电气自动化中节能技术的应用分析

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　　摘要：能源问题是当前世界经济发展所面临的共同问题，随着社会经济的快速发展以及生产规模不断扩大，对能源的需求也不断增加，但是由于对能源的不合理利用和开发等，造成全球性能源短缺问题发生，对世界经济发展都存在着较大的不利影响。针对这一情况，为促进社会经济与能源节约的同步发展，节能环保成为当前世界经济发展的重要主题。因此，在电气自动化设计中采用节能技术，以促进电气自动化设计的节能效益提升，具有十分积极的作用和意义。本文就对电气自动化中节能技术的应用相关方面进行分析和探讨。
　　关键词：电气自动化;节能技术;应用
　　1电气自动化及其节能设计的意义分析
　　1.1电气自动化及其特点分析
　　电气自动化在电气工程领域的应用实现，不仅促进了其工作效率的有效提升，实现企业生产运行成本的降低控制，而且在改善人们工作环境以及确保其工作安全等方面都有起到了非常积极的作用。需要注意的是，结合电气自动化工程实际情况，其本身不仅具有技术融合程度高的特征，还具备技术实用性较强的突出特色。其中，电气自动化的技术融合程度较高表现为电气工程自动化设计中，不仅需要以计算机信息技术为基础，并且还牵涉到电力电子技术以及机械自动化技术等多种高新技术的支持，是在上述各种技术手段的综合运用下实现电气自动化设计与运行使用;此外，在国内工业化建设与发展的推动下，随着全面电气自动化时代的到来以及科学技术高速发展，对电气自动化设计的技术要求也不断提高，需要在对电气自动化设计应用技术知识的领域范围进行进一步扩大基础上，才能够满足其不断提高的设计要求，进而促进电气自动化的进一步发展和提升。
　　电气自动化的技术实用性较强特点表现为当前的技术环境与条件下，随着自动化在各领域的应用实现，受电气自动化本身的实用性较强特点影响，在电气自动化设计中就是以电气工程和自动化技术为主，并且电气自动化也逐渐成为当前社会工业的主要发展模式，以技术控制领域中对电气工程及其自动化的应用最为广泛和普遍，通过电气自动化设计来实现其有关设备的调试与协同运行实现，从而形成更加科学与合理的生产工艺环节，为企业生产效率提升和工业生产力发展提供支持。因此，可以说电气自动化具有技术实用性较强的特点。
　　1.2电气自动化节能设计的意义分析
　　绿色环保与节能是当前社会发展的主要课题，尤其是随着科学技术的快速发展，在一定程度上推动了电气自动化工程的进步，同时也推动了电气工程领域节能减排工作的进一步发展，而节能减排也是电气自动化设计未来发展的主要趋势。由于电气自动化工程与人类生活密切相关，在科学技术发展推动下，电气自动化在社会各领域的推广应用越来越广泛，电气自动化节能设计也成为我国高新技术领域研究的重要一部分，其在社会发展中的地位和影响也日益突出。结合电气自动化发展及其节能设计的实际情况，首先，电气自动化节能设计能够最大程度降低我国能源消耗，从而在一定程度上缓解我国当前的能源短缺问题;其次，电气自动化的节能设计还利于促进其人们生活质量的提升，实现更加和谐、健康的生活空间创造，从而促进社会经济的健康与可持续发展，具有十分积极的作用和意义。
　　1.3电气自动化与节能技术的关系
　　电气自动化技术的使用范围广泛，不论是人们日常的生活用的电器设备还是工业企业的制造类设备都需电气自动化技术的支持。目前，电气自动化技术发展到了一定阶段，随着大规模的制造与使用也出现了一些问题，比较严重的就是资源紧张以及电能消耗问题。
　　就资源紧张来说，越来越多的机器需要靠电力驱动，这给城市电网带来了极大的压力，也造成了一定程度的环境污染。其次，电气自动化发展使得生产和生活用电设备使得城市电网系统不断进行扩充，也出现了电能消耗等问题。以谐波为例，谐波是电力系统传输时的一种副产品，主要在电源、输送电力过程以及使用电力驱动的设备时产生，谐波使得电力系统的运行受到干扰，出现误判情况，尤其是类似继电器等敏感电器元件，这种干扰尤为突出。谐波还会对电网的电压产生消耗作用，降低电网电力传输能力，并在传输电力过程中消耗资源，造成浪费。另外谐波还会加速电力设备老化，增加通路的物理消耗，严重时会降低各类用电设备的参数和测量精确度。总而言之，谐波这类信号干扰问题影响电能质量，消耗电能，是不利于资源节约的急需解决的问题。
　　上述这些问题的产生，催生了电气自动化技术的一个新的研究方向，即电气自动化节能技术。电气自动化节能技术的产生，在一定程度上解決了资源消耗和环境污染的问题，符合我们所倡导的绿色发展思路。并且在未来，绿色发展的思想会越来越深入人心，各行各业的发展都需要建立在节能环保的基础上，电气自动化节能技术的发展必将会做出更突出的贡献。
　　2电气自动化中节能设计原则
　　2.1电气自动化中节能设计要考虑实用性
　　 为了保证电能的合理利用，电气自动化中节能设计要首先考虑实用性，既要保证能够为现有的电气设备正常运行提供充足的动力;为居民正常生产生活提供基本的电力能源，保证建筑工程中各种用电设备对于电力负荷容量、电能质量与电能供电可靠性的需求;最后，还要注意保证满足各种电气设备对于电力控制方式的需求，保障各种电气设备的功能都可以得到充分的发挥，保障供电系统可以高效、灵活、稳定畅通的运行。
　　2.2电气自动化中节能设计要考虑安全性
　　 安全性是各个技术应用中不可忽略的重要因素，电气自动化中节能设计也不例外。为了保证电气自动化中节能设计的安全性，电气线路之间应当注意保持一定的绝缘距离，注意在电气线路的绝缘强度、负荷能力、热稳定性能和各个动稳定性能方面保留一定的裕度;保证供电系统、配电系统与用电设备的安全运行;同时，还要注意设置性能可靠的防雷装置，在一些具有特殊场合的电气设计还应注意引入防静电和防浪涌技术;另外，根据建筑工程的实际情况判断火灾潜在危险程度，预先设置相应防火措施。 　　2.3电气自动化中节能设计要考虑电力设备运行效率
　　电气自动化中节能设计要考虑电力设备运行效率，降低电力设备运行中直接或间接损耗电能，即在满足建筑工程对使用功能和安全性能的前提下，最大限度的降低建筑工程中电力设备对于电能的消耗。具体的，可以通过选择电力节能设备、降低电力线路损耗、均衡负荷和补偿无功等方式，提高电气自动化系统中电源的有效利用率。
　　3电气自动化技术的发展现状
　　3.1生产过程中实现的功能单一
　　在工业生产中，电气自动化技术扮演着极其重要的角色，在工业产业中的应用相当广泛。但是，就现阶段发展状况来看，电气自动化技术能够实现的生产、制造功能仍旧比较单一。一些实际应用场景中，自动化技术甚至仅仅能够实现一两项功能，有时甚至单个设备无法独立完成。同时，在整个生产流程中，设备之间还无法实现信息交流，实现网络化智能管理仍有难度。因此，对于工业产业实际应用仍旧不便，参与工业生产的过程较为繁琐，还需要技术进一步改进，使之走向成熟。
　　3.2生产过程所耗的能源较多
　　国家目前关于电气自动化的研究尚未出台统一的管理标准，企业在利益的驱使下，容易忽视电气自工程动化生产中实现节能环保。因此，缺少了节能需求的相关应用驱动力，也很难促进电气自动化从设计上进行节能改造，导致技术从源头上就缺少实现的客观条件。
　　3.3信息化建设不够完善
　　在各行各业的发展改革中，都会依托于互联网智能化发展优势，从而促使行业健康发展。但是，由于我国在电气自动化方面的标准缺乏，每个企业的生产设计、生产标准各有不同，导致企业的电气自动化设备之间的协调性不高，实现通过信息技术实现产业自动化统一管理的难度提高，很大程度上阻碍了行业发展。同时，信息化建设的不完善，另一方面也归咎于我国的电气自动化设备大多独立完成，无法体现其整体性。从电气自动化方面来看，由于电气自动化生产过程中使用的主体差异，若企业需要应用整套自动化设备，必须要到各个厂家进行采购。除此之外，还需对采购的设备进行组装，此过程中不同设备的标准差异性和设计差异将会带来极大不便，使得信息交流不稳定，无法实现合理的信息化建设。
　　4浅析电气自动化工程中节能设计技术的应用
　　4.1合理选取变压器
　　 电气自动化工程设计人员要以变压器的材料、铜材料、节能型变压器三方面对变压器进行选择。首先，变压器的材料。变压器制作材料应进行优化处理和选取，秉持节约、绿色、环保理念。设计期间可将硅钢片、铜片、绝缘性材料互相组合，在维持变压器可发挥最大性能的前提之下进而实现优秀的节能效果。其次，铜材料的选取。铜材料是一种非常适合节能电气工程应用的材料，铜材料对于变压器的节能设计而言发挥着不可替代的作用。所以对于电线电柜的设计而言，要将铜材料替代传统的硅材料，进而实现降低变压器空载运转期间能源损耗、节约能源的目的。最后，节能型变压器。在科学技术的带动之下，电气发展市场之中已经出现许多专项节能型变压器。所以在电气自动化工程设计工作开展期间，工作人员要优先选取节能型变压器。当前市场中广泛应用的S10或S11型号的节能型变压器兼具普通变压器的优点，同时具有较强的节能效果。此外在应用节能型变压器期间，要保障接线方式的正确性，使其可充分發挥出应有的作用;尽量避免变压器长期处于超载运转的情况之下，杜绝出现能源浪费、变压器损耗等问题。
　　4.2降低电能源的传输损耗
　　 电能在传输期间由于受电线电阻的影响，通常会出现相应的磨损，即常说的线损。此时需要对线损进行有效控制，这是维持电气节约能源的关键所在。对于电气设计工作人员来说，要采取相应的举措减少电线的电阻。首先，在选择电线时要在性能角度进行考虑，选择传输力强的电线电缆，减少电能传输期间出现的损耗情况。其次，要合理选取电力传输的架设线路。在铺设线路期间尽可能的直线敷设，以缩短电线的辐射长度。再次，要选取可保障变压器靠近负荷集中的工作区域，以缩短供电的运行路程。最后，要选择横截面大的电线电缆，以减少线路的电阻值，由此可实现节能效果。
　　4.3提升电力运输系统的无功功率设备
　　 无功功率设备是电气自动化设备正常运行过程中必不可少的供配电设备，但是无功功率在正常运行过程对电力线路的损耗非常大，不仅降低了整个配电电网的供电电压，还影响到配电电网的电能传输质量，对配电电网的正常运行产生不良影响。因此，为了在保证无功功率设备平衡运行的基础上，有效降低电力线路的损耗，需要筛选出相应的电容器装置，作为无功功率设备的补偿装置，进而有效提高配电电网运行能力，提高配电电网的电能传输质量。
　　 无功功率补偿装置的安装需要满足以下要求：首先，要选择合适的电容器作为补偿装置，在确定电容器的实际数据之后，根据所选电容器的实际容量进行数据记录，例如：电压数据、最终目标功率值所能承受负荷的数据;其次，要注意调节电容器的平滑度和电容器适应范围的实际广度，算出电容器能够实现的最优补偿效果，再具体运用在模糊集合的模式之中，该模式由电容器和该电容器所结合的补偿电容组构成，该模式中包括开关的投切形式、分担形式、不同编码的设置和比例分配等等。
　　4.4采用高频技术
　　高频技术作为一种高新节能技术是基于传统的变频技术来进行展开的，高频技术可以充分利用能源和材料，事实上，在进行相关的实验分析过程中，技术人员发现电气产品的变压器、电感、电容的体积重量与电源频率的平方根成反比。于是在此基础上，技术人员实现了对电力设备进行运行频率调整的技术。一般来说，当工频从80hz增加到20khz时，电气设备的体积重量会呈现出下降趋势，下降幅度在5%到10%之间。为此，技术人员需要积极开展电源的改进工作，实现节能降耗，最低能够节能30%。由此可知，高频技术的推广应用可以较大限度地利用电能，且其运行效果优于变频技术。 　　4.5源滤波器的应用
　　通常在电气设备的日常使用中，会不可避免地出现谐波现象，高频电网出现谐波时会导致电压波动的情况产生，对范围内电气设备的正常运作和使用造成较大的影响，进而影响到电气设备的使用安全，故需要对设备加装源滤波器来避免谐波对设备产生的不良影响。但该种设备有着价格高的特点，需要相关单位对其进行酌情采用。
　　5电气自动化节能技术的实际应用
　　5.1热泵技术的应用
　　在建筑供暖和制冷方面，为实现建筑节能，可以采用热泵技术实现地面建筑温度调节，将地球浅层温度与地面建筑温度联系在一起。利用埋管式热泵系统，将水当成是冷热量载体，利用土壤中埋设的换热管道使水在热泵机组内循环流动，可以实现设备与土壤的热交换，为建筑提供冷热源。实际应用该技术，需要采用状态信号控制法实现热泵设备自动化控制，通过控制循环水需求量实现建筑节能控制。利用DDC，可以进行热泵机组各支路电磁阀信号采集，确定热泵使用率和循环水系统的输送流量。在循环水总管上安装流量传感器采集供水量信号，比较实际流量和系统总输送流量，可以通过参数设定实现水泵转速调节，使机组达到需求流量，实现热泵设备的高精度控制。在实际进行技术应用时，可以采用PID闭环控制方式，利用控制器进行编程和参数设定后，根据目标区域反馈值实现循环调节。根据机组运行时间记录，在启动阶段进行运行时间少的机组安排，可以加强系统平衡控制阀调节，在保证系统稳定运行的同时，使机组使用寿命得到延长。或制冷器电动调节阀的阀门开度。针对新风，同样需要实现温度检测，实现新风和回风的焓值比例计算，实现新风和回风风阀调节。利用压差开关，能够对风机启停状态进行检测，在风机前后压差达到设定值后调动自动控制程序。如果压差过低，系统会实现连锁控制，即在风阀与水阀连锁的情况下，使风机停止运行。
　　5.2照明节能技术应用
　　照明系统能耗同样较多，在照明节能控制方面需要实现大量照明设备的串联，加強照明参数输入和输出控制，利用集成控制装置实现照明自动化控制，减少系统能源消耗。具体来讲，就是可以根据室内桌面光照度作为输入参数，根据设定值实现照明设备的节能控制。按照国家规定，室内办公桌面照度应达到300lx。在实际进行照明设备节能控制时，还要结合照明区域实现照度控制。光照度设定值应为自然光与人工照明的合成结果，利用传感器能够实现自然光照度值的检测，然后结合设定值进行实际人工照度值的计算，得到控制器输出控制信号。采用自动化系统，能够对各照明灯具亮度进行调节，并且能够加强灯具的监控管理，因此能够节省约30%的灯具用电量。采用该技术，可以实现照明系统多线路电源开关集成管理，借助公共通信线路实现信息传输，因此能够使照明系统得到统一管理。
　　结语
　　电气自动化技术是未来电力系统的发展趋势，而现代社会城市化和工业化不断推进使得资源消耗严重，各种能源短缺，电气自动化技术的节能化是现阶段社会发展的必然要求，但是在电气自动化中节能技术具体方面的研究还是存在很多问题，还需要相关电气自动化技术人员的继续努力，共同推动电气自动化中节能技术的继续向前发展，才能够保障节能技术用于电气自动化之中，切实降低电气自动化的能耗。
　　参考文献
　　[1]冯嘉楷.基于高中生视角谈电气自动化中节能技术的有效应用[J].通讯世界，2018（11）：148-149.
　　[2]赵家敏.电气自动化中节能设计技术的应用[J].现代制造技术与装备，2016（02）：148-149.
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