電氣自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的節(jié)能降耗研究

王濤 朱琦琳

（陜西煤化工技術(shù)工程中心有限公司，陜西 西安 710075）

引言

現(xiàn)代大多數(shù)工業(yè)主要采用人機(jī)模式來進(jìn)行生產(chǎn)，其中人工占據(jù)主導(dǎo)地位，而人工對于電能損耗無法精確控制，相應(yīng)在大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中會帶來很多不必要的電耗。隨著科技的不斷發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)自動化程度不斷提高，可以有效替代人機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。電氣自動化技術(shù)可實(shí)時對現(xiàn)場所有電路的電能進(jìn)行監(jiān)測，且不斷整合電能消耗信息得到實(shí)時數(shù)據(jù)，當(dāng)電能消耗數(shù)據(jù)接近預(yù)警閾值時，則執(zhí)行斷電、低功率運(yùn)行等指令，使電耗始終維持在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制電能消耗量。

一、電氣自動化技術(shù)工業(yè)化節(jié)能降耗控制系統(tǒng)方案

（一）傳感器布設(shè)

介于電氣自動化技術(shù)必須在確認(rèn)電氣信息條件下才能運(yùn)作，因此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的第一步就是布設(shè)傳感器。傳感器是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能的重要設(shè)備，主要安裝在每條電路上并與電路相互連接，此時傳感器可以實(shí)時獲取到電路的電氣信號，通過信號可知當(dāng)前電路電能消耗量。

（二）工作站設(shè)立

在電氣自動化技術(shù)工業(yè)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中，為了對每條電路進(jìn)行控制，需要設(shè)置一個工作站，該工作站是整個系統(tǒng)的終端，具備接收信號、信號分析、指令擬定、指令控制等功能，在系統(tǒng)運(yùn)作中首先搜集所有傳感器的信號，形成電耗趨勢圖，其次實(shí)時將趨勢圖最大數(shù)值與設(shè)定閾值進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果來擬定指令（例如當(dāng)最大數(shù)值超過閾值，則擬定斷電指令；當(dāng)最大數(shù)值接近閾值，則擬定低功率運(yùn)行指令），最后指令將傳輸?shù)浆F(xiàn)場電氣控制裝置上，如電閘、鎮(zhèn)流器等，對相應(yīng)電路進(jìn)行控制。關(guān)于工作站設(shè)立，首先在硬件上應(yīng)當(dāng)配置一臺高性能、大容量的電腦，用于儲存信號數(shù)據(jù)，其次在軟件上應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)化應(yīng)用程序，集成各控制功能，同時便于人機(jī)交互[1]。

（三）信號渠道設(shè)立

以上提到的傳感器與工作站的連接、工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置的連接，均需要信號渠道作為支撐，因此在方案最后要設(shè)立信號渠道。信號渠道針對不同連接條件，需要采用不同方式來進(jìn)行設(shè)置，就這一點(diǎn)本文將圍繞傳感器與工作站的連接、工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置的連接，提出信號渠道設(shè)置方案。①傳感器與工作站連接：傳感器初始獲取的信息為電信號，該信號無法被工作站計(jì)算機(jī)（電腦）直接讀取，因此需要在兩者之間增設(shè)一個換能器，換能器可以將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，滿足工作站讀取需求，同時為了保障信號傳輸通暢，在工作站要設(shè)置一個與傳感器信號格式相同的接口，例如I/O接口；②工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置連接：因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)場電氣控制裝置本身不具備信號接口，所以需要先在此類裝置周邊增設(shè)信號接收裝置，隨后借助接收裝置的信號傳輸功能將裝置與工作站連接（同樣可以采用I/O接口）即可[2]。

二、案例驗(yàn)證

（一）案例概況

某工業(yè)對自身人機(jī)模式生產(chǎn)時的電能損耗成本進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示其一個月內(nèi)每日電能損耗成本均值為5332元，這與該工業(yè)的運(yùn)維預(yù)算發(fā)生了沖突，因此其需要盡快降低自身電耗。通過分析可知，該部門的大部分電耗均來源于人工，例如工作人員缺乏節(jié)約電能意識，導(dǎo)致設(shè)備長時間運(yùn)作等，且設(shè)備面對任何需求，都以最大功率進(jìn)行運(yùn)作。將電氣自動化技術(shù)工業(yè)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于案例中一個月，并對時間內(nèi)的電能損耗成本均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再與案例自己統(tǒng)計(jì)的均值進(jìn)行對比，如果系統(tǒng)運(yùn)作成本降低，則說明系統(tǒng)有效，否則無效。

（二）系統(tǒng)應(yīng)用分析

依照以上策略在案例中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)工業(yè)化節(jié)能降耗控制系統(tǒng)，其運(yùn)作流程為：①通過傳感器接收每條電路的電耗；②通過信號渠道將傳感器信號傳輸?shù)焦ぷ髡荆虎酃ぷ髡炯尚畔ⅲ呻姾内厔輬D；④系統(tǒng)將趨勢圖最大值與閾值對比；⑤根據(jù)對比結(jié)果擬定指令；⑥通過信號渠道將指令發(fā)送到現(xiàn)場電氣控制裝置；⑦電氣控制裝置對電路電流參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電能管理。

（三）對比分析

表1為本控制系統(tǒng)應(yīng)用前后一個月的電能損耗成本數(shù)據(jù)。

表1 本控制系統(tǒng)應(yīng)用前后一個月的電能損耗成本數(shù)據(jù)（部分）

綜上可見，在本控制系統(tǒng)應(yīng)用后的一個月，案例的電能損耗有大幅度下降，相應(yīng)成本也得到了降低，均值為4622元/每日，證實(shí)本控制系統(tǒng)應(yīng)用有效。

結(jié)語

綜上，本文分析了“電氣自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的節(jié)能降耗研究”課題，主要闡述了電氣自動化技術(shù)工業(yè)化節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的實(shí)施方案，分析了各步驟的主要作用與方法；結(jié)合案例對系統(tǒng)應(yīng)用有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示系統(tǒng)應(yīng)用后起到了節(jié)能降耗目的，證實(shí)系統(tǒng)有效。