电气自动化节能技术研讨

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一、自动化控制与节能技术

信息技术的快速发展助推了电气自动化控制系统性能的提高，形成了一套全新的控制技术理论系统，在充分利用电能对用电设备有效控制，提高电能效率节能方面有了较大发展。从人们日常生活用电设备到工厂企业的生产加工机械设备等都离不开电气自动化控制技术。这些用电设备的控制系统都是使用电气自动化设计技术进行设计和生成的，如冰箱、全自动洗衣机、空调等。这些设备利用全新的技术控制系统，在给人们的生活带来便利的同时，也提高了电能的实际效率。再如数控机床生产加工设备进行零部件加工时，需要按照加工工艺要求，提前编制加工程序，对数控机床整个控制系统来讲这是一套完整的电气自动化技术系统。应用电子信息技术做好软件编程，运用在电气自动化设备中，能够提高设备的自动化程度，实现有效控制。可见，电气自动化控制技术的运用，有效提高了用电电器、设备生产过程的工作效率。近些年来，在满足人们基本需求的前提下，各种节能电器越来越多，节能环保工作也越来越被重视，实现能源科学开发和节约利用已成为人们的共识。

二、节能设计技术在电气自动化中的应用

电气自动化与人们的生产生活早已密不可分，而且伴随着科学技术的不断发展，电气自动化涉及的领域也越来越广泛。电气自动化中的节能设计技术作为高新技术领域的主要部分之一，在电气自动化设计领域的重要性不言而喻。电气自动化中节能设计技术的应用将会有利于减少电力等能源的消耗，给国家电网的供电系统缓解一部分压力，但是电气自动化中的节能设计的好处绝不限于此。它能提高我们的生活质量，为我们创造一个更加和谐友好的工作生活环境。对于一些中小型企业，特别是城市中的企业来说，电气自动化的应用可以很大程度地提高企业的安全系数，有效提高工作效率，避免许多不必要的损失。对电气自动化采用节能设计，可以节约能源，从而最大限度地降低生产成本，使企业获得更大的经济利益。因此，无论从社会生活的角度还是从企业的角度来看，电气自动化节能设计技术的应用都有着不可忽视的重要作用。在未来的社会竞争中，节能设计技术在电气自动化的应用可以毫不夸张地解释为，谁掌握了电气自动化节能设计这一先进的技术，就可以在电气自动化领域获得更好的发展，并在市场经济中发挥主导作用。

三、电气节能技术遵循的原则

能源的存在始终遵循着热力学的第一定律：能量既不会凭空产生，也不会无故消失，它只会从一个形态变换为另一种形态，并始终保持总量相等。因此，节能的基本原则就有如下三点。

1.主动节能

主动节能意味着在不违反热力学第一定律的前提下，提高机械的用能效率，将能源转换为我们需要的能源的部分提高。譬如热泵机械，将有限的电气控制变成更优秀的搬运能源的动力，提高制冷/制热效果。又比如节能电灯，运用电能产生光通量，将过程中由电阻产生的热量降低，大幅度提高光能的比例，达到节能的效果。

2.被动节能

被动节能是指在能源使用的过程中，减少由于途径的泄露、使用不当等原因导致的能源减少。譬如电缆在传输电力能源的过程中，由于电阻本身对能源消耗，导致部分电能以生成热能的形式被消耗掉。又譬如在电动机中，由于转子本身的受力问题导致需要更多的电力能源来生成需要的动力等情况。这些情况都是可以通过具体措施解决的。

3.安全可靠性原则

在电气自动化中，安全可靠性原则贯穿始终，在对各项设备进行节能设计时，不仅仅需要保障各电气导线的绝缘性能，还需要依据设计图纸有效控制各导线之间的距离。除此之外，还需要重视暴露在外的电气设备的防雷电措施，在一些特定情况下，还需要专门设置接地装置。

四、矿区内节能技术的应用

1.提高矿区内的相关负荷等级

在矿区设计中，不同的规模所要求的电荷量不同。如在矿区内设计方案中，其原有的网络电力为一级负荷，在满足对原有网络电力一级负荷的前提下，推动其他子系统也按照设计要求达到一级负荷，并且严格区别电力系统中的二级负荷和三级用电负荷，在保证用电安全的情况下实现节能控制。一级负荷的系统主要有消防负荷、生活负荷等；二级负荷包括空调系统电力、生活泵房电力等；矿区内余下的电气设备电力负荷量则为三级负荷。

2.照明、空调和电梯系统

照明系统的节能改造方案主要是实现灯具的改造，在矿区内全面采用LED光源，并且在各个照明配电箱内增加模块控制，提高对照明系统的节能管理。而空调系统节能改造设计同样要求在控制箱内增加控制模块，对空调电机的运行状况进行全面、系统的控制。电梯系统主要发挥传递矿区工人的作用，在使用方面有频繁性、分布多等特点。因而要求电梯系统控制增加模块控制，对电机进行控制，增加多种渠道的监视要求，并且增加手动控制功能，减少意外出现。

3.提高系统的功率因数

第一，采用科学合理的措施，提高系统的功率因数。在满足工艺生产的状态下，提高用电设备的自动化程度，加强电气设备的运行效率，提高用户的负载率，达到节约电能的目的。运用变频技术，有效控制电动机的运行，使电动机在负载情况下，获得较好工作效率。利用先进的自动化控制技术，在不增加任何无功补偿装置的前提下，提高功率因数，降低能量损耗，提高电能的利用率，实现节约电能。第二，采用人工补偿方式提高供电用电系统的功率因数。供电用电系统自然功率因数因为多种原因，造成自然功率因数往往不能满足节能减耗的用电需求，因此，还应装设一定的无功补偿装置提高功率因数，减少无功损耗，提高电能的利用率。

4.运用智能控制终端

在原来采用人工控制方式的电力系统中，由于控制技术落后，控制自动化程度较低，在一定程度上电力损耗也被人们疏忽，造成了电力资源的浪费。当今，科学技术飞速发展，智能控制终端技术取得了长足的发展，在电气自动化节能技术中得到了广泛的应用，节能效果日益明显。

5.增加有源滤波器的使用

有源滤波器的使用是为了降低电网运行中的误动作，消除系统谐波影响，目前这一方法正在研究和试用。用电设备增多是导致谐波增多的主要原因，谐波电流可以引起电压畸变，使电网运行出现误动作。在有源滤波的选择上，可以从性能以及需求范围出发，通常有源滤波器与其他滤波器相比，具有更好的无功补偿效率，并且功率范围扩大，动态性能优异。在电气设备中，有源滤波器有效阻止了误操作，降低了能源消耗。另外，还可以考虑高效光源来实现节能，采用光线好的光源提高显色性能，最终实现能源降低的目的。

6.减少电能的传输损耗

电能传输过程中的丢失是损耗的主要原因。目前的天线设计上，自身电阻无法消除，因此会产生有功功率。由于典型输电网的线路较长，因此整个输送过程中需要浪费大量的能源。要减少传输损耗，最好的办法就是降低输出导线的电阻值。我们知道，导线的电阻值与其横截面积成反比，而与导线的长度成正比，因此降低能源消耗可以选择电导率较小的导线材料，并适当降低导线的长度。这就要求在布线上选择合理的空间位置，尽量减少导线的弯曲布置。变压器的位置应设置在负荷中心，这样可以降低导线的长度，降低其电阻值。虽然电气自动化技术的广泛应用，提高了生产机械用电设备自动化程度，但是如果不注意节能技术的应用，会使电力损耗增加，造成电力资源的巨大浪费。所以，要大力推广使用电气自动化节能技术，优化电力系统中供电用电控制技术，提高系统的智能化控制，在电气自动化控制系统的各个环节减少能源损耗，达到节约电力资源保护环境的目的，促进人类社会的健康可持续发展。