電氣自動化在鋁合金行業中的應用

劉紀偉，豆 杰

（商丘陽光鋁材有限公司，河南 商丘 476000）

隨著科學技術的快速發展，我國電氣自動化技術也取得了很大進步，被廣泛應用在國民生產領域的各個環節。由于鋁合金生產行業涉及到家用鋁材、建筑鋁材和工業鋁型材，包括模具設計及制造、擠壓鋁材、鋁合金壓鑄以及各款鋁合金型材的表面處理（粉末噴涂表面處理、液體噴涂表面處理、各款顏色氧化、拋光、電溶、木紋表面處理、產品組裝、產品深加工）等多個方面，是我國工業生產的重要組成部分。隨著近年來鋁合金生產行業產業結構調整和綠色低碳轉型步伐的加快，電氣工程及其自動化，比如可編程邏輯控制器、智能控制技術、計算機輔助設計技術和Intouch等核心技術，傳感器以及繼電保護裝置的應用，能夠對生產環節的機器設備、電力、溫度及壓力等進行自動設計、監測和控制，保證整個生產過程平穩運行，可以幫助企業節約能源，降低成本，提高產品質量，改善勞動條件，改進生產工藝和管理體制，促進行業的健康有序發展。

1 電氣自動化技術的發展

電氣工程及其自動化起源于18世紀末期，但只是一個模糊的概念，到19世紀后期，國外一些物理學家發現了電磁的理論知識，才使得電氣工程的理論知識得以完善。在20世紀中期，戰爭基本結束，各行各業都在加緊發展生產，各種新技術不斷被引進和發現，至此我國才逐漸的重視起電氣工程及其自動化技術，只不過當時的條件有限，技術手段比較簡單，技術含量也相對較低，僅在小型設備上得到應用。隨著我國科學技術的突飛猛進，時代通訊技術、微電子以及IT電腦技術的不斷進步發展，電氣自動化技術也得到了較快發展，成為了我國高新技術產業的重要組成部分，廣泛應用于工業、農業、國防等領域，在國民經濟中發揮著越來越重要的作用。特別是現階段電氣自動化與計算機技術、微處理技術和網絡技術相結合，使得生產變得更加智能和有序化，加快企業改變生產模式，使其設備的組裝和更換變得整體化和模塊化、使生產過程規范化和產品標準統一化，提高了企業的產品質量和生產效率。

2 鋁合金行業應用電氣自動化的必要性

鋁合金行業主要生產家用鋁材、建筑鋁材和工業鋁型材，包括模具設計及制造、擠壓鋁材、鋁合金壓鑄等，是高能耗、高成本、粗放型生產方式的行業。目前我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段，全社會都在大力推進生態文明建設。因此，鋁合金企業必須加快產業結構調整，推進綠色低碳轉型，加大技術創新力度，推進傳統行業綠色改造和精細化生產，形成生態環境保護與制造業增長相輔相成的發展格局。電氣自動化包括電力電子技術，計算機技術，電機電器技術，信息與網絡控制技術，機電一體化技術等，在鋁合金行業不斷向“綠色”升級的過程中，可以幫助企業節約能源，降低成本，保證產品質量，改善勞動條件，改進生產工藝和管理體制，加速產業結構調整和生態文明建設的進程，使作為國民經濟重要組成部分和現代生活不可或缺的生產基礎的鋁合金行業得到可持續發展。

3 電氣自動化在鋁合金行業中的應用

隨著近年來鋁合金生產行業產業結構調整和綠色低碳轉型步伐的加快以及技術創新和精細化生產格局的形成，將電氣自動化的可編程邏輯控制器、智能控制技術、計算機輔助設計技術和Intouch等核心技術，傳感器以及繼電保護裝置應用其中，通過對生產環節的機器設備、電力、溫度及壓力等進行自動設計、監測和控制，能夠保證整個生產過程的平穩運行。

3.1 核心技術的應用

由于鋁合金材料質量輕、密度小、熔點低，導電導熱性、抗腐蝕性和可塑性能好以及適用范圍廣、耐久性強、裝飾效果好，具有更好的物理性能和機械性能，能夠利用熱處理技術使其組織、形狀發生變化，做出各種形狀的成品或以熔融金屬充填鑄型的方法，獲得各種規格形狀的零件毛坯，被應用于航空、航天、汽車、機械制造等重要領域，成為我國發展現代工業、現代國防和現代科學技術的重要材料。因此，鋁合金企業引入了大量的自動化控制系統與核心技術，應用到大型的機械設備以及數字化設備方面，既擴大了企業產能，又可以幫助企業節約能源，降低成本，還可以提高產品質量，使產品更加標準統一。

表1 核心技術

3.2 傳感器的應用

傳感器是將所感知并接收到的外部信息轉換成能夠被系統識別并執行的電信號裝置，它能夠對信息進行傳輸、處理、存儲、顯示、記錄與控制，是鋁合金工業自動化測定與控制的關鍵環節，包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。

其中溫度傳感器是對環境溫度進行感知并將之轉換成有效信號的輸出傳感設備，比如在鋁合金在軋制、軋輥、鍛件過程中的溫度以及熱處理過程中固溶體的溫度進行控制；壓力傳感器是通過識別壓力的變化使電流或電壓產生相應的改變的自動控制設備；流量傳感器是通過感知流體的流量大小，并將之轉換為可被系統識別出相應信號的設備，比如在鋁合金工業中鍋爐送風管道、蒸汽管道、給水管道內的流體速度及流量大小進行測定，出現異常時起到斷流保護的作用。

3.3 繼電保護裝置的應用

繼電保護是對電力系統中發生的故障如短路或異常情況進行檢測，從而發出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的自動化技術，當電力系統中的電力元件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生了故障危及電力系統安全運行時，自動向工作人員發出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令。在鋁合金生產中繼電保護裝置的應用可以有效地規避因電力系統故障而引發的危害。

繼電保護的工作原理是根據電力系統中的電力元件或電力系統本身發生故障時的電氣量（如電流、電壓、功率、頻率等）變化構成繼電保護動作。首先由取樣單元將被保護的電力系統運行中的參數轉換為下一級即比較鑒別單元可以接受的信號，然后比較鑒別單元將上一級單元發來的信號與給定信號比較，當電流信號達到給定信號時，電流繼電器動作發出信號通知下一級處理單元讓保護裝置啟動，接著執行單元執行處理單元發來的指令，如發出警告信號或者直接跳閘。

4 結語

隨著科學技術和電氣工程行業的不斷發展，電氣自動化技術取得了很大進步，各類自動化設備及儀表裝置在鋁合金行業的應用，極大的提高了生產效率與質量水平，使各生產環節能夠安全穩定運行。我們要繼續加強對電氣工程及其自動化技術的完善與創新，與先進的控制技術、計算機技術和信息技術相融合，推動鋁合金行業實現自動化、智能化發展，促進我國整體經濟的健康穩定發展。