電氣自動化在機械工程中的應用

張昕偉

（山東華邦建設集團有限公司， 山東 濰坊 262500）

0 引言

機械工程在電氣自動化技術的支撐下，效率有目共睹。最直接最形象的案例就是高鐵、飛機、機器人等，為大眾所感知或關注。我們祈望所有的機械工程都被電氣自動化技術武裝起來，但這需要大家的共同努力。本文在概述機械工程和電氣自動化技術的基礎上，著重介紹電氣自動化技術在機械工程中的應用，以期為機械工程中合理應用電氣自動化技術提供一定的參考。

1 機械工程概述

機械系統包含多方面的內容，比如機械設計、機械制造、故障維修等。作為機械工程建設的重要組成部分，機械設計需要充分尊重社會發展的實際需求，設計人員要與時俱進，不斷更新自身的設計思想和水平,提高機械工程自動化、智能化水平，切實保障機械工程的應用價值。

機械制造具有多元性、多樣化的特點，需要應用到驅動控制技術、機械傳動技術、仿生原理等多方面的專業內容，對工作人員有著較強的專業要求。相關工作者需要加強創新和研發機械制造技術，豐富自身的理論知識和實踐操作水平，積極簡化復雜的機械設計、機械運行等，保證機械制造便捷性。

在機械設備維修方面，需要工作人員按照既定的計劃定期進行設備檢修、維護、保養等一系列的工作，及時更換受損的零部件，確保機械設備高效使用。

2 電氣自動化技術概述

作為信息科技的產物，電氣自動化技術是現代工業發展中重要的技術，其包含多個專業領域知識，比如電子技術、微機控制技術、計算機網絡技術等，功能模塊十分強大，并且在各個行業機械設備生產、運行、故障檢修等方面發揮越來越重要的作用。在具體實踐中，電氣自動化技術正朝著更加深入的方向發展，逐漸融合集成化、智能化等技術，這對于機械工程優化有著十分積極的作用。具體來講，在機械工程中通過應用電氣自動化技術能保證高效地完成機械運轉、生產、檢修等工作，可以將機械工程的精準性提高，自動化完成一些生產活動，有助于節省人力資源、降低工人勞動強度，提高工作效率，升級產品質量，提高企業成本效益，更好地滿足市場對產品的需求。同時，電氣自動化技術還可以實現機械設備綜合性能的有效改善，保證機械設備更加平穩地運轉，將機械工程生產安全風險顯著降低。

如今電氣自動化技術在機械工程中已經有著越來越廣泛的應用，并且隨著信息科技的發展正在朝著智能化、集成化等方向進步，先進信息技術的應用可以保證工作人員更加及時快速地了解、協調機械設備各工作，精準控制工業生產，提高工業生產水平。

3 電氣自動化技術在機械工程中的應用

3.1 變速器設計中的應用

變速器是改變機械運轉速度或者牽引力的一種裝置，具有變速快、輸出高等優點，通過應用變頻器可以保證工作人員按照實際生產需求適當地調整變速器扭矩和轉速，確保實際生產需要。為了進一步發揮出變速器操作便捷、調速快等特點，可以在原有基礎上增加一些自動化變速裝置，將發動機的實際應用價值全面發揮出來，確保滿足實際設備運轉需求。設計人員可以將計算機技術合理地融入變速器機械設計當中，構建變速器數字運算模型，明確劃分各個構件的結構、功能等，保證各個零部件可以正常運轉，和變速器使用需求相符合。當前自動化變速器在汽車生產中有著較為廣泛的應用。

在汽車變速器設計生產中，設計師需要深入分析機械變速器的各項性能，其中重點要對輕量性和穩定性兩方面進行深入地研究。在輕量性方面，需要根據實際需求計算模具數量、運作齒輪體積總和等內容，確保各項參數協調。此外，通過有機結合變速器和電氣自動化技術，可以將汽車傳動方式改善，盡量保證利用齒輪有效地變換汽車檔位，同時，還可以根據實際情況適當地調整齒輪數量，減少發生故障的概率，將變速器對減速器產生的負面影響盡量消除。

3.2 鋼鐵設備中的應用

鋼鐵行業是我國工業生產中的支柱型產業，當前鋼鐵行業已經基本實現了全面機械化生產作業，這和我國機械工程的發展有著密不可分的關系，也正是機械設備的應用，增強了整個鋼鐵行業的營業收入，同時，機械化生產模式也提高了設備管理維護的工作量。鋼鐵行業迅速發展的過程中，也逐漸加大了各類自動化裝置的應用力度，通過應用自動化裝置可以自主監管和調控加工生產過程，工作人員可以直觀、及時地查看各項設備、生產線的工作狀態。在鋼鐵廠中電氣自動化技術可以顯著提高加工速度，加上計算機、網絡技術等各項先進技術的應用，促使鋼鐵生產中基本實現了機械化、工業化的加工方式。比如軋鋼過程中利用人工智能系統可以精準地完成邏輯順序、操作技術、精準控制等工作，在軋鋼過程中可以利用人工智能全自動控制軋鋼生產制作到打包裝箱整個工作流程，還可以完成預測、產品制作等。在軋鋼生產中，操作人員只需要向電腦中輸入相應的操作質量就能夠對生產過程進行實際監控操作，通過利用自動化技術節省工作人員的工作量，保證客觀科學地控制軋鋼生產各項參數。

3.3 水泵設備中的應用

水泵的啟動水位和停止水位如果差值較大可能導致無法及時排出泵池中的水，差值太小可能導致水泵工作過于頻發增加水泵損壞的概率。在水泵中可以加強PID調節技術和變頻控制技術的應用，實現水泵安全穩定地運轉，同時可以達到節能的效果。

通常泵站內需要設置至少兩臺水泵，在設計中需要明確好水泵啟動順序，平衡好水泵的運行時間。設計人員可以對水泵累積運行時間進行實時監控，確保按照規定的范圍合理地控制每臺水泵的運行時間，從而將水泵的使用壽命盡可能地延長。

水泵在運轉中可能會發生電氣故障，而電氣自動化技術可以保證在一臺設備發生故障時自動切換到另一臺設備，通過這種方式將泵站自動化運行的可靠性進一步提高。

此外，設計人員在水泵設備設計中需要加強控制格柵前后液位差，對泵站進水雜物堵塞問題加強考慮，通過采用前后液位差保護的方式提高格柵使用效果，確保格柵使用壽命。

3.4 車床設備中的應用

作為工業大國，我國的車床使用量和需求在不斷增加，在工業化轉型階段，我國工業生產對于電氣自動化技術依賴度越來越大。作為常見的切削工具，刀具有著較為復雜的生產制造系統，需要嚴格控制好材料選擇、鍛造、加工等諸多環節，只有各個環節準確無誤才能保證刀具的生產質量。在刀具生產中應用電氣自動化技術可以將生產制造刀具的模式有效改善，利用自動化控制技術將生產的準確性、精確度提高，保證車床運行和使用要求相符合。此外，在數控機床中也可以充分發揮電氣自動化技術的作用，通過各個零部件性能水平的優化提高整體設備的自動化控制水平，利用傳感器、診斷構件等裝置將生產設備控制精度和工作效率提高，降低發生故障的概率。

3.5 電力設備中的應用

在電力設備中可以充分發揮隔層設計的優勢，確保通信等各項信息資源的安全穩定。利用電氣自動化技術可以持續優化電力設備中信息采集系統，提高電力設備的適用性，便于工作人員更加快速高效地處理各種信息資源。通過加強電力設備信息采集系統功能的優化，可以逐一挖掘出電力系統運行中存在的問題，有助于明確發生故障的原因、影響范圍以及處理辦法，保證工作人員快速開展針對性的故障處理。在電力機械設備中應用計算機等技術，還可以自動化監測電力設備的運行狀態，保證第一時間處理設備異常現象。

3.6 設備故障排查中的應用

利用電氣自動化技術可以分析和統計機械設備中每一個元器件的使用壽命和磨損程度，就常見故障進行總結，從而將發生機械設備故障的概率減小，提高機械設備運行可靠性。統計分析法雖然能夠對機械設備出現的故障比較直觀、明確地診斷出來，但是卻只能是用戶設備故障的初期進行診斷，如果故障出現的原因過于復雜，統計分析法就無法精準的定位到出現故障的部位和原因，這個時候這種方法就不再適用了。使用樹狀圖的方法可以將機械可能會出現的故障一一列舉出來，并通過對可能會出現故障的原因進行分析，分析相關數據，構建出完美樹狀結構圖，由最初構建的樹枝開始慢慢擴展形成樹葉，通過一步步的分析最后得出可能會出現故障的原因。絕大多數故障的發生原因都能夠應用該方法診斷出，但是由于這種方法執行起來比較復雜并且執行周期較長，并且在出現一些由于多種方面故障混合在一起就容易出現誤判。模糊分析技術是當前常見的一種分析方法，可以模仿人腦進行故障的診斷，通過模糊判斷確定引發故障的原因，這一技術具有較高的工作效率，準確性高，具有良好的發展前景。

4 結束語

機械工程能夠對國家綜合實力予以體現，在現代社會發展中，電氣自動化技術對于機械工程的優化而言有著極為重要的意義，相關研究人員與技術人員需要對電氣自動化在應用過程當中的意義進行分析，并且充分遵循機械工程在電氣自動化使用中的各項原則，同時結合各項應用技術，確保我國電氣自動化技術能夠充分地與當前機械工程進行有機融合，提升機械工程生產效率。