電氣自動(dòng)化中的節(jié)能技術(shù)使用探析

姜廣政

摘要：隨著自動(dòng)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(dòng)化展開(kāi)各項(xiàng)活動(dòng)，自動(dòng)化設(shè)備在當(dāng)前快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文從實(shí)際的礦區(qū)所需的監(jiān)控系統(tǒng)入手，分析礦區(qū)設(shè)備自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)傳統(tǒng)應(yīng)用和改造后應(yīng)用的對(duì)比，以期促進(jìn)當(dāng)前社會(huì)各類(lèi)項(xiàng)目中的節(jié)能減排的理念的實(shí)現(xiàn)，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化 節(jié)能技術(shù) 應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，而最大的應(yīng)用特點(diǎn)是使用更加方便、節(jié)能環(huán)保作用更加明顯。在電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)中，通過(guò)降低資源浪費(fèi)、提高資源循環(huán)使用效率，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)。如今，我國(guó)的電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)還處在研究階段，設(shè)備的能耗、維護(hù)及安全都成了我國(guó)現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵，制約了我國(guó)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。為解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的有效利用，需要從供電、配電幾個(gè)方面入手優(yōu)化，降低電能傳輸過(guò)程中和電能分配轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損耗，提高效率，達(dá)到節(jié)能之目的。

一、自動(dòng)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(dòng)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(duì)用電設(shè)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(shè)備到工廠(chǎng)企業(yè)的生產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備等都離不開(kāi)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)。這些用電設(shè)備的控制系統(tǒng)都是使用電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生成的，如冰箱、全自動(dòng)洗衣機(jī)、空調(diào)等。這些設(shè)備利用全新的技術(shù)控制系統(tǒng)，在給人們的生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也提高了電能的實(shí)際效率。再如數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工設(shè)備進(jìn)行零部件加工時(shí)，需要按照加工工藝要求，提前編制加工程序，對(duì)數(shù)控機(jī)床整個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)講這是一套完整的電氣自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)。應(yīng)用電子信息技術(shù)做好軟件編程，運(yùn)用在電氣自動(dòng)化設(shè)備中，能夠提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)有效控制。可見(jiàn)，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用，有效提高了用電電器、設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的工作效率。近些年來(lái)，在滿(mǎn)足人們基本需求的前提下，各種節(jié)能電器越來(lái)越多，節(jié)能環(huán)保工作也越來(lái)越被重視，實(shí)現(xiàn)能源科學(xué)開(kāi)發(fā)和節(jié)約利用己成為人們的共識(shí)。

二、節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化與人們的生產(chǎn)生活早己密不可分，而且伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。電氣自動(dòng)化中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)作為高新技術(shù)領(lǐng)域的主要部分之一，在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性不言而喻。電氣自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)有利于減少電力等能源的消耗，給國(guó)家電網(wǎng)的供電系統(tǒng)緩解一部分壓力，但是電氣自動(dòng)化中的節(jié)能設(shè)計(jì)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(gè)更加和諧友好的工作生活環(huán)境。對(duì)于一些中小型企業(yè)，特別是城市中的企業(yè)來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化的應(yīng)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(duì)電氣自動(dòng)化采用節(jié)能設(shè)計(jì)，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(jì)利益。因此，無(wú)論從社會(huì)生活的角度還是從企業(yè)的角度來(lái)看，電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用都有著不可忽視的重要作用。在未來(lái)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中，節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)在電氣自動(dòng)化的應(yīng)用可以毫不夸張地解釋為，誰(shuí)掌握了電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)這一先進(jìn)的技術(shù)，就可以在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域獲得更好的發(fā)展，并在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮主導(dǎo)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(xué)的第一定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)無(wú)故消失，它只會(huì)從一個(gè)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(diǎn)。

1.主動(dòng)節(jié)能

主動(dòng)節(jié)能意味著在不違反熱力學(xué)第一定律的前提下，提高機(jī)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(jī)械，將有限的電氣控制變成更優(yōu)秀的搬運(yùn)能源的動(dòng)力，提高制冷/制熱效果。又比如節(jié)能電燈，運(yùn)用電能產(chǎn)生光通量，將過(guò)程中由電阻產(chǎn)生的熱量降低，大幅度提高光能的比例，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.被動(dòng)節(jié)能

被動(dòng)節(jié)能是指在能源使用的過(guò)程中，減少由于途徑的泄露、使用不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌哪茉礈p少。譬如電纜在傳輸電力能源的過(guò)程中，由于電阻本身對(duì)能源消耗，導(dǎo)致部分電能以生成熱能的形式被消耗掉。又譬如在電動(dòng)機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子本身的受力問(wèn)題導(dǎo)致需要更多的電力能源來(lái)生成需要的動(dòng)力等情況。這些情況都是可以通過(guò)具體措施解決的。

3.安全可靠性原則

在電氣自動(dòng)化中，安全可靠性原則貫穿始終，在對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅需要保障各電氣導(dǎo)線(xiàn)的絕緣性能，還需要依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙有效控制各導(dǎo)線(xiàn)之間的距離。除此之外，還需要重視暴露在外的電氣設(shè)備的防雷電措施，在一些特定情況下，還需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置接地裝置。

四、礦區(qū)內(nèi)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

1.提高礦區(qū)內(nèi)的相關(guān)負(fù)荷等級(jí)

在礦區(qū)設(shè)計(jì)中，不同的規(guī)模所要求的電荷量不同。如在礦區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)方案中，其原有的網(wǎng)絡(luò)電力為一級(jí)負(fù)荷，在滿(mǎn)足對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)電力一級(jí)負(fù)荷的前提下，推動(dòng)其他子系統(tǒng)也按照設(shè)計(jì)要求達(dá)到一級(jí)負(fù)荷，并且嚴(yán)格區(qū)別電力系統(tǒng)中的二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)用電負(fù)荷，在保證用電安全的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。一級(jí)負(fù)荷的系統(tǒng)主要有消防負(fù)荷、生活負(fù)荷等;二級(jí)負(fù)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(shè)備電力負(fù)荷量則為三級(jí)負(fù)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(shí)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(gè)照明配電箱內(nèi)增加模塊控制，提高對(duì)照明系統(tǒng)的節(jié)能管理。而空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造設(shè)計(jì)同樣要求在控制箱內(nèi)增加控制模塊，對(duì)空調(diào)電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)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(diǎn)。因而要求電梯系統(tǒng)控制增加模塊控制，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，增加多種渠道的監(jiān)視要求，并且增加手動(dòng)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(xué)合理的措施，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。在滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的狀態(tài)下，提高用電設(shè)備的自動(dòng)化程度，加強(qiáng)電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，提高用戶(hù)的負(fù)載率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。運(yùn)用變頻技術(shù)，有效控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)在負(fù)載情況下，獲得較好工作效率。利用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，在不增加任何無(wú)功補(bǔ)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(shí)現(xiàn)節(jié)約電能。

第二，采用人工補(bǔ)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?yàn)槎喾N原因，造成自然功率因數(shù)往往不能滿(mǎn)足節(jié)能減耗的用電需求，因此，還應(yīng)裝設(shè)一定的無(wú)功補(bǔ)償裝置提高功率因數(shù)，減少無(wú)功損耗，提高電能的利用率。

4.運(yùn)用智能控制終端

在原來(lái)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(dòng)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(fèi)。當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，智能控制終端技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)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(yùn)行中的誤動(dòng)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(shè)備增多是導(dǎo)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(yùn)行出現(xiàn)誤動(dòng)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(wú)功補(bǔ)償效率，并且功率范圍擴(kuò)大，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異。在電氣設(shè)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(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，采用光線(xiàn)好的光源提高顯色性能，最終實(shí)現(xiàn)能源降低的目的。

6.減少電能的傳輸損耗

電能傳輸過(guò)程中的丟失是損耗的主要原因。目前的天線(xiàn)設(shè)計(jì)上，自身電阻無(wú)法消除，因此會(huì)產(chǎn)生有功功率。由于典型輸電網(wǎng)的線(xiàn)路較長(zhǎng)，因此整個(gè)輸送過(guò)程中需要浪費(fèi)大量的能源。要減少傳輸損耗，最好的辦法就是降低輸出導(dǎo)線(xiàn)的電阻值。我們知道，導(dǎo)線(xiàn)的電阻值與其橫截面積成反比，而與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度成正比，因此降低能源消耗可以選擇電導(dǎo)率較小的導(dǎo)線(xiàn)材料，并適當(dāng)降低導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。這就要求在布線(xiàn)上選擇合理的空間位置，盡量減少導(dǎo)線(xiàn)的彎曲布置。變壓器的位置應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，這樣可以降低導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度，降低其電阻值。

雖然電氣自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高了生產(chǎn)機(jī)械用電設(shè)備自動(dòng)化程度，但是如果不注意節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)使電力損耗增加，造成電力資源的巨大浪費(fèi)。所以，要大力推廣使用電氣自動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)減少能源損耗，達(dá)到節(jié)約電力資源保護(hù)環(huán)境的目的，促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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