的人力、財(cái)力、物力，建設(shè)的時(shí)間成本大大減少了，也大大提升了施工企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率[1]。

1.4 系統(tǒng)高效

由于電氣自動(dòng)化控制的廣泛性，因此對(duì)于不同領(lǐng)域就發(fā)揮著不同的作用。與其他領(lǐng)域的應(yīng)用相比，電氣自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)中的作用更加明顯。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展使得工業(yè)生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸加大，工業(yè)生產(chǎn)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行積極運(yùn)用，不僅能夠降低工業(yè)生產(chǎn)壓力，同時(shí)還能提升整體生產(chǎn)效率。另外，將電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還能對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)控系統(tǒng)迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出及時(shí)的反應(yīng)，制定出科學(xué)的解決措施，推動(dòng)工業(yè)安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2 電氣自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)有著極為廣泛的應(yīng)用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和工作生產(chǎn)的效率。同時(shí)，電氣自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用也減少了人工工作量和工作難度，有效解決了資源浪費(fèi)和人員流失等問(wèn)題。

（1）推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。我國(guó)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備。一方面，電氣自動(dòng)化可以減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；另一方面，電氣自動(dòng)化可以提高材料利用率，減少人力成本和材料成本，降低資金投入力度，提升工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用電氣自動(dòng)化不僅能夠推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，也能夠?qū)崿F(xiàn)效益的提升。（2）加強(qiáng)電力系統(tǒng)的管理。在傳統(tǒng)電力行業(yè)中，大部分的電力設(shè)備相互獨(dú)立，設(shè)備之間的聯(lián)系較為薄弱，而分散的電力系統(tǒng)不僅增加了管理難度，也增加了設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理的難度。電氣自動(dòng)化作為一種集成平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的集中管理，加強(qiáng)各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)系，通過(guò)獲取各種電氣設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建動(dòng)態(tài)模型，極大地提高了管理人員的智慧化管理水平。（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。電氣自動(dòng)化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，首先，基于電氣自動(dòng)化技術(shù)集成各種電氣設(shè)備，購(gòu)進(jìn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；其次，利用進(jìn)線保護(hù)設(shè)備、PT 監(jiān)測(cè)設(shè)備可以進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

3 電氣及自動(dòng)化在機(jī)電工程中的具體應(yīng)用

3.1 電網(wǎng)調(diào)度以及設(shè)備中的應(yīng)用

電氣及自動(dòng)化構(gòu)建，是電氣系統(tǒng)在機(jī)電工程中的規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)中有效應(yīng)用的具體表現(xiàn)，利用電腦網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)各作業(yè)裝置的調(diào)整，并進(jìn)行控制和管理的工作，以提高設(shè)備自動(dòng)化效率。在機(jī)電和電氣工程中，各種機(jī)電設(shè)備的控制和管理工作也需要電氣自動(dòng)化的輔助，員工運(yùn)用儀器來(lái)進(jìn)行控制和管理工作，可以及時(shí)解決故障問(wèn)題，完成設(shè)備的工作任務(wù)。電網(wǎng)調(diào)度是電力調(diào)度的重要組成部分，電氣的供求取決于電力的調(diào)度，其運(yùn)行是否合理，將直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等相關(guān)的因素。

3.2 建筑行業(yè)的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化控制的特性，和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)融合使用，為中高層樓宇的自動(dòng)開發(fā)奠定了技術(shù)依據(jù)。在實(shí)際工作中，施工單位的整體安全性和穩(wěn)定性得到了增強(qiáng)，有利于建設(shè)項(xiàng)目的工作效能，縮短了工期。在建設(shè)工業(yè)中，需要大規(guī)模組裝的金屬裝備，機(jī)電工程師負(fù)責(zé)全套總裝過(guò)程的監(jiān)控與管理，并進(jìn)行編程后，工程人員才能進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè)，從而提高了設(shè)備的自動(dòng)化效率。運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)機(jī)電工程中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以有效防止控制設(shè)備中由于發(fā)生意外，而產(chǎn)生觸電漏電等風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題[2]。

3.3 發(fā)電廠、焦化廠、水電廠的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化設(shè)備還可以突顯電氣自動(dòng)操作的便捷特性，使得操作人員在操作中可以方便地利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并可以對(duì)電氣控制器進(jìn)行集中管理，從而在操作期間提高工作效率，減少工作壓力。同時(shí)，員工還可以通過(guò)對(duì)電氣裝置的資料進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，了解其運(yùn)行狀態(tài)，降低其在機(jī)電設(shè)備施工過(guò)程中的安全性問(wèn)題。在電力企業(yè)中，采用電氣自動(dòng)化設(shè)備，可以提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高電氣系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。在焦化廠當(dāng)中的設(shè)備使用價(jià)值更高，將電、機(jī)、爐一體化的管理工作目標(biāo)得以完成，并使各種裝備的管理工作更加有效。員工可以通過(guò)電腦監(jiān)控和加工背景的數(shù)據(jù)，快速解決問(wèn)題，而企業(yè)在機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)當(dāng)中，有相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行、管理和維修等費(fèi)用的控制，并能按照生產(chǎn)進(jìn)度要求進(jìn)行。

3.4 不斷完善電氣自動(dòng)設(shè)備功能

機(jī)電工程自動(dòng)化管理水平的提高，沒(méi)有現(xiàn)代電氣自動(dòng)化科技的輔助，它還必須與機(jī)電制造的現(xiàn)實(shí)情況相聯(lián)系，進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化與完善。本項(xiàng)目將機(jī)電與自動(dòng)控制裝置有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，以達(dá)到測(cè)試與運(yùn)行、程序編制與信息資源分享的目的，全面融入了自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)完成工程提供了極其有利的環(huán)境。

4 電氣及自動(dòng)化在機(jī)電工程中的應(yīng)用案例

4.1 電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

某交通工程中機(jī)電工程涉及到大量的機(jī)電裝備，該系統(tǒng)采用了大量的電氣發(fā)電機(jī)和變電所，采用了自動(dòng)控制技術(shù)，可以對(duì)各種裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)了信息化，提高了生產(chǎn)的效率。

4.2 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 合理挑選變壓裝置

第一，變壓器要選用合適的設(shè)備，必須要具有節(jié)能性，這樣可以將能量最大化，而在電氣自動(dòng)控制中，變壓器的消耗也很大，所以在使用過(guò)程中，一定要確保所有的儀器都能正常工作。所以，它的壽命很長(zhǎng)，不是一種節(jié)電的，必然會(huì)消耗大量的能量，所以，選擇節(jié)能的電力變壓器是當(dāng)前發(fā)展的潮流。第二，要按照電網(wǎng)自動(dòng)控制的要求，普通的變壓器能夠滿足自動(dòng)調(diào)節(jié)的需要，但若變壓器的實(shí)際輸出功率過(guò)大，則會(huì)超出電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，故在使用時(shí)，常采用 80%的變壓器[3]。

4.2.2 確定低壓電纜截面

第一，選用適當(dāng)?shù)膲弘娎|截面，在一般情況下，在供電系統(tǒng)和配電網(wǎng)中，應(yīng)按特定的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而根據(jù)該規(guī)范，由于缺乏大的功率和較大的電線，所以最終的結(jié)果就是，電壓不足的部分會(huì)產(chǎn)生很大的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，有些設(shè)計(jì)員從電網(wǎng)的自動(dòng)溫度、電壓損耗等角度進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。第二，就是要決定電源的類型，一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)控制的電源都是220V，有單、雙、三相、三相四線，每一種都會(huì)造成不同的損失，三相四線的供電是最容易的，因此，建議在配電自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，三相四線，這樣既可以保證負(fù)載的均衡，又可以降低能耗。

4.3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

電氣設(shè)備的聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)是對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)，確保電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行。目前，電氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控主要是本地監(jiān)控和損失監(jiān)控。局部監(jiān)控是對(duì)局部放電發(fā)生的頻率源進(jìn)行監(jiān)控，采用脈沖電流檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、超高頻監(jiān)測(cè)等方法監(jiān)測(cè)。此外，該監(jiān)測(cè)技術(shù)也能夠監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和能源狀態(tài)。故障監(jiān)控的重點(diǎn)是電容器設(shè)備的絕緣損失和電量。目前，在實(shí)際使用中，電流傳感器的使用有許多不足之處，為了克服此缺點(diǎn)，必須采用自動(dòng)回饋零磁通補(bǔ)償技術(shù)，該設(shè)備的核心是采用了磁性機(jī)槍的坡莫金材料，而且具有極強(qiáng)的深度回饋技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)追蹤，既能確保整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作質(zhì)量，又能極大地提高監(jiān)測(cè)的精確度，同時(shí)也使監(jiān)測(cè)結(jié)果客觀透明，沒(méi)有人為的干擾。

4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控是電力自動(dòng)化的重要組成部分，也是未來(lái)電力自動(dòng)化發(fā)展的方向。比如，通過(guò)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，可以避免鋪設(shè)大量的光纜，大幅度減少原材料的消耗，同時(shí)提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。此外，本項(xiàng)目采用了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，極大地增強(qiáng)了電力自動(dòng)化的可操作性，使電力自動(dòng)化得到了有效的監(jiān)控，使其可靠性得到了極大的改善。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電工程領(lǐng)域中的發(fā)展方向

5.1 向節(jié)能降耗方向發(fā)展

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要時(shí)期，樹立節(jié)能減耗的發(fā)展理念對(duì)于電氣自動(dòng)化的發(fā)展具有重要意義。針對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備高能耗的問(wèn)題，一方面，相關(guān)部門需要構(gòu)建統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)發(fā)展規(guī)范，尤其是在電氣自動(dòng)化設(shè)備能耗方面需要給予高度重視；另一方面，需要在能源節(jié)約和電氣自動(dòng)化的應(yīng)用方面尋找平衡點(diǎn)，既需要提高產(chǎn)能和效率，也需要推動(dòng)電氣自動(dòng)化的轉(zhuǎn)型和優(yōu)化，以低能耗換取更多的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

5.2 智能化發(fā)展

在電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究領(lǐng)域，可以集中精力進(jìn)行智能化開發(fā)，建立一個(gè)完善的共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，做好電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建工作，能夠提升實(shí)際問(wèn)題解決的針對(duì)性，對(duì)所收集的信息進(jìn)行優(yōu)化和分析，確保不同行業(yè)之間的信息能夠進(jìn)行高效、便捷的交流。在對(duì)共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行建立的過(guò)程中，各方專家需要開展共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體架構(gòu)、功能參數(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)設(shè)計(jì)工作，全面提升共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的安全性和可靠性，并且這一平臺(tái)的推出還能實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域之間的有效溝通，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)提供保障。

5.3 安全化發(fā)展

使用電氣化系統(tǒng)時(shí)，安全至關(guān)重要。因此，在電氣化系統(tǒng)的研究過(guò)程中，必須要對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性進(jìn)行重視，這也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。在對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)程中，需要做好電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的集成控制工作。另外由于我國(guó)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用范圍在逐漸發(fā)生變化。現(xiàn)場(chǎng)變更后，相關(guān)電氣研究人員就需要對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的假設(shè)工作進(jìn)行重視，做好軟件和硬件的研究工作，全面保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性[5]。

5.4 通用化發(fā)展

在共享時(shí)代到來(lái)的推動(dòng)下，電氣自動(dòng)化已經(jīng)朝著通用化方向進(jìn)行發(fā)展。相關(guān)研究表明，在進(jìn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)研究和發(fā)展的過(guò)程中，需要加強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，全面提升系統(tǒng)系統(tǒng)的完整性，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的日常維護(hù)。另外，還要開展電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計(jì)工作。之前自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)常使用獨(dú)立的連接接口，在規(guī)范化設(shè)計(jì)后能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的通用，為具體使用提供便利。

5.5 開放化發(fā)展

在信息時(shí)代的推動(dòng)下，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不斷提升，推動(dòng)了企業(yè)自動(dòng)化水平的提高。想要全面滿足時(shí)代發(fā)展需求，擴(kuò)大計(jì)算機(jī)和電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，就必須要做好有效的集成處理工作，并建立統(tǒng)一的控制平臺(tái)，為電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展提供便利。在對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍進(jìn)行擴(kuò)大的過(guò)程中，還必須要對(duì)各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ谏a(chǎn)成本和勞動(dòng)成本的降低要求進(jìn)行考慮，根據(jù)具體情況進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)平臺(tái)的建立工作，推動(dòng)工業(yè)電氣自動(dòng)化相關(guān)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

6 總結(jié)

綜上，就中國(guó)現(xiàn)階段的社會(huì)工業(yè)發(fā)展實(shí)際來(lái)看，在機(jī)電工程應(yīng)用期間，仍會(huì)面臨著工程技術(shù)以及管理等方面的各種問(wèn)題。但是，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的普及，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率得到了保證，各項(xiàng)工作有序、高效，機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性得到了改善，為發(fā)展社會(huì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造良好的環(huán)境。可見，電氣與自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的流行與應(yīng)用，可以節(jié)約機(jī)電工程專業(yè)項(xiàng)目中的人工成本，又可以降低有關(guān)人員的工作總量，可以保障機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)施工過(guò)程中的人員安全和施工進(jìn)度，還可以提高機(jī)電工程專業(yè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。