電氣及自動化在機電工程中的應用分析

陳文躍

（中電科普天科技股份有限公司，廣東 廣州 510000）

機電設備制造實質上是對電氣工程、機電工業的合稱。而當下，隨著電氣與自動化技術在國內的廣泛運用，為機電工業的良性發展做出了重要貢獻。在國內率先采用的是電氣公司，它利用該技術不斷地提高了發電水平，并同時運用其對發電設備進行檢測，為中國電氣自動化發展創造有利條件。運用機電集成技術，實現了對各種機器進行集中操作與經營，而技術人員也僅須利用計算機，就可以對各機電設備實施遠程的作業和監控。

1 電氣自動化概述

1.1 電氣自動化概念

中國的電氣技術在近年來的發展相當強勁，為中國電氣自動化事業的繁榮提供了良好的環境。利用電氣及自動化可以提高生產效率，實現生產關系和勞動力的解放，為實現工程安全、可靠度創造了一定的支持。與中國的機電行業、電氣行業的傳統模式相比較，電氣自動化技術支撐的電氣裝備，更能夠保證生產設備的總體素質，工作時不需要與個別零件配合完成對應的工作，通過使用自動化控制的手段，就可以保障生產設備運作的高效。電氣設備是中國現代化建設的重要組成部分，其建設與國家的經濟、社會發展息息相關。在不同的行業中，如在農業、工業等方面存在差異。在工程執行中，為了確保工程的順利進行，必須對產品設計思想和工程設計原則進行全面的剖析。電氣及自動化系統是一次系統的優化控制，它包括一次采集數據、數據的處理。從功能上來說，自動化技術的實現包括：分派站與自動化裝置，這兩個部門分工明確，承擔著自己的職責，并完成相應的工作。微機系統的引進，提高了一次裝置參數的采集、存儲和處理的精度，降低了參數的錯誤，從而為自動化系統正確、合理和精確地決定系統的運行狀況和處理方法提供了重要的支持。

1.2 電氣自動化的特點

1.2.1 優化設備結構

電氣系統與自動化技術的傳統應用，以人為主導的管理方式，所以，其總體的自動化水平相對低下。然而，電氣控制技術已在機電加工領域得到了廣泛的運用，可以很好地改變傳統電氣技術的弊端，和現代機電設備制造業的新特點相結合，因此，應將電氣自動化技術的優勢充分利用起來。首先，要構建科學完善的電氣自動化控制體系，電氣自動化的效率與效果才能夠良好實現。例如，電氣與自動化控制是一門十分繁雜的學問，在制造中往往會出現許多問題，而把自動控制技術運用于電氣及自動控制，可以極大提高電氣設備的性能，從而能夠在遇到故障的時候采取相應的防范。

1.2.2 操作靈活

由于常規電氣裝備技術的裝備性差，其工作的主體結構十分繁雜、操作繁瑣，給生產實踐帶來了困難，這會給電氣項目的施工帶來很大的不利后果。設計原理是實現自動控制的依據，對電氣及自動化設備的設計必須先達到設計的目的，而對其進行設計時，必須保證方案的經濟、安全和可靠，以保證電氣和機電的協同使用。電氣自動化技術應用于機電工程中，將變得更加具有彈性，在作業上更加簡單易行，同時，工作流程更加規范化，操作更加容易。同時因為電氣自動化的作業簡便性，在機電和電氣施工方面也將節省大量的人力、財力、物力，建設的時間成本大大減少了，也大大提升了施工企業的運營效率。

1.2.3 在線監測

電氣及自動化技術在機電工程中最突出的優點，是能夠進行遠程網絡監控。現在，有些機電裝置已被普遍應用，最常用的設備是變壓器和發電機等，都處于同一次的設備范疇，所以，在運行過程中，必須保證其運行技術參數的變化情況，可以進行定期的監測，重要技術參數變化監測和重要技術參數預測是其中比較重要的兩項工作。電氣和自動化技術的應用越來越普遍，并具備了遠程在線監控功能，就可以很好的實現這兩項工作要求。

1.2.4 智能設備

機電設備制造業中運用了電氣和自動化的技術手段，可以將部分機電設備自動化，一般都是以計算機方式，對機電設備制造業中的部分設備生產與施工實況，進行了有效的監測和控制。同時也為機電的維護和保養創造了一個有利的條件。

2 電氣及自動化在機電工程中的具體應用

2.1 電網調度以及設備中的應用

電氣及自動化構建，是電氣系統在機電工程中的規劃和運營中有效應用的具體表現，利用電腦網絡實現電力系統內各作業裝置的調整，并進行控制和管理的工作，以提高設備自動化效率。在機電和電氣工程中，各種機電設備的控制和管理工作也需要電氣自動化的輔助，員工運用儀器來進行控制和管理工作，可以及時解決故障問題，完成設備的工作任務。電網調度是電力調度的重要組成部分，電氣的供求取決于電力的調度，其運行是否合理，將直接關系到經濟性、可靠性和安全性等相關的因素。

2.2 建筑行業的電氣自動化應用

計算機和互聯網技術的飛速發展，使得自動化技術快速發展，是計算機技術發展的重要保證。作為中國現代化建設的中流砥柱，電氣系統起到了無可取代的作用。充分發揮電氣自動化控制的特性，和現代計算機技術融合使用，為中高層樓宇的自動開發奠定了技術依據。在實際工作中，施工單位的整體安全性和穩定性得到了增強，有利于建設項目的工作效能，縮短了工期。在建設工業中，需要大規模組裝的金屬裝備，機電工程師負責全套總裝過程的監控與管理，并進行編程后，工程人員才能進行遠程作業，從而提高了設備的自動化效率。運用電氣自動化技術對機電工程中的相關設備進行監測，可以有效防止控制設備中由于發生意外，而產生觸電漏電等風險問題。

2.3 發電廠、焦化廠、水電廠的應用

隨著科技手段的日益普及，電氣自動化設備的等級結構逐漸被人們所接受，從而達到了實時監控的目標。本裝置還可以突顯電氣自動操作的便捷特性，使得操作人員在操作中可以方便地利用網絡技術，并可以對電氣控制器進行集中管理，從而在操作期間提高工作效率，減少工作壓力。同時，員工還可以通過對電氣裝置的資料進行預測和分析，了解其運行狀態，降低其在機電設備施工過程中的安全性問題。在電力企業中，采用電氣自動化設備，可以提高電氣系統的運行效率，提高電氣系統的安全性和穩定性。在焦化廠當中的設備使用價值更高，將電、機、爐一體化的管理工作目標得以完成，并使各種裝備的管理工作更加有效。員工可以通過電腦監控和加工背景的數據，快速解決問題，而企業在機電設備生產當中，有相關的設備運行、管理和維修等費用的控制，并能按照生產進度要求進行。

2.4 不斷完善電氣自動設備功能

機電工程自動化管理水平的提高，沒有現代電氣自動化科技的輔助，它還必須與機電制造的現實情況相聯系，進一步進行優化與完善。本項目將機電與自動控制裝置有機聯系起來，以達到測試與運行、程序編制與信息資源分享的目的，全面融入了自動化技術，對完成工程提供了極其有利的環境。

3 電氣及自動化在機電工程中的應用案例

3.1 工程概況

某棟綜合辦公大樓的機電安裝工程中，總占地80 000 m2，包括兩個樓層和十個樓層。公司辦公大樓采用鋼筋混凝土結構，主要負責空調、通風、排水等方面的建設。包括地面管道的加工、管道的安裝、水管道的安裝和主機房的安裝。給排水系統包括地面給水管安裝、給水泵房安裝等。

3.2 電氣自動化的應用

其中的空調、通風、給排水工程等機電工程已經于2020年5月竣工。本項目涉及到大量的機電裝備，該系統采用了大量的電氣發電機和變電所，采用了自動控制技術，可以對各種裝置進行實時監控和實時的數據分析，使企業實現了信息化，提高了生產的效率。

3.3 節能技術的應用

3.3.1 合理挑選變壓裝置

第一，變壓器要選用合適的設備，必須要具有節能性，這樣可以將能量最大化，而在電氣自動控制中，變壓器的消耗也很大，所以在使用過程中，一定要確保所有的儀器都能正常工作。所以，它的壽命很長，不是一種節電的，必然會消耗大量的能量，所以，選擇節能的電力變壓器是當前發展的潮流。第二，要按照電網自動控制的要求，普通的變壓器能夠滿足自動調節的需要，但若變壓器的實際輸出功率過大，則會超出電氣系統的正常運行，故在使用時，常采用80%的變壓器。

3.3.2 確定低壓電纜截面

第一，選用適當的壓電纜截面，在一般情況下，在供電系統和配電網中，應按特定的需求進行設計，而根據該規范，由于缺乏大的功率和較大的電線，所以最終的結果就是，電壓不足的部分會產生很大的問題。針對此問題，有些設計員從電網的自動溫度、電壓損耗等角度進行了設計與研究。

第二，就是要決定電源的類型，一般來說，自動控制的電源都是220 V，有單、雙、三相、三相四線，每一種都會造成不同的損失，三相四線的供電是最容易的，因此，建議在配電自動化的設計中，三相四線，這樣既可以保證負載的均衡，又可以降低能耗。

3.4 在線監測技術

電氣設備的聯機監測是對電氣設備運行狀況的監測與檢測，確保電氣控制系統的運行。目前，電氣系統的實時監控主要是本地監控和損失監控。局部監控是對局部放電發生的頻率源進行監控，采用脈沖電流檢測、超聲波檢測、超高頻監測等方法監測。此外，該監測技術也能夠監測電氣設備運行狀態和能源狀態。故障監控的重點是電容器設備的絕緣損失和電量。目前，在實際使用中，電流傳感器的使用有許多不足之處，為了克服此缺點，必須采用自動回饋零磁通補償技術，該設備的核心是采用了磁性機槍的坡莫金材料，而且具有極強的深度回饋技術，該技術能夠實現對電力系統的自動追蹤，既能確保整個自動化系統的工作質量，又能極大地提高監測的精確度，同時也使監測結果客觀透明，沒有人為的干擾。

3.5 遠程監控

遠程監控是電力自動化的重要組成部分，也是未來電力自動化發展的方向。比如，通過遠距離監測，可以避免鋪設大量的光纜，大幅度減少原材料的消耗，同時提高了公司的經濟效益。此外，本項目采用了遠程監測技術，極大地增強了電力自動化的可操作性，使電力自動化得到了有效的監控，使其可靠性得到了極大的改善。

4 機電一體化技術在機電工程領域中的發展方向

4.1 設備性

整體而言，指的就是全方位的實施控制，因此，能夠準確和有效地執行由機電用戶所提供的命令。

4.2 模塊化

由于機電當中存在不同的品種，其產品也隨著社會的進步而顯得越來越復雜化，但是通過模塊化的研發過程，不但可以更加合理的控制其產品，同時也能夠極大改善機電的綜合特性。

4.3 加強網絡建設

因特網的高度開放特性，機電技術人員只需對集控中的電腦實施管理，就可以控制現場的所有設備，這樣的話，互聯網就不會受到任何的限制，也不會受到工作場所和時間的限制，從而極大的提升機電設備的安全性，同時也提高了精度。此外，隨著社會各行各業都在推動節能減排，因而自動化及其微型化也將是其未來發展趨勢的主要引導。

5 總結

綜上所述，將電氣自動化工程技術應用到機電工程中，已獲得了階段性地發展成效。就中國現階段的社會工業發展實際來看，在機電工程應用期間，仍會面臨著工程技術以及管理等方面的各種問題。但是，隨著電氣自動化技術的普及，機電設備的運行效率得到了保證，各項工作有序、高效，機電系統運行的可靠性得到了改善，為發展社會產業創造良好的環境。可見，電氣與自動化技術在我國的流行與應用，可以節約機電工程專業項目中的人工成本，又可以降低有關人員的工作總量，可以保障機電設備生產施工過程中的人員安全和施工進度，還可以提高機電工程專業項目的經濟效益。