探討機電一體化技術在電力行業中的應用

洛陽市軌道交通集團有限責任公司 張進星

隨著世界科技的高速發展、國民經濟的快速提升與電力的廣泛使用，用電的安全性問題受到越來越多人的關注，機電一體化技術為解決這一問題作出了貢獻，可以保障用電的安全性。機電一體化技術可以將電和電力系統有機聯合起來，最后形成一個完整的機電電力系統。這一新型系統具有較高較全面的使用意義，不僅功能覆蓋面廣、使用質量高、可靠性好，并且還能較大地減少能源的消耗使用。由于機電一體化技術不僅覆蓋了技術層面，還覆蓋了產品層面，因此其在電力系讓應用方面更加廣泛。下文對機電一體化技術在電力行業中的應用進行討論敘述。

1 機電一體化技術的概念及其目的意義

1.1 機電一體化技術的概念

機電一體化技術，即在運用之中能夠結合電子信息技術并與機電系統進行結合的一門技術。機電一體化又稱為機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，其將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行巧妙地結合，并綜合應用到實際中的高科技技術，現階段的自動生產機器設備幾乎是機電一體化的產物[1]。機電一體化技術可較大提高機械設備的工作效率，極大地解放勞動力，其應用范圍廣，通過比較全面的系統功能，讓性能變得更加安全，具有較高的應用價值。

1.2 機電一體化技術的目的意義

和傳統機電設備不同的是，機電一體化設備擁有功能多、應用廣泛以及可提高使用精度和安全性能、可靠性能，同時操作便捷、柔韌性高、提高生產能力和工作質量等優勢。機電一體化技術融合了電腦技術、機械技術、自動技術、系統技術、伺服技術與傳感技術，促進電力系統逐步實現智能化與數字化。其減少了傳動部件，簡化了機構，使因機械配合與受力變形產生的誤差大大減少。除此之外，機電一體化產品還具有主動報警、自動監控、自動診斷與保護等功能，能夠避免對人類生命健康的威脅與設備損壞的可能[2]。研究機電一體化對提高電力行業的工作質量與生產能力有非常重要的意義。

2 電力行業的發展情況

電力行業的發展對于一個國家的國計民生具有重要的意義，密切聯系著社會經濟的發展，對于國民經濟的發展與社會的進步起著較大的推動作用?，F今的自動化設備雖使用較多，但由于受到環保與節能因素的限制，電力行業建設減緩。電力行業主要包括火電、水電、核電、風電及生物發電等。由于機電一體化技術的應用，清潔能源的使用占比在近年來呈快速上漲的趨勢，水電和新能源各占一半，預計接下來還會保持持續增長的態勢[3]。所以，目前來看極有可能會面臨機電一體化技術無法滿足之后電力行業發展所需。因此，進一步研究機電一體化技術在電力行業的應用是大勢所趨。

3 機電一體化技術的發展狀況與面臨的難題

3.1 機電一體化技術的發展狀況

面對現階段電力行業的高速發展，機電一體化技術還遠達不到其所要求的結果，尤其是現在社會對于低碳理念的思想加強，人們越來越關注環保問題，對于智能化、數字化與人性化的要求更高。因此，可以說目前機電一體化技術在此行業處于一個瓶頸期。

3.2 機電一體化技術面臨的難題

目前，機電一體化技術所面臨的難題主要是無法將此技術百分之百地投入電力行業中，導致電力行業需求大于供應。雖然機電一體化在人工智能、電子信息工程、電氣及其自動化等方面都有投入，但是在電力方面仍是短板。機電一體化一些優秀的性能在電力方面無法很好地展現，相關研究人員對于這方面的研究也還處于初級階段，沒有太多經驗可以參考也是其面臨的難題之一。

4 機電一體化在電力行業多方面的應用

4.1 在水電站設備方面的應用

4.1.1 水電站水文水系統的監測

水文監測、消防用水和技術供排水三個重要部分共同組成了水電站中的水文水系統。水文監測主要是測量水電站的上下游水位，使用投入式液壓計，測量出數據后通過液位變送器傳送到數據解析控制器。除此之外，壓力測量管道也起到傳送數據的作用，其和壓力變通器相連，所測量出的數據信息通過壓力變通器傳送到數據解析控制室。全廠滲漏排水系統和供排水系統兩個部分共同組成了機組運行的技術供排水測控系統，而液位變化測控系統和水泵自動啟停控制系統兩個部分又共同組成了全廠滲漏排水系統。安裝在集水井上的是液位控制系統，會通過多接點浮球水位測量儀來進行測控，其中浮球起主要作用，會在經過一個位置的時候發出信號，經過不一樣的位置時會發出不同的信號，水泵啟停控制系統最后會接收這些信號并進行分析做出判斷結果，如果所得信息數據與原本預期所定數據沒有差異，那么就沒有問題，如果所得有差異，那么就會立刻停止水泵的運行。

除此之外，還會安裝投入式液位變送器來避免造成損失，變送器的作用是及時傳送信息數據到控制器提供給信息數據處理的工作人員，這樣如果水泵自動啟停系統發生故障沒有辦法及時處理信息數據，就可以通過人為方法停止水泵[4]。供排水系統的測控壓力是由電接點壓力表來控制的，被安裝在管道上，除此之外還有管道式流量測控儀也安裝在上面，其作用是用來測量流量，這兩種設備測量出的信息數據最后也都會通過變送器送到控制室，接著工作人員會通過查看這些數據來判斷水系統運行是否有錯誤。水電站還會配有消防系統，主要由水系消防系統和氣體消防系統兩個部分組成，水系消防系統主要是用于主變壓器和機組定子的消防，當有危險需要消防時會通過自動報警系統來控制消防水泵的啟動與停止。以上，是機電一體化監測水電站水文水系統的過程。

4.1.2 機組運行狀態的監測

機組運行狀態的監控主要有各部的軸承溫度、冷卻油槽油位、冷卻油溫度以及機組轉速等方面。機組各部的軸承溫度會通過熱鉑電阻來測量，測量出的溫度數據會由自動控制系統與原本預期所定溫度進行比較，如果此刻溫度超過了預期所定溫度，自動報警系統就會啟動，然后工作人員就可以根據此刻溫度來判斷作出行動，選擇降低溫度或者迅速停止機組運行。冷卻油位的監測主要由冷卻油槽油位來進行，其需要使用油位計進行測量。

油位計有兩種，分別是機械的油位計和磁翻轉油位計，通過油位計上的電子接點可以測量油位是否處于正常范圍以內，當然如果油位不在原本預定位置，那么自動控制系統會通過自動報警告知工作人員油位異常狀況，以便于采取措施解決問題。機組轉速是通過機組轉速測控系統來檢測的，其會使用旋轉編碼轉速測量儀，如果機組轉速上升影響了PLC微機調速器，使其轉速不能調整到所需轉速，此時機組轉速測控系統會收到指令，自動調節甚至停機處理。

4.1.3 壓縮空氣系統的自動控制

水電站運行機組壓縮空氣系統起到了提供運輸空氣的這一作用。除此之外，壓縮空氣系統的使用還需要安全保護措施，所以會安裝自動控制系統、壓力變送器和電接點壓力表等儀器設備來保證壓縮空氣系統的安全使用。壓力變送器和電接點壓力表起到的是一個檢測信息數據的作用，而自動控制系統起到的是一個傳送信息數據的作用，其中會有一個空氣壓縮機起到一個橋梁作用，如果此刻的壓力值超過了額定壓力值，那么該系統會自動啟動壓縮機直到壓力值降到額定壓力值以內。

4.1.4 PLC微機調速系統的自動控制

PLC微機調速系統是整個系統的主要核心系統，是水電站機電一體化技術使用最多的系統。該系統的一些優點完美地適用于水電工程，如靈敏度高以及可靠性強等特點。該系統可以讓水電機組更好地實現自動調節，可以測量機組發電機的實時工作頻率，而且可以在收到相應指令后，增大或者減小水輪機導水機構的開度[5]。該系統擁有機械液壓裝置，此裝置是一個動力裝置，機械液壓裝置的動力源可以控制齒輪油泵的啟停，其工作壓力要保持在安全范圍之內。

4.2 水電工程中機電一體化集成

在水電站工作運行過程中，以上這些系統相互聯系、緊密結合，共同組成了一個不可分割的整體，共同維護水電站運行的穩定性與安全性。這些系統各自負責自己的工作領域，看似毫不相關，實則牽一發而動全身，無論是哪一個系統出了問題，整個大系統就會受到影響。所以，無論是哪一個部分都是不可或缺的。

4.3 在輸電方面的應用

在此方面，機電一體化技術可以充分發揮其靈活性高、容量大及易調節的優勢。不僅僅有益于近距離輸電，在遠距離輸電方面也絲毫不輸。應用機電一體化技術可以高效控制停運問題，極大地提高了電能傳輸質量與效率。目前，我國在推廣柔性交流輸電技術，其可以結合多種高新技術，實現對信息數據以及各項指標的高效率管控，可極大地減少此過程能源損耗問題，優化輸電環節。

4.4 在節能方面的應用

工程機械中機電一體化技術的應用能夠做到節能的效果。眾所周知，由于大量的機械設備都是處于超載狀態或者是未達到額定功率進行運轉的，導致浪費了很多的資源，因此傳統的工程機械工作需要大量的資源作為基礎。但是隨著機電一體化技術的應用，這些問題都能夠得到較好的解決，機電一體化技術能夠對機械設備的功率進行自動調整，避免了資源浪費的問題。

4.5 在配電方面的應用

配電工作可以說是電力使用的最后一項流程，而機電一體化技術對于這一工作內容也起著較大的作用，可以直接影響用電的質量性問題。當然，在配電工作進程中，應用機電一體化技術需要注意以下幾個問題。首先，配電過程會使用到多種相關設備，所以在進行配電工作之前，要保證所有即將工作的設備沒有故障，能夠正常運行。因此，這就需要工作人員提前檢查好相關設備，務必要做到謹慎小心，沒有任何安全性問題，還需要定期對這些設備進行維護保養，以此來延長設備的使用壽命，避免電線短路狀況的發生，保證各項工作有序進行。其次，要做好信息數據的上傳工作，能夠保證配電工作的各項數據信息及時傳遞給上級部門，做好這方面的監督促進工作。

5 結論

綜上所述，機電一體化技術在電力行業的應用廣泛，極大地提高了電力行業工作的穩定性、高效性與安全性。因此，需要廣大工作人員提高自身綜合素質，以便于投身更多應用機電一體化技術的行業中去。相信，我國一定會越來越多地運用這一技術，早日實現更多行業的智能化、數字化與人性化，更進一步地促進國民經濟的發展與繁榮。