电气自动化技术实现工业化的节能降耗研究

王涛 朱琦琳

（陕西煤化工技术工程中心有限公司，陕西 西安 710075）

引言

现代大多数工业主要采用人机模式来进行生产，其中人工占据主导地位，而人工对于电能损耗无法精确控制，相应在大规模生产当中会带来很多不必要的电耗。随着科技的不断发展，电气控制系统自动化程度不断提高，可以有效替代人机模式，实现节能降耗。电气自动化技术可实时对现场所有电路的电能进行监测，且不断整合电能消耗信息得到实时数据，当电能消耗数据接近预警阈值时，则执行断电、低功率运行等指令，使电耗始终维持在设定的区间内，可实现精准控制电能消耗量。

一、电气自动化技术工业化节能降耗控制系统方案

（一）传感器布设

介于电气自动化技术必须在确认电气信息条件下才能运作，因此实现节能降耗控制系统的第一步就是布设传感器。传感器是实现系统监控功能的重要设备，主要安装在每条电路上并与电路相互连接，此时传感器可以实时获取到电路的电气信号，通过信号可知当前电路电能消耗量。

（二）工作站设立

在电气自动化技术工业化控制系统实现方案中，为了对每条电路进行控制，需要设置一个工作站，该工作站是整个系统的终端，具备接收信号、信号分析、指令拟定、指令控制等功能，在系统运作中首先搜集所有传感器的信号，形成电耗趋势图，其次实时将趋势图最大数值与设定阈值进行对比，根据对比结果来拟定指令（例如当最大数值超过阈值，则拟定断电指令；当最大数值接近阈值，则拟定低功率运行指令），最后指令将传输到现场电气控制装置上，如电闸、镇流器等，对相应电路进行控制。关于工作站设立，首先在硬件上应当配置一台高性能、大容量的电脑，用于储存信号数据，其次在软件上应当设计系统化应用程序，集成各控制功能，同时便于人机交互[1]。

（三）信号渠道设立

以上提到的传感器与工作站的连接、工作站与现场电气控制装置的连接，均需要信号渠道作为支撑，因此在方案最后要设立信号渠道。信号渠道针对不同连接条件，需要采用不同方式来进行设置，就这一点本文将围绕传感器与工作站的连接、工作站与现场电气控制装置的连接，提出信号渠道设置方案。①传感器与工作站连接：传感器初始获取的信息为电信号，该信号无法被工作站计算机（电脑）直接读取，因此需要在两者之间增设一个换能器，换能器可以将电信号转化为数字信号，满足工作站读取需求，同时为了保障信号传输通畅，在工作站要设置一个与传感器信号格式相同的接口，例如I/O接口；②工作站与现场电气控制装置连接：因为大多数现场电气控制装置本身不具备信号接口，所以需要先在此类装置周边增设信号接收装置，随后借助接收装置的信号传输功能将装置与工作站连接（同样可以采用I/O接口）即可[2]。

二、案例验证

（一）案例概况

某工业对自身人机模式生产时的电能损耗成本进行了统计，结果显示其一个月内每日电能损耗成本均值为5332元，这与该工业的运维预算发生了冲突，因此其需要尽快降低自身电耗。通过分析可知，该部门的大部分电耗均来源于人工，例如工作人员缺乏节约电能意识，导致设备长时间运作等，且设备面对任何需求，都以最大功率进行运作。将电气自动化技术工业化控制系统应用于案例中一个月，并对时间内的电能损耗成本均值进行统计，再与案例自己统计的均值进行对比，如果系统运作成本降低，则说明系统有效，否则无效。

（二）系统应用分析

依照以上策略在案例中应用电气自动化技术工业化节能降耗控制系统，其运作流程为：①通过传感器接收每条电路的电耗；②通过信号渠道将传感器信号传输到工作站；③工作站集成信息，生成电耗趋势图；④系统将趋势图最大值与阈值对比；⑤根据对比结果拟定指令；⑥通过信号渠道将指令发送到现场电气控制装置；⑦电气控制装置对电路电流参数进行控制，实现电能管理。

（三）对比分析

表1为本控制系统应用前后一个月的电能损耗成本数据。

表1 本控制系统应用前后一个月的电能损耗成本数据（部分）

综上可见，在本控制系统应用后的一个月，案例的电能损耗有大幅度下降，相应成本也得到了降低，均值为4622元/每日，证实本控制系统应用有效。

结语

综上，本文分析了“电气自动化技术实现工业化的节能降耗研究”课题，主要阐述了电气自动化技术工业化节能降耗控制系统的实施方案，分析了各步骤的主要作用与方法；结合案例对系统应用有效性进行了验证，结果显示系统应用后起到了节能降耗目的，证实系统有效。