时间:2023-09-07 17:40:37
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1 前言
二十一世纪初期是我国油气储运建设的时期,大型油气码头、大型原油成品油气库,长距离输油和输气管线陆续开工建设与投用使管道工程建设进入了前所未有的蓬勃发展的历史时期。与此同时,电伴热系统克服了蒸汽伴热能源消耗大,维护管理费用高,腐蚀管道的不足,在输油输气管道中得到了广泛的应用。
2 电伴热技术概况
电伴热是指用电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失,使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内。管道电伴热有以下四种类型:
2.1 阴抗伴热
阴抗伴热分直流电伴热和交流电伴热两种类型。它要求管道等径,并且加热的管段上没有副管和阀门。阻抗伴热耗资小,施工操作方便,但具有以下弊端:
①为保证工作人员的安全,需要安装变压器;
②接地极的总电阻要小于管体电阻值;
③伴热管道应与相邻的设备进行绝缘;
④地下使用该伴热系统时,会引起电流的大量流失。
2.2 电磁感应伴热
电磁感应伴热利用电磁感应原理及感应电流通过导体时产生的热效应使工件快速加热。电磁感应伴热一般分为三类:工频电磁感应伴热、中频电磁感应伴热和高频电磁感应伴热。电磁感应伴热效率可达到80%以上,并且加热速度极高,热流密度大,可自动控温,可消除设备发生火灾的危险(仅铁芯发热)。电磁感应伴热的热惯性小,断电后会马上断磁、停止加热,控温性能比较准确,但设备复杂,成本很高。
2.3 柔性材料伴热
柔性材料伴热是以导体通电时产生的焦耳热来加热管道,包括电缆伴热和电热带伴热两种类型。
(1)电缆伴热是以铜或铜合金制成芯线,芯线外面用具有良好的热稳定性和导热性的材料做成绝缘层,最外层为不锈钢铠装护套。电缆伴热有两种敷设方式:①管道内部敷设;②管道外部敷设。
目前用于工程实际的常用电缆为MI矿物电缆。MI电缆采用高纯合金电热丝作为发热源,高纯、高温、高结晶度的氧化镁作导热绝缘体,无缝不锈钢或铜管作为护套管,具有耐高温、防水、防爆、机械强度高、寿命长、安全可靠等特点。但由于MI电缆以金属作为外护套,剪切及封口较麻烦,给现场施工安装带来不便;另外,MI电缆外护套内充填氧化镁粉末,对弯曲半径有较高要求,多次弯曲变形后将直接影响MI电缆的安全可靠性。
(2)电热带伴热分为恒功率和变功率两大类。电热带外形扁平便于与管道接触,传热效果优于电缆伴热。
①恒功率电热带单位长度的发热功率基本恒定,不受温度的影响,可分为并联式电热带和串联式电热带。恒功率电热带热量稳定并且与长度成正比,使用的伴热带越长,输出的总功率越大。当电热带交叉安装时局部管线温度有可能超过其最高承受温度,影响油质,而且电热带若有局部损坏,将影响其它部位的使用。此外,恒功率伴热带还受节长的限制,利用率低。但其设计选型较为方便、一次投资较少,目前使用较为广泛。
②变功率电热带又称自限式伴热带,是指电热带的输出功率随被伴热介质温度的升高而下降,反之则增加。电热带核心部分由两根平行母线和发热元件构成,发热元件的电阻率具有正温度系数(简称PTC)。将PTC材料均匀地挤塑在两根平行的金属线芯之间即可得到芯带。PTC材料一般由塑料加导电碳粒组成。在通电的电热带内,母线间的电路数量随温度的变化而变化:当电热带周围的温度下降时,电路数量增加;当母线的温度升高时,电路数量减少。变功率电热带是整体发热,允许任意交叉重叠,并且在现场安装时可任意截其长度从而减少不必要的浪费。另外,电热带由无数并联结构组成,即使有局部损坏,也不影响其它部分的使用。自限式电热带伴热的性能是由制造它的PTC材料决定的,伴热温度受到限制,同时生产加工能力也制约了其长度(一般不到千米)。近年来,国内外短距离、伴热温度不高的油气管道多采用自限式电伴热带。
2.4 集肤效应伴热
当交流电通过铁磁性材料时,导体横截面上的电流分布是不相同的。在接近导体曲表皮部分电流比较集中,这种现象被称为集肤效应。管道集肤效应伴热(SECT)是利用集肤效应使电能集中在一小口径碳钢管的内表面处转换为热能,并把热量传给管道。因电流集中在钢管的内表面,外表面几乎没有电流,所以自身能形成很好的绝缘结构。SECT系统基本上由输液管、伴热管、耐热电缆、保温层及保护外壳五部分组成。输液管和伴热管为普通钢管,伴热管直径为15-40mm,间断地点焊在输液管上,耐热电缆放在伴热管中,外面是保温层和保护外壳。集肤效应伴热技术与设备具有显著的优点:
①防爆功能,自身形成的绝缘结构成功地解决了电器装置和设备的绝缘问题;
②装置一体化,伴热管可实现工厂预制化,减少了工程量,缩短了工程周期;
③伴热温度高,有效维持温度可达0-230℃;
④热量利用率高,在输送管与加热管间的焊缝间隙内加入传热水泥后的热效率可与电缆伴热的内部敷设方式相比拟;
⑤伴热距离长,一个电源点的伴热距离最长可达24km;
⑥使用寿命长,耐热电缆具有十年的使用寿命。
3 电伴热技术在管道工程中的应用
下面以某原油成品油管道工程某原油首站燃料油泵区为例对电伴热系统设计选型作简要介绍。
在实际工程中选择电伴热带类型应具体情况具体分析,不宜按区块划分,都选某种类型的伴热带,要从技术经济角度综合考虑,建议参照以下选型原则:
(1)在温度控制比较严格的区域(如过滤分离器、旋风分离器、调压阀较集中的区域)可以采用恒功率电伴热带。
(2)在可能出现交叉重叠式安装的区域(如阀门弯头较多的区域)不适宜安装恒功率电伴热带,可以选用自限式伴热带。
(3)从设计、安装角度讲,恒功率电伴热带一般受节长限制,若切割时未能找准一个节长,则该部分伴热带不起作用,这不仅影响管道的伴热效果,同时也造成浪费;而自限式伴热带可随意切割,能确保电伴热完整。
该原油首站燃料油泵区管线较短,阀门弯头比较多,考虑选用自限式伴热带。
自限式伴热带产品选型建议参考如下步骤:
(1)根据被伴热体系的最高维持性及偶然性操作温度来选择伴热带系列。首先要掌握管道的最高温升和偶发性温升(如蒸汽、热水、热油吹扫管道)数据。所选伴热带的最高暴露温度应不低于偶发性温升。如偶发性温升高于最高暴露温升,可在热工估算后调整安装方法,在伴热带与管道之间加一层适当厚度的保温层以缓解偶发温升对伴热带的影响。
(2)根据供电条件,电网负荷及被伴热体系的布局、尺寸、复杂程度确定电伴热方案及型号。
(3)根据管道单位长度或容器单位面积的热损失来确定伴热带功率和长度。选择伴热带的输出功率是以管道达到系统维持温度时伴热带必须输出的功率为依据的,而不是以伴热带标称功率为依据。电热带的总长度为管道部分、法兰部分、阀门部分、管架部分和其它部分敷设伴热带长度的总和。在计算管道部分需要的电热带时,如果电热带每米发热量足够补偿散热,电热带长度与管道长度相同;如果电热带发热量少于散热,就需缠绕(见图1)或增加电热带数目至两条或更多。每个法兰需要的电热带长度等于法兰直径的两倍;每个阀门需要的电热带长度等于阀门散热系数(见表1)乘以每米管道需要的电热带长度;每个管架需要的电热带长度等于管架与管道接触处长度的3倍;每一配件另加1米的电热带作接头用。
图1 电热带的螺旋缠绕
表1 阀门散热系数表
阀门种类 散热系数
闸门 1.3
蝶形阀、截留阀 0.7
球阀 0.8
球心阀 1.2
(4) 根据应用环境选择产品结构型式。在表面不能可靠接地的容器和管道上(如塑料或表面涂有油漆)可选用屏蔽型产品;在易燃易爆地区或管内介质是易燃易爆介质时应选用防爆型产品;在伴热带有可能腐蚀性化学品时应采用防护型产品。
为了确定管道或容器散失到环境的热量,应该找出下面几个参数:
TH,管道内流体维持温度(℃):一般在冰点或凝固点之上,流体粘稠度最适宜的温度;
TA,当地最冷月平均环境温度(℃);
管道直径(mm);
保温层的种类和厚度(mm);
管道安装地点:在室内或室外,地面上或地面下。
保温管道的热损失(加30%的安全系数)可按下式计算:
:单位长度管道的热损失,W/m
:流体维持温度,℃
:环境温度,℃
:保温层的导热系数,W/m・℃
:保温层内径,m
:保温层外径,m
:保温层外表面向大气的热交换系数,W/m・℃,α与风速ω(m/s)有关,
该原油首站燃油泵区各段待伴热管道参数如下:
流体:原油
地点:室外地上
保温材料:硅酸钙管壳40mm λ=0.05W/m・℃
室外最冷月平均温度:-11℃
流体维持温度:16℃
年平均风速:ω=1.8m/s
管径:φ60.3mm、φ88.9mm
根据以上数据按照公式计算可得:
管径φ60.3mm:
管径φ88.9mm:
根据工艺数据和计算结果选择BARTEC PSB26型伴热带(16℃时输出功率23W/m)沿管道直线敷设。
电伴热系统的供电电压为220V,电源由配电间引来,经过电伴热防爆动力配电箱分配给若干供电回路。防爆配电箱内装具过载短路保护功能的高分断小型断路器。根据IEEE规范(515―2004)建议,电伴热回路应配漏电保护装置进行保护,特别是在防爆区、危险区或腐蚀区,以及管道需经常维修和伴热线容易受到机械损坏的区域。
4 电伴热技术实际应用中的几个问题
伴热的目的是使伴热带的发热量大于管道的热损失,然而在输气管线中,天然气经调压阀后压力骤降、气体膨胀并吸收大量热量(通常取决于调压阀前后管道压差),用一般热平衡方程无法精确计算。因此在设计中应综合考虑各个管道项目中电伴热系统的实际运行情况、加热时间及启动温度等诸多因素按管道加热方式进行计算。
电伴热系统安装完毕后,初次使用之前,必须测量各个回路的绝缘电阻。电伴热系统应分批投人,以避免过大的启动电流。而且应在伴热管道运行前30分钟投入电伴热,以保证管道温度骤降时有充足预热时间。
电伴热系统能否良好运行,不仅取决于高质量的产品和正确合理的方案设计,而且和电伴热产品的正确安装、施工有着重要的关系。严格遵照程序施工,避免错误的施工方式(如在放带时过度弯曲或打折伴热带造成伴热带损坏;恒功率电伴热带安装时交叉缠绕致使重叠缠绕处过热)是十分必要的。
5 结语
随着油气储运工程建设的蓬勃开展,可以预期,电伴热技术将以其使用寿命长、自动控制水平高、节约能源、无污染、施工方便的特点在管道工程领域得到更广泛的应用。
参考文献:
专业英语,顾名思义,以英语讲解专业知识,是大学英语的后续课程。专业英语课程的目的是为了使学生能够阅读英语专业文献,了解国外学术及业内动态,为将来从事本专业工作后参加学术会议、听取国外学者的演讲报告、学术讨论会、出国留学或参观考察等提供基础。专业英语也是电气工程专业的基础课程,它使学生能够对国内外的行业现状、研究前沿、研究难点和研究热点有一个比较清晰的认识和了解。因此可以认为,专业英语为电气工程专业学生的进一步发展建立了一个平台。基于这个平台,学生可以深化既得知识,扩展专业知识领域,了解专业领域的全貌,洞察该领域中技术和理论研究的前沿,为学生在本专业领域中与国内外的同行进行交流创造条件。
电气工程专业涉及面广,设置课程包含“电气工程”、“电子应用技术”、“计算机技术”、“控制理论”等内容,与之相应,专业英语也应涵盖这些内容。因此学习专业英语要具备一定的专业知识,并且要区别于基础英语的学习。为了使学生顺利地从基础英语过渡到专业英语,并将所学专业知识与英语能力相结合,提高专业英语的听、说、读、写能力,本文结合实际教学,在教学内容、教学方法和教学设计与安排等方面提出一些改进方法。
一、教学内容
大学本科教育的目的主要是培养学生扎实的专业功底和独立获取知识的能力,为学生继续学习和独立从事本专业的研究工作奠定基础。为此,专业英语课程对内容和教材的要求就不能局限于用英语念原文、翻译课文、用中文讲解难点、用中文解释重点,这样就很难把基础英语与专业英语区分开。
电气工程专业英语教材的课文内容主要包括构词法、翻译和写作的内容。构词法主要介绍电气工程专业英语中一些常用的词根、前缀、后缀以及合成词等构词方法。大学生掌握了构词法,就可以达到对专业英语词汇举一反三、融会贯通的效果。熟练和掌握构词法是学习专业英语的基础,为以后阅读英文专业文献资料、学习新的词汇做铺垫,也是扩展词汇量的一种高效方法。翻译是针对专业英语的句子特点,比如长句多、句子结构复杂等,介绍其翻译技巧。翻译技巧涉及词义选择、语序的变换、用词的增加和省略等内容。掌握翻译技巧是学习专业英语的更高一层次要求。翻译要做到信、达、雅,符合中英文的语言表达习惯和语法规则。写作是比专业英语翻译更高一层次的内容。英文写作包括应用文、学术论文、学位论文等。熟悉应用文写作有利于帮助学生到工作岗位后尽快适应工作、熟悉工作。学术论文、学位论文的写作为学生进一步的深造奠定了基础。这三方面内容是专业英语教材内容中要讲解的重点。
学习专业英语,除了以上这些内容之外,内容安排还应该注意以下两点。
第一,专业英语的教学内容越新越好,内容应与国内外最新的专业知识技术和前沿热点保持同步。鉴于此,笔者认为,电气工程专业英语的教材内容可以选取一些国外相关专业技术期刊或报纸上的文章,并且要与时俱进。每学期安排几个学时,专门用来探讨这些技术发展的新动态。
第二,电气工程专业英语的教学内容还应该兼顾传统内容与现代内容、基础知识与前沿热点之间的联系。教材中的内容是一些基础的专业词汇以及基本的原理介绍。通过教材学习,可以让学生从基础英语过渡到专业英语,了解专业英语的特点以及一些词法和句法特点,使学生在有限的教学时间内提高自己的听、说、读、写能力,锻炼出一种能够终生受用的专业英语应用能力。
二、教学方法
传统的教学观以知识为本,而不是以人为本,立足于向学生传授知识,而不考虑学生的需求和学生的接受程度。课堂上教师讲、学生听,“满堂灌,注入式”的教学方法不根本改变,学生的学习主动性就不会调动起来,电气工程专业英语教学要实现从知识传授向综合能力和素质培养的转变,着力培养学生的创新精神和创新能力。这一实现过程,教学方法尤为重要。
1.采用启发式与交流式教学
电气工程专业英语内容本身比较枯燥,而且难于理解。因此,教师在教学过程中要采用各种手段和方法去调动学生学习的主动性和积极性,让学生参与进来,营造一个轻松的学习环境,让学生作为课堂的主体全身心投入到教学过程中,启发和激励学生的兴趣使其主动地思考问题。学生在不知不觉中通过自己的积极参与、自由交流,无障碍地发表见解,在宽松和自由的氛围中完成学习任务,枯燥的学习内容也变成了有趣的内容不容易忘记。例如在电气工程专业英语教学中,专业术语和专业词汇比较多,笔者启发学生运用构词法,如前缀、后缀、合成词等联想和记忆更多的单词,并让学生课下制作单词卡片在课堂分组进行交流,让学生在自由的交流中找到单词的规律,激发兴趣来记忆;另外利用多媒体教学方法给一些单词增加适当的图片解释以活跃课堂气氛。
2.觅食发现法
在教学中发挥学生的主体作用是一种教学的指导思想和理念。如何实现这一教学方法因课程、教师的不同而不同,其关键是从学生的角度出发。针对电气工程专业英语,笔者认为,应该从“讲、议、读、练、评”这几个方面使学生积极、主动地学习。
(1)讲,是让学生上讲台来讲,改变教师讲一课堂的做法。比如教材文章,可以提前布置给学生阅读,自己归纳。在下一节课,以自愿的方式让学生上台讲课,由其他学生来补充不足,最后教师进行归纳和点评。采用这种方法,使学生可以自由地发表自己的观点,学生得到了交流的机会,又活跃了课堂气氛。
(2)议,即精心地设计和组织课堂讨论。结合当前电气工程专业发展的新趋势,确定一些具有代表性、普遍性和现实性的热门话题,提前一周布置,指导学生阅读有关资料和信息,分小组讨论并推荐代表发言,最后由教师评析和总结。如在电气工程专业英语教学中,笔者给学生布置关于智能电网、风能、光伏发电、电动汽车等热点话题进行讨论,讨论其当前发展的现状和未来发展的趋势,以及发展过程中各自的优缺点和技术难题。通过自主学习和讨论,使学生感受到身边这些新技术和新科技为自己生活带来的变化,让学生加深对自己所学专业知识的了解。学生们积极发表自己的见解,踊跃讨论,激发学习兴奋点,从课堂讨论中获得了大量专业发展的前沿知识。教师从学生的发言和辩论中也获得了大量的信息,从中掌握了学生的思想动态,增强了教学的针对性。
(3)读,即读书,不仅读课本,还要读与专业相关的书,如国外电气工程专业的期刊杂志,国外电气工程专业网站等,一方面学生可以加深对课堂内容的理解,另一方面也可以丰富学生的文化底蕴,了解英语的语言表达习惯和语法规则,拓宽学生的知识面,有助于培养学生自主学习和独立思考的能力。
(4)练,就是设计以培养学生能力为目的的“问题体系”。这个问题体系可以根据学生的能力发展水平分层次进行。通过不同层次的练习,逐步培养学生自主发现、分析问题、创造性解决问题的能力。
(5)评,每个教学阶段结束,可以让学生对自己学习专业英语的收获进行自评和互评,并对教师的教学工作进行评价,发扬教学民主,了解学生对课堂的教学意见和建议,提高教学的透明度,支持和鼓励学生参与到教学改革中来,增强学生的主体意识,同时也督促教师不断提高自己的教学水平。
采用这些教学方法,引导学生创造性地获取与运用知识,在不知不觉中培养专业英语能力。与此同时,教师的能力也获得了提高,心智获得了完善。
三、教学设计与安排
学完电气工程专业英语后,学生应该掌握一定量的专业词汇,掌握阅读专业相关英文资料的技巧,能够熟练阅读和翻译相关的专业文献资料,并且具备一定的听、说、读、写、译的能力。因此,电气工程专业英语的教学安排也应该培养学生的听、说、读、写、译的能力,而不是只偏重于某一面能力的培养,忽视了其他方面。
在规定的教学学时内,教学内容可以分块进行讲授。比如,安排几个学时的听说课教学,几个学时的读写译,再通过几个学时把这几个方面综合起来。这样学生会在每一阶段教学结束后很有收获感。并且课下也更容易有重点地去学习,去提高自己。
一、电气工程及其自动化技术的含义及设计
1、电气工程以及电气自动化的含义。电气工程及其自动化是以电磁感应定律、基尔霍夫电路定律等电工理论为基础,研究电能的产生、传输、使用及其过程中涉及的技术和科学问题。电气工程中的自动化涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,其主要特点是强弱电结合,机电结合,软硬件结合。电气工程及其自动化技术主要以控制理论、电力网理论为基础,以电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段,同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学。它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能,以达到预期的控制目的。控制理论是在现代数学、自动控制技术、通讯技术、电子计算机、神经生理学诸学科基础上相互渗透,由维纳等科学家的精炼和提纯而形成的边缘科学。它主要研究信息的传递、加工、控制的一般规律,并将其理论用于人类活动的各个方面。将控制理论和电力网理论相结合,应用于电气工程中,有利于提高社会生产率和工作效率,节约能源和原材料消耗。
2、电气工程及其自动化技术的设计。在实际的电气工程及其自动化技术的设计中,应该从硬件和软件两个方面来进行考虑,通常情况下,都是先进行硬件的设计,根据实际的工业控制需要,针对性的选择电子元器件,首先应该设置一个中央服务器,并采用先进的计算机作为系统的核心,然后选择的辅助设备,如传感器、控制器等,通过线路的连接,组建成一个完整的系统。在实际的设计时,除了要遵循理论上的可行外,还应该注意现实中的可行性。由于生产线是已经存在的,自动化控制系统的设计,必须在不改变生产型的基础上进行,对硬件设备的安装有很高的要求,如果设备的体积较大,就可能影响正常的加工,要想使设计的控制系统能够稳定的工作,设计人员必须进行实地的考察,然后结合实际的情况,对设备的型号进行确定。在硬件设计完成之后,还要进行软件系统的设计,目前市面上有很多通用的自动化控制系统软件,但是为了最大程度的提高自动化水平,企业通常都会选择一些软件公司,根据硬件安装和企业生产的情况等,进行针对性的软件设计。
二、电气自动化在电气工程中的应用
1、电气工程及其自动化技术的应用理论。电气工程及其自动化技术是随着工业的发展,而逐渐形成的一门学科,现在的很多高校中,都开设了相关的课程,从某种意义上来说,电气工程及其自动化技术,是为了满足实际生产的需要,在传统的工业生产中,采用的主要是人工的方式,虽然机械设备出现后,人们可以操控机器来进行生产,极大的提高了生产的效率。但是经济的发展速度更快,对产品的需求量越来越大,在这种背景下,仅仅依靠操作机器的生产方式,已经无法满足市场的需要,必须进一步提高生产的效率,为了达到这个目的,很多企业都实行了二十四小时生产,通过实际的调查发现,采用这样的生产方式,机器可以不停的运转,操作人员却需要足够的时间休息,因此必须增加企业的员工,这样就提高了生产的成本,在市场竞争越来越激烈的今天,企业要想获得更多的效益,必须对生产的成本进行控制,于是有人提出了让机器自行运转的概念,这就是自动化技术。 强化电气工程及其自动化的应用措施。(1)强化数据传输接口建设。在应用电气工程自动化系统的时候,数据传输功能发挥着至关重要的作用,一定要进行高度的重视。只有提高系统数据传输的稳定性、快捷性、高效性与安全性,才可以保证系统运行的有效性。在进行数据传输强化的时候,一定要重视数据传输接口的建设,这样才可以保证数据传输的高效、安全。在建设数据传输接口的时候,一定要重视其标准化,利用现代技术处理程序接口问题,并且在实际操作中进行程序接口的完美对接,降低数据传输的时间与费用,提高数据传输的高效性与安全性,实现电气工程自动化的全面落实。(2)强化技术创新,建立统一系统平台,节约成本。电气工程自动化是一项比较综合化的技术,要想实现其快速发展,就一定要加强对技术的投入,突破技术瓶颈,确保电气工程自动化的有效实现。所以,在进行建设与发展电气工程自动化的时候,一定要加强系统平台的建设,结合不同终端用户的需求,对自身运行特点展开详细的分析与研究,在统一系统平台中展开操作,满足不同终端用户的实际需求。由此可以看出,建立统一系统平台,是建设与发展电气工程自动化的首要条件,也是必要需求。(3)加强通用型网络结构应用的研究。在电气工程自动化建设与发展过程中,通用型网络结构发挥着举足轻重的作用,占据了十分重要的地位,可以有效加强生产过程的管理与技术监控,并且对设备进行一定的控制,在统一系统平台中,可以有效提高工作效率,保证工作可以更加快捷的完成,同时增强工作安全性。除此之外,通用型网络结构也可以加强和各控制中心与管理系统的配合,实现网络资源的优化配置,这样就可以促进信息的有效传递,真正发挥网络应有的作用,达成了网络结构互通性。由此可以看出,加强对通用型网络结构应用的探索是一件非常有意义的事情,一定要加大财力、物力、人力的投入,同时对相关技术进行深入的分析与研究,强化对网络结构的分析与研究,尽可能创建一种更加理想的网络结构,促进电气工程自动化系统的高效运行。 三、电气工程自动化热点技术的运用
1、管控一体化技术。从理论上来说,在电气工程中,管控一体化主要指的是电气工程中不同的通讯环节,利用自动化技术的应用,将相关信息数据的集成性以及整个性进行充分的发挥,在对信息系统以及集成控制系统中彼此融合的过程中,把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络能够用一种集成的综合方式完整表现出来。 状态检修技术。从应用的角度来说,对于电力工程中的状态监测技术,我们可以将其定位是:利用设备资产管理系统在电气工程中的应用方式,将其在故障诊断、状态监视方向的综合功能重点发挥,并提供状态检修设备在正常运行时的状态信息和数据,并有机结合该部分数据有效预测电气工程对应设备的实际运行状态、潜在的安全隐患或故障因素。根据这种方式,还可以实现由传统的故障检修模式向状态检修新模式的转变。从电气工程的实践应用角度讲,状态检修技术在电气工程实践工作过程中的科学应用,不仅可以有效提高其对应的电气设备的安全性、稳定性,而且有效克服了传统的定期故障检修模式存在的遗漏性问题和缺陷,为电力系统的安全运行提供了有力的保障。 结束语
现阶段,在电气工程自动化建设与发展过程中,还存在着一些不足,需要进行深入的研究,采取有效的改进对策,提高自动化水平,实现电气工程自动化的高效运用,促进社会工业的可持续发展。
一、前言
电气自动化是当前涉及行业最广的一门工科专业。由于其自动化的优势使其在当今社会各个方面均有所触及,其涉及的行业和跨度之广从小开关到大飞机转变中可以说明。该工科专业本身课程非常广,能够让毕业学员具有多种在社会上生存的技术,如信息处理、计算机软硬件处理技术、电气工程造作技术、实验和监控技术、电力电子技术等多领域技术。
此外,由于我国的电气工程行业发展的时间比较短,造成了我国电气自动化的水平不高,且电气自动化领域的人才短缺,从而严重影响了我国电气自动化技术的发展。电气自动化的发展对社会科技的进步有着极其深远的影响。对经济的发展起了不可估量的作用。本文针对现阶段我国电气自动化与电气工程相结合的情况进行分析。从某些层次上来讲,电气工程的发达程度甚至可以代表一个国家的科技进步水平。
二、电气自动化的概念和优点
电气工程(Electrical Engineering,简称EE)是当今高新技术领域中举足轻重的关键学科之一,更是现代科学研究领域中的热门学科。电气自动化是研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子与计算机等领域的一门科学。进入新世纪随着电力电子技术、微电子技术的迅猛发展。使其发展日趋多元化。尤其是结合了目前嵌入式、网络、通信等技术后,电气自动化已出现在我们身边的各个领域。电气自动化的优点包括:(1)优化供配电设计,促进电能合理利用。应能保证电气设备对于控制方式的要求,保证电气设备能发挥最大的作用,保证运行的稳定性和可靠性;(2)提高设备运行效率,减少电能的直接或间接损耗。要满足建筑对运行要求的制定和维护其安全运行的前提下,尽力减少成本,最大程度的降低和减少各种消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用,提高电力设备的是利用率,减少电能的直接或间接损耗;(3)合理调整负荷,提高设备利用率。在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数,在特殊用电的情况下选择合理的节能措施,提高负荷率和设备利用率节约电能。
三、电气工程中自动化技术的发展和相关热点技术的运用
3.1我国自动化技术的发展概况
我国在上世纪60年代初期就开始了对变电站自动化技术的研制,并在70年代初期先后研发出集保护、控制和信号收集为一体的装置。在80年代中期时,由清华大学所研发的35kV变电站保护自动化和微机监测系统正式投入运行。在1998年,我国总装机容量超过了277GW,跃居当时世界第二位。
现代社会,随着工业化进程的加快和人们生活品质的提高,对电能供应的“安全、经济、优质、可靠”等各项指标的要求也越来越高。相应的,对自动化技术也提出了更高的要求和标准。当今电气工程中自动化技术正趋向于:
(1)由输电、发电自动化向输电、发电、配电自动化进行全面发展。(2)柔流输电技术(FACTS)的发展进一步提高了在输电和配电方面的自动化水平。(3)在控制策略上日益向着适应化、智能化、最优化、协调化和区域化方向发展。(4)在理论工具的应用上,越来越多的借助了当前现代化控制理论。(5)在控制手段上日益增加了对远程通信、电力电子器件和微机的应用。
3.2热点技术的运用
(1)管控一体化技术管控一体化技术是指将通讯各个环节和自动化技术进行集成和整合的现代自动化技术手段。集成控制系统和管理信息系统组成统一的控制信息网络,一方面通过集团企业资源规划系统(ERP)和制造执行系统(MES)进行互联,以确保能随时成功的获取信息;另一方面,使用计算机控制管理系统对生产过程中的检修数据和相关信息进行监控,以实现计算机检修管理系统(CMMS)和数据库的无缝连接。(2)状态检修技术状态检修技术是通过设备资产管理系统(AMS),使用其先进的状态监视和诊断技术功能,提供当前设备的状态信息和数据,进而对电气设备的状态进行判断,对隐患或故障进行预判,使当前的故障检修升级为状态检修。通过状态检修技术,能够有效的提高当前电气设备的安全性和可用性,克服了定期检修中的缺陷和遗漏问题。(3)先进管理和控制软件的应用当前,计算机控制系统在国内电场中已得到了广泛的使用,并极大的促进了电厂自动化技术的发展。然而,计算机控制系统的潜能并没有被完全发掘,为此,我们应吸取国外先进的技术经验,积极开发出适合我国电力行业所需的先进管理和控制软件,以充分发挥当前计算机控制系统的功能。
国外目前管理和控制软件主要有两大类,一种是偏向于实时控制功能,主要是对机组负荷变化进行控制;另一种则偏向于系统分析和管理的能力以及运行的经济性。在研发过程中,可根据实际发展需要,择优对这两类软件进行研发和运用。
四、涉及电气行业的自动化技术之优势
自动化技术涉及领域越来越大的根源在于该技术有不可替代的优势。首先,自动化技术的易操作,电气技术随着电力系统优化的需要产生的,此项技术是减少了人财物的大量投入,更加容易作者掌握,加强电气自动化技术的应用能力,将有力地提升电气工程技术的实用范围。[2]
其次,很高的结构性质,相比以前的电气工程技术,自动化技术的高结构性质更加凸显,随着时代的发展,自动化技术形成了较为完整的结构性质,很好的协调电气设备的运行,迎合了电气工程发展的需要。
最后一个优势就是自动化技术的适应能力比以前的电气技术强的多。以前的操作是依靠人工或半自动完成,一旦操作者出现问题,该系统将出现故障,例如,以前经常容易出现停电事故是因为当时的电力调配主要依靠人工完成,人工监测城市里各个用电单位的用电情况,有时发现问题就已经出现故障了,现在的电力调配主要依靠自动化技术控制,中央处理器严格监测各个单位的用电负荷,对可能出现的负载,及时加以调配,避免停电事故的频繁发生。
五、电气专业包涵自动化技术应用体现
自动化技术主要是利用中央处理器接受和发出预期设计好的程序,利用智能化取代人工实时操作,该项技术将成为电气工程发展过程不可或缺的一部分。其在电气工程领域应用的事例不再少数:
实例一:自动化技术运用在电气设备管理领域[2]。一般企业的电气设备具备系统复杂、体积庞大、设备操作困难,维护一次需要的人财物力巨大,但自动化技术的引进,在相应的设备设置相应的传感装置,设置中央处理器,编入几段操作程序,当电气设备工作时,设备中的传感器将采集的电子信号传送给中央处理器,处理器根据事前编写的程序,输出相应的指令,控制有关的电气设备执行有关指令。完成了弱电控制强电的操作,有力地确保设备控制的精细化。
实例二:自动化技术运用在电力系统的调配领域。调配电力资源也是电气工程的一项主要技术,中央处理系统严密监控各用电单位的实时负荷信息,遇到负荷过载后,及时发出调配信息,从小负载线路调配,当出现故障后,调配部门将及时发现,并指挥维修人员前往事故现场处置。电网的自动化调配就是将以前的人工监测和调配,运用网络和计算机自动监控代替。自动化技术完成了信息的自我监测,运算、比对,发现问题及时动作,降低停电事故的发生。
实例三:自动化技术运用在变电所的控制领域。以前的变电所都是操作者自身操作,所有监控信息采集及反馈都是人工,但是变电所存在大量的电磁辐射,对人员伤害较大,自动化技术的出现解放了人员,使得操作者从变电所里走出来,取代了人员,降低了其工作强度,同时由于计算机控制,精细化程度比人工操作高出很多,节约大量的时间,缩短工作周期。
【关键词】电气工程 自动化 发展趋势
电气工程及其自动化在我国国民经济建设领域中占有主导的地位。一定程度上,电气工程的自动化技术明显推动了生产力水平的发展。然而近年来逐渐加快的经济建设进程,导致高效率的经济生产成为了各行各业努力追求的目标。只有更高的自动化技术水平才能满足当下社会的需求,才能更好推动经济的发展。这直接导致了现代化工业将电气工程从传统方式转化到先进的电气工程自动化科学水平,更高的自动化技术水平俨然成为了社会关注的热点。
1 什么是电气工程及其自动化
作为现代化工业发展中的领头企业,电气工程及其自动化正随着时代的变迁不断地更新和发展着。电气工程及其自动化是电气信息领域的新兴学科,是高新技术产业的重要组成部分。由于人们日常生活以及工业生产与其密不可分的关系,电气工程及其自动化被广泛的应用于工农业以及国防等方面,并且在国民经济中发挥着越来越重要的作用。电气工程及其自动化是综合性很强的一门学科,涉及到很广泛的领域,内容相当的丰富。电气工程主要包括电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息以及网络控制技术和机电一体化技术的应用等。强弱电结合、机电结合以及软硬件结合是电气工程及其自动化具有的主要特点。随着科技的不断发展,电气工程及其自动化的技术也逐渐形成了独立的系统。
2 关于电气工程及其自动化现在的发展
2.1 电气工程及其自动化在发展中出现的问题
自二十一世纪以来,电气工程及其自动化的技术在社会上已经获得了不容小看的成绩。但是,在电气工程及其自动化的发展与建设中,某些客观的因素成为了其成功路上的绊脚石,一定程度上阻碍了电气工程及其自动化的发展。当前,我国的电气工程及其自动化技术还处于综合领域的时期,其独立性还不够完善。而工作人员在实际的运用过程中,除了运用自己的实践经验外,只能结合目前有关的技术成果,从而得到自己设计成果。这在无形中直接导致了经济成本的增加,最终造成了工程的总造价增加。而且,不同的企业拥有不一样的电气工程及其自动化的技术。甚至,各企业有关电气及其自动化的技术水平也是不一样。在电气工程及其自动化施工的过程中,工作的效率决定着整个工程质量。因此,在电气工程及其自动化技术加快发展步伐的时候,为了获得更高的利益,各企业要紧跟其后,努力提高自身的技术水平。众所周知的,优胜劣汰是这个世界上的生存法则,落后就要挨打。电气工程及其自动化技术是在工业发展中形成的,在科学的进步中得到了发展与建设。在电气工程及其自动化逐渐发展到商业领域的过程中,有关电气及其自动化的数据信息的管理是相当重要的,其传输的安全性更是重中之重。在各企业之间交流信息的过程中,由于各个企业之间用来传递信息的电子产品各不相同,五花八门。这直接导致数据之间的传输和通信形成了一定的困难,从而增加了电气工程及其自动化的运营成本。因此,在电气工程及其自动化的发展与建设中,一定要对数据的传输工作投入百分之百的注意。
2.2 解决电气及其自动化技术发展过程中所遇到的问题
电气工程及其自动化是工业发展的有力助手,其快速的发展不仅能够推动工业的发展,而且还可以为社会经济的发展带来源源不断的动力。虽然,目前的电气工程及其自动化的发展与建设存在着这样或那样的或多或少的问题,但它快速的前进脚步是不可抵挡的,是社会有目共睹的。只要能够把这些不同的问题依次慢慢的化解,一点一点的去耐心改善,在即将到来的时代中,我国的电气工程及其自动化一定会在世界的工业舞台上占有一席之地。要想实现电气工程的自动化,企业就必须利用科学的信息技术创造电气工程自动化控制体系,监督控制生产过程和信息的集成等工作环节。电气工程自动化控制体系拥有信息集成、提高工作效率以及实现企业标准化接口等三个方面的优势。信息的集成提高了企业的生产效率,规范了企业的工作流程、把企业在工作中的失误降到最小。而企业标准化接口解决了企业之间信息资源共享的问题,有效的节约了电气工程及其自动化施工的时间和经济成本,合理的控制了企业内部资源的使用,提高企业的收入利润,提高了企业在市场中的竞争实力。另外,由于企业不同的电气工程及其自动化技术,导致的企业经济成本的增加,以及对企业的长远发展的不利。技术人员一定要设计详细的电气工程及其自动化方案解决这些问题,建立电气及其自动化的统一独立的平台,减少企业的经济支出。通用的网络系统对电气工程及其自动化的各个系统之间的数据高效的、快捷的交换也有很大的帮助,能促使整个企业朝着更加优化的方面发展。更重要的是治病要治根,以上方法只是治标不治本,只有人才的培养才是解决一系列问题的根本所在。因此,电气工程及其自动化专业应该以教育和管理科学为基础,遵循教育科学和大学生的成才规律,优化人才培养的方案,完善课程体系结构,培养适合社会需求、引领社会发展的高素质应用型高级工程技术人才,为经济建设服务。
3 结语
综上所述,电气工程及其自动化作为现代工业发展的代表工业技术,随着时代的进步而逐渐的发展和壮大。在形成电气及其自动化技术统一的平台时,一些不可避免的问题也随之而来。为了能让电气工程及其自动化快速稳定的发展,必须对电气工程与自动化技术做进一步的分析和研究。结合其发展的现状,采取合理的应对方式,解决所遇到的问题,完善电气工程及其自动化技术,努力为人类的利益作出最大的贡献。
参考文献
[1]候晓燕.电气工程及其自动化工作原理[M].科技出版社,2009.
[2]李娜娜.电气工程及其自动化的建设与发展的若干思考[J].电气自动化,2010.
中图分类号:F407文献标识码: A
近年来,随着我国经济的迅猛发展,自动化技术的优势逐渐在电气工程中凸显出来,使广大使用群体感受到电气自动化技术带来的广泛运用性和宽广的专业性,这也直接加速了我国电气化工程自动化技术的运用。新时代条件下,电气自动化技术已经成为国民经济和人民生活水平提高的重要标志。
一、电气工程中自动化技术的现状
1、我国自动化技术发展现状
自动化的发展历史大致可以分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期。在我国,随着现代生产和科学技术的发展,我国的自动化技术也得到了迅猛的提高,进入20世纪70年代以后,自动化技术开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展,并广泛应用到国防、科学研究和经济等各个领域,实现更大规模的自动化。例如,大型企业的综合自动化控制系统、全国铁路自动调度系统、国家电力电网自动调控系统、空中交通管制系统、城市交通管制系统等都离不开自动化技术的广泛运用。
2、其他国家自动化技术发展现状
相比较国内而言,其他国家的自动化技术是系统化、智能化和集成化的集合体。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和整体竞争力,自动化技术与计算机、信息技术的糅合,不断创造出新的行业经济增长点。与此同时,自动控制内容也发展到对产品质量的在线监测与控制,设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护,以及厂级管理决策与控制等方面。以自动化控制技术、数据通信技术和图像显示技术为一体的综合性系统装置成为国外企业过程控制的主导产品,现场总线成为自动化技术的第一热点。总而言之,世界自动化技术产业的发展势头非常的迅猛,传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模,其中传感器的销售在20世纪90年代的美国和日本创造了100亿美元的神话。
3、新时代自动化技术发展的新要求
在21世纪自动化技术发展的现状和前提之下,自动化将来的发展趋势将会更大程度上模仿人的智能,机器人已经在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到广泛的运用。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新
技术革命的重要内容,并且也会得到迅猛的发展。
二、自动化技术在电气工程中的具体运用
1、发电厂分散测控系统的自动化技术应用
发电厂分散测控系统具体是由以太网、过程控制单元、运行人员工作站、工程师工作站和高速数据通讯网等组成,在实际的应用过程中一般采取分层分布结构。这里所说的过程控制单元既可以直接运用到生产运行过程中的单元,又可以直接接受热电阻、热点偶、现场变送器等信号,并且在预算处理完成以后,对设备的运行状态和运行参数进行实时的画面显示、信号输出和打印任务,以此来直接监控执行机构,最终实现电气自动化在电气工程中应用的生产过程的检测、联锁保护与控制等方面的功能。
2、电气自动化在电气工程管理中的运用
电气工程管理充分体现出电气自动化技术的运用,并且在自动化技术的运用过程中侧重于编程上的调试,通过对仪表的电气工程管理分析,传统的仪表管理主要是对流量、温度和压力仪表显示仪上等内容的管理,引入自动化技术后,仪表管理的工作内容转向基于集中PLC 和集散DCS 控制系统自动化的管理上,可以对多个温度、流量和压力进行集中采集数据、监测控制、输出控制以及最终处理,保障仪表管理和控制的精确性和稳定性。自动化技术对电气工程中的施工资料、程序系统和随机性文件是采取至始至终的程序化管理,保证了电气工程的工作质量和工作真实性。
3、变电站电气自动化技术的运用
电气工程在变电站的传统工作模式是采用人工的方式进行电话间的操作和监控,而自动化技术的应用大大降低了人力资源成本,并且对变电站的监控有着明显的强化作用。自动化技术在变电所中的应用主要体现在对各种变电设备和机器的运行状况和状态实现全方位、多角度的监控,从而达到对变电设备有效控制的目的,与此同时,自动化信息技术的参与,减少了传统的变电站工人操作的环节,使变电站的监测控制呈现系统性状态,但是极小部分还是需要人工进行的,例如变电设备变电数据的记录和整理。
4、电气自动化技术在水电厂中的应用
在当下的水电厂技术条件支持下,为最大程度上保证整个电气工程的有效运转,就需要在水电厂自动化技术的应用过程中具备调速器装置、水轮机装置以及水轮发电机组励磁控制系统在内的相关模块。另外,按照各个自动化系统运行的差异性来说,水电厂自动化系统包括单机模式、公用设备模式、梯级综合自动化模式以及全自动化模式等几种类型。从具体的水电厂运用实践来说,将自动化技术运用于电气工程中的方式,能够确保整个水电厂在正常运行的状态下使得经济效益能够得到最大程度上的提高,这也是电气工程的供电质量的重要保障。
5、光电式电力互感器自动化技术的运用
电力互感器是电力运输过程中不可或缺的重要设备,其基本原理是按照一定的比例关系将输电线路上的高压电和大电流数值降低到仪表盘可以直接测量的数值范围之内。但是,其最大的缺点在于随着电压等级的提高,绝缘难度也会越大从而导致仪表盘的体积和数量变大,与此同时如果信号动态范围小就会导致电流互感器会出现饱和现象,或者发生信号畸变的状况,自动化光电式技术设备的运用有力改观了这些不足和缺陷。
三、电气工程中自动化技术的发展前景
电气自动化是电气工程中的核心科学技术,也是工业现代化的重要标志,自动化技术的运用对人类社会的进步依旧起着非常重要的作用,因此,我们需要对自动化技术在电气工程中的应用提出展望。
1、管理控制一体化技术的运用
电气工程中的管理控制一体化是指重点针对电气化的不同通讯环节,通过自动化技术的科学应用,充分发挥相关信息数据的整合性和集成性优势。而集成控制系统在和信息管理系统进行彼此融合的过程中,能够用一种集成的综合的方式把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络完整表现出来。
2、智能化的电力设备
在通常情况下,电力设备中的一次设备与二次设备间距较大,电气自动化系统的智能化系统能够在一次结构设备设计中,将二次设备的相关功能和技术进行设计和实现,与此同时对配电网中的电力信号电缆线和控制信号线进行省去。例如,自动化智能技术是主要针对配电网中的防雷击、电磁干扰等相关内容,实现输电网的自动化管理。
结语
电气化工程自动化技术的广泛运用,一方面提高了生成效率,另一方面也为人类创造了更大的经济效益和社会效益。在电气化工程不断发展的过程中,还需要对其不断进行改进,来适应高速发展的现代工业化需要,为我国的经济发展创造更加有利的发展环境。
参考文献
中图分类号:F407 文献标识码: A
引言
电气工程在现代科技领域应用最为广泛的,随着科技的进步,电气工程更是进入了发展的新的阶段。自19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志的第二次工业革命史人类生产力大大提高,经过100多年的发展,电气工程已经深入到生产生活的各个方面,可以说电气工程的发展程度代表着国家科技的进步水平,进入新世纪,电气工程进入了自动化时代,电气工程自动化代表着我国科学技术领域不断发展的重要成就。
一、电气工程自动化简介
18世纪下班期开始于英国的工业革命,是近代以来的第一次世界性技术革命,这次技术革命以蒸汽机的广泛应用为标志,人类进入了蒸汽时代,从19世纪70年代开始的第二次世界性技术革命以电力的广泛应用为标志,人类从此进入电气时代,电气工程就是从这一时期开始发展起来的,传统的电气工程定义为用于就是研究电的学科,包括发电、变电、输电、和配电等相关学科,到了21世纪电气工程概念已经远远超出上述定义,到了今天电气工程涵盖了几乎所有的电子、光子有关的工程,尤其是伴随着自动化发展起来的电气自动化更是发展迅猛,现如今已经涉及到生产生活的各个方面。
二、概述电气自动化工程的现状
(一)电气自动化工程DCS系统
DCS体统是一种新型的计算机控制系统,它相对于集中控制系统而言具有可靠性、实时性、扩充性等特点,普遍应用于企业生产活动中。但是随着市场不断的变化,DCS系统已无法满足快速发展的社会,它的缺点也逐渐表现出来。如DCS系统在不能进行混合体模仿、维修过程比较困难、安装价格相对昂贵等。因此,在未来科技发展过程中,要对其技术进行创新,研发出适合企业需要的新型系统。
(二)集中监控方式下的自动控制系统
现阶段,我国使用的大多数自动控制系统都是将所有的功能集中在一个处理器中,导致处理器运行较慢,机器运行速度更为缓慢。一方面集中控制下导致主机空间降低,电缆数量增加,设备成本也随之增大,传输距离的增加导致信息可靠性降低。另一方面集中监控的方式导致设备所有的器件都是通过硬件进行连接,不利于设备功能的扩展,若出现机器故障,查找起来比较困难,设备维修所需时间较长,影响企业正常工作的运行。
(三)信息集成化的电气自动化控制系统
电气工程控制系统,主要信息技术体现在以下两方面:一是管理层次纵向延伸。在电气控制系统中,企业的人力资源管理部门和财务部门需要通过特殊的浏览器进行信息的读取、储存等,能够及时掌握企业人员和财务信息的变动情况,对企业人员的工作情况进行动态监控,及时将相关信息反映给有关部门领导。二是信息技术横向发展。随着信息技术的不断进步,设备在功能上越来越全面,即使不同的设备在使用过程中发挥的作用也越来越相近。因此,实现电气自动化控制系统功能的全面性,对于外来在市场中的发展壮大至关重要。
三、电气工程自动化的发展前景
(一)获得国家相关政策的支持
为了促进我国工业经济的发展,国家在关于电气工程的发展方面制定了特别的发展规划,鼓励电气工程在市场经济环境下,大力提高电气工程的自动化自主创新能力和科研能力。国家同时出台了相关政策激励企业对电气工程自动化进行研发,让企业拥有一批关于电气工程自动化的自主知识产区和专利产品,为电气工程自动化的发展奠定良好的市场和社会基础。同面对世界现代工业日益激烈的技术竞争局面,国家已经将电气工程自动化确定未来科技主攻方向之一,在国家层面设立一批电气工程自动化科研项目的同时,制定相关的鼓励政策大力培养一批拥有核心竞争力的自主创新电气自动化企业。
(二)电气工程自动化要面向市场
传统电气工程从开发到最终运用是相互分开的,从工程开发到最后的投入市场运用会经历很长的周期。因此电气工程自动化下一步发展方向将是实现电气自动化产品设计周期的降低:产品测试、产品调试和产品维护都一体化运行,从而最大程度节省从设计开发到投入运行过程中间所耗费的资金和时间成本。而一体化的电气自动化工程将缩短研发周期,进一步提高电气工程自动化效率。
(三)电气工程自动化将标准化生产
电气工程自动化的结果是智能化地运行,极大地提高生产效率,而这一切是建立在标准统一的生产程序和技术规范的基础上的。自动化就是智能化运行,重复而简单的工作由计算机控制运行,每一个动作的技术规范都是规定的,每一个零件和设备都是统一配套的,标准化的生产和运作才能最大程度地降低工作环节之间衔接成本,加快信息交换和提取,提高生产效率,推动生产力进步。
四、对电气工程自动化未来发展的建议
(一)将电气自动化与数字化技术相结合
近些年,数字化技术发展很快,通过将数字化技术与电气自动化工程控制系统相结合,数字化技术具有采样精度高、信号传输方便等特点,因为计算机处理的信号都是经过处理的数字化信号,通过使计算机和数字化技术与电气自动化工程控制系统的结合可以极大地提高控制系统的运算速度和控制精度。
(二)加大现场总线技术在电气自动化工程控制系统中的使用
现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表,控制器,执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统间的信息传递问题,具有简单可靠,经济实用等一系列突出的优点。现场总线技术在过程自动化,制造自动化等领域的现场智能设备互联通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系,它不仅是一个基层网络,还是一种开放新型全分布控制系统。现如今,其已经受到全世界的关注,是自动化技术发展的热点。现场总线技术具有:节省硬件数量和投资、节省安装费用、节省维护开销、系统集成主动权、准确与可靠等特点。通过总线技术的应用,将会极大的促进电气自动化工程控制系统的发展。
(三)重视人才的交流
电气工程自动化是一个对专业技术要求高度依赖的工作,企业在生产过程中,应该要重视对科研人才的培养,不仅要对外引进人才,加强与相关专业实力雄厚的院校合作,也要进行企业内部的培训。企业可以在具体实施中,根据企业的实际情况,成立一个电气工程自动化的实验室,积极与专业院校合作,使研究人员在研究过程中也可以促进企业本身的发展,另外研究人员在研究电气自动化的过程中,也可以提高企业员工自动的专业素质。另外,企业对公司内部优秀的技术人员也可以加强培训,鼓励技术人员参与电气工程自动化建设以及发展中。这些对于企业的持续发展都是必须采取的必要手段。
结束语
电气工程自动化水平的高低对企业在市场竞争中的强弱有着一定的关联性,因此企业必须重视对电气工程自动化的发展,以及在生产过程中的应用。电气工程自动化对于企业来讲,可以对企业内部的信息进行交换,方便各部门信息资源的共享,以及企业对特殊部门数据的存取和监控,另外企业在生产中,电气工程的自动化可以保证生产的顺畅进行,代替部分人工操作,节省了生产成本和降低了工作失误率。所以,企业发展电气自动化是十分必要的。
参考文献:
中图分类号:F407文献标识码: A
伴随着新时代到来的是能源的大量消耗,以及不合理的浪费,能源短缺已经成为一个世界级的问题。电力资源同样如此,电能耗费和合理的电力设计已经成为人们普遍关注的问题,在追求各种生活场所、住宅楼办公楼舒适办公的个性化服务的同时,对于电气自动化工程的节能设计,也开始了研究。电力设计是电力工程的核心部分,如何做到合理并兼顾节能技术的设计,是摆在众多企业面前一个重要问题。本文从变压器的节能设计、功率因数的管控以及输配电线路的电力电缆合理选择等方面,论述了电气自动化工程中的节能设计技术。
1 变压器的节能设计技术
作为电力自动化工程中的重要设备,变压器负责电压、电流和功率的转换工作,它需要消耗大量的能源,即使是空载运行状态,变压器的运行也会造成低压系统的大量能耗。所以如何做好变压器的节能设计,是电气自动化工程节能设计的首要关键问题。一般来说,变压器的节能设计主要涉及以下几个方面:
1.1避免变压器型材带来的大量能耗。变压器的制备材料需要优化设计组合在一起才能真正实现节能,硅钢片、铜片以及绝缘材料等如果设计不合理的话,就会造成很多不必要的能耗。应该秉承节约的理念,满足变压器工作的前提下,选择最为合理的材料和运行介质,既能减少电气自动化工程的成本,又能实现变压器节能的目的。
1.2铜材是一种优秀的材料,为变压器配备的电柜和电线可以采用铜质材料,并用换位导线措施。降低磁密并采用高质量、较薄的冷轧硅钢片,可以有效降低空载运行时变压器的能耗,实现节能的目标。
1.3现在市场上已经出现了专门为节能设计的变压器,在电器工程中应该优先考虑这样的变压器。比如S11和S10等型号,它们除了具备传统变压器的有点,从长远看也具有很好的节能效果。有了节能变压器,其之间的接线方式也很重要,除此之外应该杜绝变压器长期过度运行的现象出现,这样不仅会过度磨损变压器,而且也会消耗更多的电力资源。
1.4在工厂或者大型写字楼等建筑中,作为电力系统的关键部分,变压器应该被放置在电力消耗的中间位置,和其他的辅助设备放在一起,不仅便于管理,还能减少电缆的长度,节约成本和资源,降低电压降和多长电缆造成的能耗,提高供电功率和质量。
1.5合理选择变压器的容量和使用台数。所选变压器的额定容量应该根据实际所需电量来确定。如果变压器的容量太小,会让变压器长期处于过度运行状态,加速其老化,减少使用寿命;但是如果所选变压器的容量太大的话,也会使其长期处于轻载状态,过低功率会极度浪费电力资源和变压器使用效率。综合考虑,在选择变压器的时候应该留出大约百分之二十的冗余空间,过多过少都不可取。关于变压器台数的选择,应综合考虑扩容和可能出现的过度耗损情况,不能用过多的变压器台数,那是一种资源浪费。如果使用的变压器台数在2台或者2台以上的话,应该采取并联措施,这样不仅可以提高其安全可靠性能,还能增加电力系统的功率因数,实现真正的节能设计。
2 功率因数的管控措施
2.1 提高用户负载率
应当要了解的是,极数较少的电动机,它的起动转矩较大,在这个过程中的产生的电流也相对较大,使得电气设备能够在最快速的时间内实现正常运行,工作效率非常高,并且还可能够节约电能的损耗。对动力电力设备,如电动机,可在满足生产规范和使用要要求的前提下,尽量选择极数较少的电动机。除此之外,关于电动机的运转,可让其实现变频自动控制,如此可使电动机负载较小,还能获得较高的功率因素。如当用户的负载率控制在0.7 左右,并处于比较稳定的水平时,能够使变压器的一次侧功率因素达到最高。自然,节能效果也能有所保证。
2.2 装设自动补偿
电容柜除上述提高负载率的措施外,还可在低压电力系统中装设自动补偿电容柜,籍此补偿无功功率,实现节能效果。一般而言,自动补偿电容柜的无功功率需尽量控制在变压器的20%~30%之间,这样就可以实现电力系统的稳定,且节能效果最好。
3 选择合适的电力电缆
作为输配电系统中不可或缺的部分,电力电缆占据了电气工程投资成本的较大部分,尤其是因长期维护电力线路而产生的费用。故而在选择电力电缆的时候应该谨慎为之,通常按照相对经济的电流密度曲线和可以通过的电流强度来选择电力电缆的截面,对于电力电缆材质的选择,主要有铜材和铝材两种。从成本的角度来看,较之铜电缆,铝电缆较为便宜,所以很多电气工程都选择铝电缆,但是从安全和节能的方面,铝电缆虽然较为便宜,但是这两项性能却落后于铜电缆。只是截面越粗,铜电缆比铝电缆要贵重很多,因此这种情况下可以选择铝电缆,而其他情况下,从安全和节能方面考虑的话,推荐铜电缆。
结语
综上所述,电气工程的节能设计已经成为当下普遍关注的热点问题,相关部门和单位应该从变压器的选择、功率因数的管控以及输配电线路中电力电缆的节能设计等方面,来做好节能设计,尽可能减少能耗。通过选取合适的变压器,变压器之间的优化组合,处理好功率因数和无功功率之间的关系,按照实际线路需要,选择合适的电力电缆等等方面的优化设计,相信电气自动化工程的节能设计将不再是空谈。
参考文献
[1]张兰兰.电气自动化节能设计技术应用研究[J].科技致富向导,2012,(20):38.
中图分类号:TN830.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)07-0344-01
随着我国经济的发展,科技水平有了很大的提高,但是与西方发达国家相比,由于我国发展的时间较短,因此在很多领域中,技术水平还比较落后,因此近年来国家加大了对相关领域的投入,尤其是电气工程等行业,根据实际的发展情况,针对性的出台一些优惠政策,鼓励和扶持我国企业的发展。电气工程作为一门新兴的学科,是现代科技的核心,如电气工程中的电子技术,是现代信息化的基础,很多人认为,电气工程的出现,使得人们从机械时代进入到了信息时代,不但改变了人们的生活方式,也改了工作的模式,因此电气工程的发展水平,已经成为了一个国家信息化的重要标志。
一、电气自动化的基本概念
电气自动化主要是通信技术、计算机技术和运动控制技术的有效综合,通过电气自动化设备和系统,实现自动化控制,具体涉及电气工程中的系统运行、自动控制、信息处理、电力电子设备应用等多个领域。随着科技的不断进步,电气自动化得到不断发展,在电力生产和电力应用中发挥着自动检测和调节功能,可以实现电气设备和电气系统的自动保护,通过信号采集、处理、传输等保障电气工程的高效、稳定运行。
二、电气工程自动化的应用
目前,电气工程自动化在以下两个方面得到了广泛应用:智能建筑领域。建筑的发展越来越智能化,而智能化离不开电气自动化。随着人们生活水平的提高,高档智能化建筑成为了人们居住选择的大方向,同时,也是世界建筑业发展的方向之一。智能化建筑利用电气的自动化实现了资源和设备的合理利用,其内部包含了大量的电子电气设备和复杂的布线格局,并且这些设备和布线需要较高的抗干扰性和耐压性。作为一级负荷建筑,智能化建筑还需具有多层屏蔽的防雷体系。②空调净化系统。自动控制和空调净化系统能够作为单独的系统进行测量,也可以作为具备计算机控制管理功能的复合型系统使用。尤其是在控制温度时,空调净化系统对电气工程自动化的要求较高,可使用DDC控制。在回风管部位装有温度传感器,可对较监温度与设定温度进行比较,并运用微积分等数学预算进行控制操作,以输出相应的电压信号,进而控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀,将温度保持在合理的范围之内,使建筑内的温度符合要求。
三、电气工程及其自动化技术应用的发展
理论的发展要基于实际应用,而理论进步了以后,又能够指导实际应用,因此二者之间有着密切的关系,电气工程及其自动化技术是随着工业的发展,而逐渐形成的一门学科,现在的很多高校中,都开设了相关的课程,从某种意义上来说,电气工程及其自动化技术,是为了满足实际生产的需要,在传统的工业生产中,采用的主要是人工的方式,虽然机械设备出现后,人们可以操控机器来进行生产,极大的提高了生产的效率。但是经济的发展速度更快,对产品的需求量越来越大,在这种背景下,仅仅依靠操作机器的生产方式,已经无法满足市场的需要,必须进一步提高生产的效率,为了达到这个目的,很多企业都实行了二十四小时生产,通过实际的调查发现,采用这样的生产方式,机器可以不停的运转,操作人员却需要足够的时间休息,因此必须增加企业的员工,这样就提高了生产的成本,在市场竞争越来越激烈的今天,企业要想获得更多的效益,必须对生产的成本进行控制,于是有人提出了让机器自行运转的概念,这就是自动化技术。
四、电气工程及其自动化发展中的问题及建设策略
电气工程及其自动化是工业发展不可或缺的一种技术。随着社会的发展,商业间的交流越来越多,交易也越来越复杂,商业和工业的发展带动了经济的腾飞,从而促进了科学技术的进步,反过来也使电气工程及其自动化技术得到更进一步的发展。但是电气工程及其自动化技术在发展过程中仍然面临着一些困难与挑战:①现阶段的电气工程及其自动化的建设没有针对性,面对各个不同的企业的实际需要,在现有的技术成果上再逐个进行针对性的设计不但使成本增加,对于电气设备的设计、运行、调试、使用也增加了不必要的困难,加大了人力、物力的投入,最终使工程的总成本增加,没有达到企业成本控制最优化的目标,给企业造成了一定的损失。②现今社会是一个讲求效率的社会,在保证质量的前提下提高运行效率,加快社会发展的步伐是时代的迫切需求。面对不同的对象进行不同的设计,要力争做到操作方法简便易懂,更容易让人接受,使每个企业在缺乏或者没有相应的专业技术人员时也可以安全地进行操控,这样的电气工程及其自动化的设计才能体现出其自动化的成功性。③电气工程及其自动化专业的发展为人民生活带来了巨大便利,与此同时也给环境造成了巨大污染。如何发展低能耗、高效、无污染的电气设备,也是电气工程及其自动化学科的热点话题。④网络结构的多样化,对电气工程及其自动化产品造成了一定的影响,这是电气工程及其自动化发展与建设过程中不可忽视的问题。电气工程及其自动化现在普遍应用于商业中,而在商业用途中数据传输是非常重要的,既要求数据传输的准确,更要求信息传输的安全。电气工程及其自动化在数据传输方面还是存在一定问题的:在不同企业等商家制造的硬件和软件等产品在信息交换的过程中,受开发商程序接口不同的影响,给数据之间的传输和通信造成了一定的困难,从而增加了电气工程及其自动化数据通信的困难。
结束语
电气工程及其自动化技术作为现在一个热门的学科,由于其能够极大的提高生产效率,因此受到了足够的重视,要想提高工业的生产效率,必须培养大量的专业人才,通过全文的分析可以知道,受到特殊的历史因素影响,我国的经济和科技发展的时间较短,与西方发达国家存在较大的差距,在实际的工业控制中,我国很多企业还没有实现自动化,严重的影响了生产的效率,相信随着国家的重视,必然会加大对企业的扶持力度,这种现象会得到明显的改善。
参考文献
1.电气工程自动化系统的相关介绍
所谓电气自动化通俗的说其实就是一种事先确定、设计好的程序,当这一程序正常运行的时候,可以使整个系统和设备能够实现自动化的运行,这样也就形成了电气工程自动化系统。这样的方式为许多企业的生产带来了无法言喻的方便与便捷,而电气自动化的迅速发展和运用为人们的生产生活带来了很大方便,同时起到举足轻重的作用。电气自动化系统控制设备的正常运行,再加上具体电气工程自动化技术的运用,使得工业以及整个社会、经济都有了很大的发展、进步空间,就目前的情况来看,电气自动化控制设备与技术已经广泛的应用于各行各业中,为人们生产生活的安全和稳定提供了重要的保证。
2.电气工程自动化系统的研发
实际上电气工程自动化系统的形成,主要包括两个方面的内容,分别是电气工程与自动化的发展探索、以及电力工程与自动化的实践。下面我们就从这两个方面,具体介绍下电气工程自动化系统的研发过程:
2.1电气工程与自动化的发现探索
(1)电气工程自动化系统建设的目标。当今社会最强的竞争力已逐渐转移到对人才的竞争上,而因为科技的不断发展,电子学、计算机技术也随之日新月异,电气工程甚至整个电工许可领域也都发生了翻天覆地的变化,对于传统的的教学内容已经淘汰殆尽,所以目前阶段需要一种综合了微电子,计算机,电力电子,传感器技术,检测与转换,控制等多项技术性学科,来让人们学习这些综合的知识,培养出高素质的人才,而最终能够达成这一目的的措施就是要将这种知识的体系更加明确,所以电气工程自动化系统的研发是必然的结果。
(2)电气工程自动化系统建设的思路。在最开始电气工程自动化的介绍中,我们就了解到电气工程为现代化的建设起到举足轻重的作用,而在社会发展的必然趋势下,在这一方面人才的培养上就更加重要,而其中包含的具体内容是以深厚的知识做基础和宽阔的知识面,应变能力要非常强,学习能力良好和创新能力都提出了一定的要求,所以这就奠定了电气工程自动化系统的建设思路。
2.2电气工程与自动化的实践
(1)要明确发展目标,优化人才体系。上面我们具体介绍电气工程与自动化的发现探索,明确的认识到电气工程自动化系统建设是必然趋势的问题,所以在建设目标和思路这些理论的基础上,我们首先要尝试的实践就是明确发展目标,以达到优化人才体系的目的。说到具体的做法上,基于对这一专业人才的要求,除去基本知识学科之外,还要另设体现一级学科的电气工程特色,强弱电结合的三大知识系类的培训工作,因为这些工作的涉入,使人们更加了解电气工程与自动化建设的前提条件和理论基础,有利于相近思想的建立,对于专业的理解和研究也起到重要的作用。[1]
(2)促进生产建设的改革发展,有效提高生产的效率和质量。最新、最专业的知识的教育是培养电气工程自动化这方面人才的重要部分,但是在现实的现代化生产中,提高这方面员工的实践性更为重要,只有将理论与现实结合起来,才能更加巩固所学的知识,并加以运用,除此之外,为了让员工对这一过程涉及到的知识记忆犹新、理解深刻,可以引导员工在设备的实际现场进行实践学习,还可以切实完善监控体制,做最严格的考核等。
(3)重点强调实践的重要意义,培养开发员工的创新能力。当今社会人才的竞争不再是以对于所了解、熟识知识的多少作为判定的标准,创新能力的竞争逐渐走向成熟,所以电气工程自动化系统的研发,主观上也是一种创新能力的体现,为了更好的发挥系统的效益,对于员工股的创新能力培养愈发重要。为了使得员工能够结合电工电子的测量和实验技术,电子工程实践,微机控制和EDA 实验,单片机的应用综合技术,电子线路的综合设计等等综合的设计加以实验训练。[2]
(4)领导体系建设切实重视,达到实践学能力与管理能力双赢的效果。对于员工人才的培养,无论是理论知识的传授,还是实践操作的监督,都是离不开领导体系的参与的,而就目前企业的现状来看,领导队伍往往因为注重管理而忽视了实际操作经验,但是同样因为其日常工作的繁重,无法做到让领导队伍培养适应企业发展与生产建设的人才,所以目前的解决措施是淡季时期,安排员工实际训练,同时进行专业的交流,并提供平台使其参与到优秀企业的实际技术开发中,充分利用他们所需到的知识与本身的创新能力,从实践中不断寻找、培养高知识水平与创新能力的人才。
(5)完善生产管理上的质量监控体系。生产运行的管理与日常工作的质量监控体系完善,只有做到有机的结合,才能使电气工程自动化系统研发与应用更具专业性和实用性。其中需要达到的标准包括:生产管理要做到规范化、科学化、制度化,将企业本身发展与员工的发展同样考虑在内,而且这其中要保证监督体制切实的发挥作用,员工的反馈、评估与对员工的监控需要共同进行,这样才能保证监控体系的合理与公正,同时也能落实提高生产质量的目的。
3.电气工程自动化系统相关技术介绍
电气工程自动化系统的研发需要理论基础和实际操作的双重推动,但是其系统的真正使用是离不开具体的技术要点的,配电系统中的技术应用、电力系统中的自动化技术应用、基于计算机技术的电气自动化的热点技术的应用以及电气自动化控制设备可靠性测试技术的应用,都是与之无法隔离开的,电气工程的自动化进程经过近些年的发展,具体技术也逐步向人性化和智能化方向进步,文化因素、美学因素、人机工程学因素、环境因素以及最可靠因素,都存在不同程度的要求,需要我们切实注意与解决,而至于电气工程自动化技术的智能化发展,这些智能化的技术已然广泛存在于各行各业中,可以说将这一进程不断的继续下去,那么不久的未来电气工程自动化系统将更上一个档次,发挥的作用更是无法估量的。[3]
总而言之,电气工程自动化系统的研发,并不是一朝一夕盲目试验就能够得出的专业知识或技能,它是需要经过多次的设定目标、确定思路以及认真实践才可以达成的,问题的提出总是有一定困难的存在,电气工程自动化系统的研发也无法置身事外,而就目前我国电气工程自动化的应用现状和取得的成果来看,我们的选择是正确的,同时我们还要注意,还有许多其中涉及到的技术为其做出了贡献,因为这些共同的推动,才使得电气工程自动化系统发挥了作用,进一步推进了社会的进步和经济的发展。
【参考文献】