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电气自动化技术是集计算机技术、现代通信技术和现代网络技术为一体的技术总称。其在热电企业中的应用,有利于热电企业的自动化管理、远程控制技术、协议和规范的实现。电气自动化技术是当前电力企业发展的必然趋势。
1.2特点和作用
1.2.1实时仿真
在电力系统中的应用,保障了其电力系统的正常、可靠、稳定的运行。在店里系统的运作过程中,保证了暂时状态和稳定状态,并对其运行的数据资料进行有效的收集,为工作人员对电力系统的仿真运营和故障模拟提供了数据支持。
1.2.2智能优化
电气自动化技术的应用,实现并提高了电力系统的运行智能化,辅助工作人员进行故障分析,确定故障所在位置,从而保障了电力系统的正常、稳定的运行,促进了电力系统的进一步发展,同时也确保了人们的生产、生活。
1.3发展趋势
随着社会经济和科学技术的不断发展,电气自动化技术的应用也愈发广泛,其未来的发展趋势也是我们该持续关注的。随着计算机技术和多媒体信息技术的发展,电子智能化与设备信息共享化的使用范围广泛,其在电气自动化技术中的使用也将越来越普遍。因此,我国的电气自动化技术将会朝着计算机技术和多媒体信息技术的发展方向发展。电力系统的保护、控制、测量等方面的问题,是确保电气化技术在系统的应用中合理、科学的前提。因此,保护、控制、测量一体化发展,是电气自动化技术未来发展的又一新趋势。随着我国各大电力产业的发展,电力系统中的数据集更为庞大,数据处理速度要求也越来越高。因此,以太网技术的应用,满足我国热电企业和各大电力系统的发展需求,是电气自动技术的又一发展趋势。
2电气自动化在热电企业中的应用
2.1电气自动化技术对热电企业的作用
2.1.1提升热电企业的发电效率
电网的规模随着经济和城市发展进一步扩大化,以满足城市发展和人民的生活需求。传统的发电技术以及发电设备,已经不能满足当前的发电要求。相较之下,电气自动化技术的应用,有效地提升了热电企业的发电效率,满足当前社会需要。
2.1.2降低热电企业的发电成本
热电企业主要采用煤炭、石油等能源进行火力发电,在发电过程中会有煤炭、石油燃烧不充分的现象,导致资源利用不充分,造成资源浪费。电气自动化技术的应用,能让煤炭、石油等在发电过程中充分燃烧,进而提高了资源的利用率,降低了热电企业的发电成本。
2.1.3优化热电企业的资源配置
电气自动化技术可将热电企业中发电的煤炭、石油等材料和资源进行合理分配,并对发电设备在发电时出现的故障能够及时地处理,及时、有效的维护和处理,有利于发电设备的质量和性能的保障,以及热电企业的正常运行。
2.2热电企业一体化过程中的应用
在热电企业的运行过程中,电气自动化技术的应用可实现其发电设备、锅炉以及机组等的一体化运行,将其进行结构上的深层次调整,使得热电企业在监督、控制、管理等方面在方式上得以调整。电气自动化技术的应用,使得热电企业中的机械、锅炉、机组实现系统上的统一控制,并对其重要的设备、运行参数以及信息的记录、汇总等分析、决策。在电气自动化技术的控制功能和调整功能的基础下,有利于热电企业分布式控制系统的建立,从而简化监控系统,降低热电企业的监督、管理、控制成本,帮助热电企业获得更多的经济效益。与此同时,热电企业的一体化设备、监督、管理的建立,有利于企业信息的采集,从而形成统一管理的运营体制,提高工作效率,保障运营状态。
2.3热电企业系统建设中的应用
电气自动化技术在热电企业的电气自动化系统的建设中,可对其系统的运营和故障进行检测、诊断,预先发现系统存在的隐患,并对其进行处理和保护控制,从而保证系统的正常运行。
2.4热电企业电气通信中的应用
由于当前热电企业要向远程控制和交互控制发展,从而需要建立适应其发展的通信系统,对热工工艺的连锁问题进行处理,电气后台系统实际应用水平的提高,加强初级阶段的运行监视功能,对其系统的控制逻辑和水平、自动化以及管理水平进行实质性的提高,以实现电气全通信模式。
2.5热电企业通用网络平台建设中的应用
热电企业选择适合整个自动化系统的网络通用产品,实现企业管理层对发电现场控制设备的网络实时监控,并确保设备的控制、管理系统和监督系统之间的信息传输,以实现企业的集成化。由此可见,通用网络的建设对热电企业的电气自动化系统的运用有着至关重要的作用。
目前,国内多数发电厂的监控系统较为落后,其采用的主要设备为中央信号光字牌。这种监测设备很难满足故障信息的监测需求,使火电厂设备的运行和使用受到了极大的限制,同时也导致了生产效率低下、安全性无法保障等一系列现实问题。
1.2控制系统缺陷
在大多数发电厂内,升压站依旧采用传统的硬搬把(按钮)进行生产操作。硬搬把在工作时间较长的情况下会产生磨损等问题,从而导致操作失败,容易引起操作事故,因此存在的风险系数较大。除此之外,公用操作系统存在诸多不便。公用系统是由机组工作人员进行轮流操作的,并且其无法纳入DCS系统,这样一来,就容易造成疏忽,导致操作事故的发生。
2电气自动化技术在火电厂的基本作用
一般来说,传统的火力发电厂中的DCS系统侧重于机炉的简单控制,而电气系统则可以实现自动化控制。电气自动化技术是以监视控制设备为主,通过数据连接和监控信息的反馈反映出设备的运行情况,并且能够在发生意外事故的时候采取紧急应对措施进行处理。将电气自动化技术应用于火电厂当中,根据电量日常表、设备数据表、检修报表提供的相关信息,能够及时分析出设备的警告信号、动作事件异常情况,以此来避免重大事故的发生。
3采用火电厂电气自动化技术的目的
3.1采用火电厂电气自动化技术的必要性
传统的DCS技术无法满足当下火电厂的发展需求,根据社会经济发展的一般规律,必然会遭到淘汰。2007-03,总理就提出了“十一五”期间关闭5.0×107kW小火电机组的目标,淘汰落后的生产方式,建设大机组,实行大规模的自动化生产,以提升生产效率。而在这样的情况下,就必须实现生产的集中化控制和轻松、快捷、简便的系统操作模式。为了达到这一目标,就必须采用火电厂电气自动化技术,转变过去单一采集电气信号的生产模式,提高整个火力发电厂电气自动化系统的运行和管理水平。采用火电厂电气自动化技术,对于火力发电厂的长足发展和进步起着至关重要的作用。
3.2完善火力发电厂的控制系统
采用火力发电厂电气自动化技术最大的目的就是完善火力发电厂的控制系统和监测系统。电力自动化技术应用水平的提升得益于科学技术的不断进步和发展,它对火力发电厂的作用则体现在对生产过程各个方面有效的监控。火力发电厂中,电气自动化系统的监控装置可以实现保护和监控,还可以进行数据交换,实现火力发电厂的信息化管理和控制。
4电气自动化技术的应用配置
自动化系统的通信带宽通常高达10Mbit/s以上,100Mbit/s以太网也已经得到了广泛应用。自动化系统以以太网为通信媒介,使用双绞线、同轴电缆、光纤等介质进行信号传输。电气自动化技术在火力发电厂中主要采取了I/0集中控制方式和远程智能I/0方式来完成监控。4.1I/0集中监控方式I/0集中监控方式通过硬接线电缆与集控室DCSI/0通道相连,实现DCS对全厂电气设备的监控。在低压厂用电时,会使用UT-9935低压变保护测控装置进行监控,而高压电厂用电时,则采用UT-9921综合保护测控装置。4.2远程智能I/0监控方式远程智能I/0监控方式是针对较远现场设立的监控方式,也成为现场A/D转换机柜。这种监控方式主要采取硬接线电缆和采集柜相结合的方式来实现,主要应用双绞线来传输信号。远程智能I/0的监控方式可以节省大量电缆,节约了安装费用,但模拟量卡件不能有丝毫减少。除了I/0集中监控方式和远程I/0方式外,火电厂电气自动化系统应用配置还涉及到站控层、网控子系统等技术的应用。站控层是火电厂后台采用双操作员的监控手段,具有系统维护、故障分析和保护管理等功能。一般情况下,通常会在站控层内设置一套UT-2000综合操作屏,提供直观的监控模式。网控子系统采取66kV以上电压等级线路配置方式,并且配置了UT-600系列控制装置。
2电气自动化在电气工程中的具体应用
2.1在电网调度中应用电气自动化随着科技的发展和社会的进步,电气自动化被广泛地应用到很多领域当中,其中电气自动化也广泛地应用在电网调度中。电网调度是一个非常重要的工程,它具体指的是通过服务器来实现电的调度,而电气自动化帮助电网调度实现了自动化。这种调度自动化系统表现出了比较强大的功能,主要表现为它可以很好地保障电网运行,这个功能的实现主要是依靠了电网运行过程中的经济调度;同时电网调度自动化可以实现系统负荷情况的预测,这个功能的实现主要是依靠监测和分析电力生产过程中的数据,对系统负荷的预测能够有效地保护系统,保障系统正常运行;而且电网调度自动化可以很好地、迅速地确定整个系统发生故障的地方,大大地提高了系统故障排除效率。总而言之,电网调度自动化是整个电力系统提高运行效率的有力保障。
2.2在发电厂发散监控系统中的应用在现代生活中,电跟人们的生活是密切相关的,电成为了人们生活中的不可或缺的生活用品,它的重要性不言而喻,这就意味着发电厂的重要地位。发电厂是整个电力系统运行的重要支撑,因此发电厂的安全运行和高效率运行是非常重要的,而在发电厂中通常采用发散监控系统来保障发电厂的正常运转,在发散监控系统中,主要是通过以太网过程控制单元以及相应的数据通讯来实现发电厂的发散监控,而且这种发散监控系统一般采用分层结构。发散监控系统发挥着重要的作用,它不仅可以监视设备的实时运行状态,这可以作为判断设备有无存在故障的标志,这样就能有效地提高发电厂设备的使用寿命,大大地改善了发电厂的效益。
2.3在变电站中应用电气自动化随着电气自动化的发展,这种自动化技术被广泛地应用,变电站也采用了电气自动化技术。变电站是整个电力系统中的一个重要的环节,特别是变电站的运行管理是非常重要的,而目前变电站就采用了自动化技术来进行运行管理,很大程度地提高了变电站的运行管理效率。变电站的运行管理主要是通过信息处理技术与自动化技术相结合来实现的,而且形成了自动化系统,自动化在变电站中的应用具有很鲜明的特点,即人工操作被智能化的操作界面所代替,它推动了电力系统又向前迈了一大步,具有划时代的意义。
3电气自动化在电气工程中的不足及改进策略
3.1电气自动化在电气工程中的不足任何事物的发展都具有双面性,在发展的过程中都会伴随着一些问题,电气自动化的发展也比例外。虽然电气自动化在电气工程中展现出了强有力的优势,不仅可以很好地提高系统的运行效率,而且增强了电力系统的预后。但是电气自动化的发展还处于比较初级的阶段,很多相关的技术还不是很成熟,仍然存在一些需要解决的问题,在电力系统运转过程中,电气自动化常表现出的问题有它不能很好地满足现代电力系统中的一些要求,同时也不能比较有效地负载现代电网,而且常常会遭到雷击的破坏,容易受到电磁的辐射和干扰,严重地影响了整个电力系统的运行。这些现行的问题都是需要不断地解决和完善的,这样才能保证电气自动化发挥更大的效用。
3.2完善电气自动化在电气工程中不足的策略由于电气自动化的发展还存在一些需要及时解决的问题,所以科技工作者还要进一步的努力,不断地完善电气自动化现行存在的问题。其实,要想解决电气自动化存在的问题无非要从技术攻关和科技理念入手。笔者认为统一系统开发平台是一个相对有效的措施,因为统一系统开发平台可以降低设计所需要的时间和费用,并且方便进行系统实施和测试;另外,要想完善现行的问题,还可以加强电气自动化的人性化设计,改变并完善设计理念,应该从现阶段技术与时代精神相符合的程度来进行电气工程自动化系统设计,要更多地考虑人性化电气自动化设计,最终才可实现电气自动化地迅速发展。
4电气自动化的未来前景
电气自动化在工业生产中的应用会越来越广泛,它在电气工程中的应用已经得到了很好地证实,而且在未来的一段时间里将会得到更进一步地发展。比如说可以实现电力设备的智能化,实现电力系统的在线检测,这主要是在电气工程方面的前景。另外,电气自动化与人们的生活存在着密切的联系,无论是能源节约、安全生产,还是环境保护都与电气自动化存在着尤为密切的联系,特别是在我国推行低碳经济发展时,更需要发挥电气自动化的强大的作用,先进的电气自动化技术有助于我国各个行业的节能减排,同时在实现高效增产、减少能源消耗和环境污染方面发挥着关键的作用。低碳经济是我国未来经济发展的必然趋势,是实现我国可持续发展的必经之路,而低碳经济的发展需要依靠电气自动化技术。因此,电气自动化技术必然会迎来其发展的辉煌时刻,而且在经济全球化和环境保护成为世界性话题的今天,发展低碳经济不仅是中国发展的目标,更是全世界各个国家经济发展的必经之路,而电气自动化技术自然会在全世界各个国家快速发展。
通常来看,继电保护装置的功能主要是关于继电保护,也就是说,电气系统一旦有故障或者是短路、过载等情况发生,那么该装置就会立刻有警报信号发出,继而连接装置就会被迅速切断,这样继电保护的作用就能实现了。很多人都知道,传统的继电保护装置的灵活性不足,很容易发生一些故障,诸如误动和拒动等。所以在有效地运用了电气自动化技术之后,继电的自动化保护便由此实现了。而且对电气系统进行实时地监测,就能有效地控制设备的运行参数。与此同时,有效地融合运用该技术之后,就能借助远程监控的方式来维持电力和检测故障,促使装置维持较长的工作时间,对于运行设备可能发生的异常、故障等都能及时检测出来。与此同时,有效运用该技术,还可以实现一定程度的实时监测,这里针对的是相应的线路或电气设备,但只是在电气系统中某些范围内,这样就能即刻将一系列解救反应发出来。
1.2电气自动化与电网调度
在具体的工作实践中,要想实现自动化的电网调度,就一定要先有机地结合各设备,诸如对大屏幕、服务器等的调度。电网调度技术是以电气系统区域网为基础的,要很好地结合起发电厂、变电站和调度中心三方面,从而在电网调度中有效地应用电气自动化技术。所以说,实现电网调度自动化技术存在很多的益处,不但对实时监控电气系统运行过程中的状态有利,使得电气系统的运行能够确保安全稳定。此外,还能基于相关数据的收集、整理,全面地分析数据,以便对系统的具体工作实践进行全面地了解,这就有助于电力系统更加的安全、可靠,促使其得到全面提升。另外,因为能够与持续发展变化中的现代化运营需求相适应。
1.3电气自动化与发电厂的分散测控系统
在发电厂中分散测控系统中,可有效地融合应用电气自动化技术。这里采用的结构主要是分层分布式,并且将很多分单元涵盖在内,具体涉及到过程控制、太网等。就当中的过程控制单元而言,其往往是直接应用于生产过程中,通过这样的方式来实时的监控系统中的一些设备的运行状况。终将有助于更加有效地控制生产的全过程。其中工作站能够将人工或者是计算机借口提供给工作人员。例如在工作站中,运行员就能够对一些信息和命令进行接收,这里主要针对的是过程控制单元;工程师进行的主要是维护系统的工作,另外还包括相关的系统设置。两方面的相互配合和彼此融合,将有助于吧工作站的功能充分发挥出来,得到最大程度的实现。
2.电气自动化的发展趋势
分析如今的社会经济发展趋势,我们可以看出对经济发展起到重要促进作用的重要手段之一就是发展科技并促使其得到广泛而有效的应用。而我们高新技术产业发展前景十分广阔,究其原因,有效地应用电气自动化技术发挥了很大程度的作用。随着社会各行业不断发展和应用电气自动化技术,其自身的发展是非常迅速而明显的。电气工程要想实现持续发展,更是需要在其中有效地融合应用电气自动化技术。目前,很多不同的行业融合应用电气自动化技术,尽管还有许多不足和问题存在,有待于进一步地改进和完善。不过,我们要坚信电气自动化这一朝阳产业必然具有深远的发展前景。其在今后的发展历程中,必将更加广泛地应用于电气工程中,并且实现持续发展。
1.1.1先进控制的特点在化工的生产当中,往往生产过程较为复杂多样,这样就很难的建立起数学模型。一旦没有完善的数学模型,就会导致预测和推断的失误。与传统的控制技术相比,先进的控制技术能够更加的抓准将要预测和推断的难点。
1.1.2先进控制的应用
先进控制的应用在当今的自动化技术当中得到过广泛的应用,与传统的技术水平相比,现如今的技术手段不仅仅应用到了信息化技术手段,还应用到了很多数学模型之类的知识。因为只有建立了完善的数学模型,才能够对采集到的变量进行精确的统计和计算。再加上信息化的先进技术,这些是保障先进控制应用的有效技术手段之一。
1.2现场总线
1.2.1现场总线的特点
现场总线具有将所有的线路连接起来的功能,现场总线将所有的自动化系统和只能现场设备进行了连接,使得这些智能化设备能够听从统一的号令,这种管理方式既能够节省大量的人力和物力,还能够在很大程度上使得系统的管理变得更具有自动化和智能化。线路总线基于计算机网络自动化技术,使得系统的单回路调节器、现场变送器、现场执行器、可编程序控制器等设备能够与总线进行连接,进而对化工生产当中的一些设备进行更好的控制和调整。
1.2.2现场总线控制系统
现场总线系统能够在化工生产和电气自动化的生产当中保证成本的最低化和投资以及安装费用的最低化,这些费用对于任何一个商家来说都是应当精打细算的,只有注重每一个细节,才能够使得企业不断的变得强大起来。现场总线的控制还能够减少工人的工作量,在保证质量的情况下增加了工作的效率。
2化工生产中电气自动化技术的发展趋势
化工生产中电气自动化技术的发展趋势已经越来越趋向于国际化,因为我国目前的电气化发展已经采用了很多先进的科学技术和技巧,现代化的科学技术与先进的技术是完全分不开的,其中以电子信息技术为最主要的技术手段。现如今在这个二十一世纪当中,更多的事业都趋向于信息化和国际化。自从研发出了电气自动化技术在化工厂当中的应用,对于提高信息系统的处理能力就有着很高的要求,然而信息系统的运行和应用又完全离不开网络技术。通过电气自动化的运行和应用可以加快我国现有工业的发展,从节约资源入手,尽最大的可能去降低生产的成本和费用,保证少成本就可以获得更多的经济效益。能够合理并且高效的应用现代化信息技术是缩短我国与其他国家之间差距的一个保障之一,只有促进全国的经济发展才能够让更多的百姓拥有现代化的生活。
2企业设备自动化节能设计
2.1电机运行中的节能设计
电机拖拽系统是电气系统一个较大的电能消耗单元,运行方案的不合理及综合维护不到位等,都会致使其运行低效,造成大量的电能浪费。大量的发热降低电机系统综合使用寿命,基于此,在进行电机运行的节能设计时应当采用高效可靠、节能经济的电气控制方案。
(1)对于运行工况偏离高效区的功率大、运行时间较长的用电系统利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式,进而进行动态调节电源输入端电源频率,利用对电机转速的调控让整个电机拖拽系统的输出与输入达到平衡状态,实现节能降耗。
(2)交流电机串级调速实现电机无级平滑调速,低速时机械特性比较硬,特别是晶闸管低同步串级调速系统。以上调速系统一方面使系统参数便于调整,另一方面接近于理想过渡,调整性能好,动态响应快,起动时间短,系统抗干扰能力强,节能效果也很理想,应当推广应用。
(3)为达到电机的最佳运转工况,可改变电机的动容量,通过构筑合理群控呼梯节能控制系统,对电机进行合理的调度分配管理,降低其系统能耗,达到节能降耗的目的。
2.2水泵、风机的节能设计
(1)在满足工艺情况下,尽量降低扬程和流量。
(2)使用高效调速装置,如变频器、串级调速、液力耦合器、内反馈调速器、电磁滑差调速器。
(3)降低电机的富裕容量,提高电机运行效率,减少无功损耗。
(4)改造管路,减少阻力扬程损失,减少水泵、风机的总扬程和压力。
(5)根据用户的实际使用情况,对原有风机进行改造,改变风机的气动性能,使风机在高效区工作。
2.3配电线路的节能设计
在工业厂区的建设方面,配电线路承载着为设备输送电力重担,用电系统不仅存在因集肤效应而产生的线损,还存在功率因素低下、谐波干扰电能质量等问题。根据电力系统构架和其他特点,充分考虑对现场实际情况实施谐波治理改造,安装节电器、省电霸,对电源优化处理,同时优化用电系统。为了降低线路传输中的电能损耗,减小导线的电阻值极为重要,应当从以下几个方面来进行:
(1)导线材质的选用方面,应当选电阻率非常小的材料,这样有利于线路传输中的电能损耗的降低。
(2)缩短导线的长度,特别是在布线的时候尽量减少弯路。
(3)减小负荷中心与变压器的距离,进而缩短供电距离。
(4)选用一些横截面积比较大的导线,增加导线的横截面积,使得线路传输过程中的电能损耗通过降低导线的电阻值而得到有效减少,完成节约电能的目标。
2.4空调节能设计
空气湿度是造成被控参数变化的主要原因,加之风的大小会改变空气湿度,在进行空调节能设计方面,可设计为变风控制系统,这样可改变风量的大小,却不会改变风的温度。运用时,根据室内人数的变化而变化逆风的转速,使得送入房间的风量不会出现太大的波动,始终控制在参数之内。另外,在变风量的末端采用风机代替风阀的形式,使得风量的需求可及时反馈给风机,实现风转速的调节控制,在不同需求下,根据传感器监控的得出的参数指标,进行风转速的改变,这样就不会出现系统的过载现象,也在一定程度上减少了维护的费用。
2.5照明设施的节能设计
厂区照明设施的设计方面,应重点考虑到工业生产对光照的需求,如进行光源强度的合理设置,避免工业厂区因太追求照明条件而造成的能源浪费情况。在设计时的灯具选择方面,首先应保证灯具的配光曲线在深、广照方面趋于平衡,使其发挥最佳的照明效果,促进节能;此外,应采用LED灯替代老式的照明装置,LED灯是依靠半导体发光器件将电能直接转化为光能的,剔除了一些中间转化环节,减少了电能损耗,还具有发光的亮度高这一特点,且克服了传统的老式灯具频繁闪烁的问题,达到了节能减排的目的。
2电气自动化控制技术的应用案例
自动化系统主要是利用PLC控制系统、现场面板、各类仪表,还有网络通信设备等对水泵、阀门一些设备实现全面联动控制,例如当泵站进水压力低于设定值时,系统将会发出报警信号,系统会自动停止水泵的运行,恒压供水和智能调压供水主要是系统根据设定的出口压力,来控制水泵的自动开启或停止,并调节变频器来实现。一般情况下,在启动水泵时,是先启动水泵再打开出水阀门,关闭是需要先关闭出水阀门,再停水泵。上位机的智能:①在线监控进出口压力、流量、泵阀运行状态、机泵的电力参数(电压、电流、频率等)。②在线监控各设备、电气的故障和报警信号,对于临时性的报警和故障信号,应通过上位机手动复位,不需要到现场复位。③可以记录保存规定的所有运行参数和报警信号,并能将数据保存3年以上,同时还可对泵站设备进行远程操作。同时可以通过上位机进行修改各种设定值。例如我们根据不同时间段可自动变换预设的出口压力值;根据机泵的工作时间,可自动轮值切换机泵;UPS备用电源用于给中控室提供电源储备,满足自动化系统设备、网络通信设备和视频监控设备8h的供电。
2.煤矿运输提升机械电气自动化
自从20世纪80年代以来,我们国家煤矿企业的开采量一直都是保持比较好的势头。至于运输井下厚煤方面,那些大型的煤矿企业用的方法都是胶带运输。在胶带运输的过程中,对于工况监控系统的研制总的来说取得的成果是可喜可贺的,并且对于它的应用已经进入了一个快速的发展阶段。现今,不管是计算机技术还是PLC技术,在实际生活中得到越来越多的应用,以前那些比较单一的保护现在也变得系统化、综合化。这里要提到的就是DCS结构,它实现了地面监控的目标。电气自动化技术目前来看,它发展得很不错,变频器的技术变得越来越成熟,这样也就使得调速系统发展得越来越好。一部分比较先进的国家,在采煤方面有很大的突破,它们对于提升机电控方面的研究比较深入,现在他们开始把PLC作为中心控制器,这样一来就实现了提升工艺控制,同路行程控制跟安全回路监控的全微机监控,从而改善了提升机安全运行方面的问题。现今社会,高科技文化发展的越来越好,对于煤矿机械设备而言,信息化设计它占据着重要的地位,总的来说,它是一个非常必要的环节。现在,我们国家的煤矿事业并不发达,比那些先进国家的相差很多,所以,我们国家一定要制定切实可行的政策,并且还要给予足够的技术扶持,这样一来才可以发展壮大我们国家的信息化建设事业。目前,我们国家的煤矿工业发展非常迅速,国家对煤矿开采的安全性以及煤矿机械设备的信息化建设提出了更高的要求,除此之外,煤矿企业本身为了得到更好的发展,不得不进行信息技术改革,这样一来就使得信息化设计在煤矿设备中占据的地位越来越高。
3.煤矿安全,监控控制系统
我们国家的很多煤矿企业,已经开始使用安全监控系统,这些监测装置非常的多,涵盖遥测仪、断电仪、红外线自动喷雾等装置,这些对于我们国家的煤矿生产的安全要求来说是完全足够的,但是遗憾的是,我们国家的相配的传感器种类非常的少,同时使用的寿命不是很长,除此之外,它的工作稳定性相对而言也比较差,这样一来就使得维护的工作量变得很大,以上的问题使得监控系统的工作缺乏安全性以及可靠性,在实际操作中没有得到充分的利用。对煤矿机械设备进行信息化设计对于提高工作效率是非常有帮助的,主要就是信息化设计可以改变落后的生产方式,同时改变了煤矿的作业模式。因此,研究信息化设计在煤矿机械设备中的应用具有深远的意义。
社会的不断发展以及人们对生产及生活要求的不断提高,就导致了对电能的需求量会逐渐的增加,这为我国的火力发电工作带来了一定挑战,提高火力发电效率已经成为社会各界共同关注的问题。而原有传统的火力发电设备多数都需要较多的人员进行实际操作及控制,工作效率低,而将电气自动化技术应用于火力发电,可以使火力发电实现自动化控制,提高发电效率及电能产昌,更好满足社会需求。
1.2发电成本显著降低
用于火力发电的原材料通常都是煤炭及石油等可燃原料,原有的火力发电技术存在诸多问题,使得原材料的燃烧率不高,不能够充分燃烧而释放出全部的能量,这使得发电效果平平,投入了较多的原料却没有得到预期的电量,也就增加了发电成本。而将电气自动化技术应用到火力发电中,就可以对各种燃烧方法进行自动化控制,从而实现燃料的充分燃烧,使得燃料的浪费率大为降低,也就相应的节约了发电成本。
1.3资源得到最优化配置
在火力发电的过程中,所需要的是所有的资源是否能够全面合理的得以有效的利用,其结果对于电厂的发电效率有着直接的影响,过去较为滞后的发电技术,对于电力设备和原材料以及工作人员都没有进行更好更全面的加以利用,人员和原材料的浪费,设备发生了故障没有得到及时的发现和维护,对于火力发电在一定程度上都造成了损失。然而,自从电气自动化技术实现之后,对于设备运行中出现的障碍,能够得以有效的及早发现,在操作模式方面可以实现人机操作,时期资源在使用的过程中,能够将其最大的可利用价值给予充分发挥。
2火力发电系统应用电气自动化技术的可行性和必要性
电气自动化技术自诞生以来,在各行各业中都取得了十分骄人的应用成绩,其在数据采集及管理、运行控制等多个方面都取得了不错的效果。在火力发电系统中运用了电气自动化技术在对交流电进行采样、测量和监控的同时,还可以在新型计算机技术的协助下与工业输电之间的电网进行创新性和性能性革新。火力发电厂原来使用的火力发电技术中各系统与集散控制系统之间的数据传送量有限,加上工作人员无法周全的观察到所有的参数信息变化,这就导致了整个发电运行系统我们所能掌握的信息量较少,而且也导致了电力操作人员的操作内容不轻松和不能及时的发现运行装置系统中存在的问题,无法把握故障的发生。但是,对于电气自动化系统的火力发电,电力设备的自动化水平显著提高,在建立的火力发电的通信网络上传送的数据信号明显增多数倍。对于电力操作人员来说,很大程度上降低了操作难度和发现设备故障的难度。
3电气自动化在火力发电系统中各方面的应用实例
3.1实现炉机组一体化
在火力发电中运用电气自动化技术,就实现了火力发电厂的机、炉、电运行系统一体化的目标。这样整个系统的数据和运行信息就靠机、电、炉这个一体来监控运行和汇总分析。这样的一体化就更大的实现了火电机组的潜力,并且缩小了控制层的规模,简化了发电系统的监控系统,因此,也更大程度的降低了发电的生产成本。另一方面,炉机组这一统一单元实现了火力发电信息采集的便利化,更能提高火力发电厂的电厂信息管理系统的工作效率,统一了电网的运行和管理,提高了电网的工作效率,使电网保持在最优化的运行状态。
3.2实现设备的自动化检测
我国火力发电厂传统的系统控制及保护功能等只局限于电力运行系统内,是为了电力运行超过一定限定数值后,便会出现跳闸及报警的现象。但是现代化的电气自动化技术,可以运用计算机技术来进行检测,并实现对整个电力运行系统的有效控制,其不仅可以完成对发电系统的监控及诊断检测工作,同时还能够提前预测出可能发生的安全事故等,不是等到事故真的发生了现进行报警等,这样的工作方式有效的避免了电力安全事故的发生,降低了发电厂的经济损失。
3.3实现了通用网络结构的构建
在电气自动化系统的成功运行中,通用网络结构的构建起着至关重要的作用。通用网络结构实现了办公室自动化到整个系统的电气设备的运转自动化,完成了电厂的管理人员和操作人员对整个电厂设备的实时观测和监督,并且保证了控制系统、管理系统和计算机控制系统。
2控制器与现场设备
对现场设备的电气控制分为两种方式,即:就地和总线。当就地控制时现场设备起停,主要依赖于动力站的软起动器、变频器和马达保护器等控制器,在发出的信号:远程控制时,通过接收安装在设备近旁的就地操作箱上的起停按钮或频率给定装置。控制器通过DP总线接收的上位机画面发给PLC的指令是设备起停的保障。这两种无论哪种控制方式,控制器中存放的设备运行或故障状态PLC都可以通过DP总线读到。要使设备平稳的保持原有状态,就地和总线切换过程中这种保持除了像软起和马达保护器,对于正在以某个频率运行的变频设备这些工频运行的设备不能因转换而停车或启动外,还要维持运行频率在切换时不变,即无扰切换。在外部电路及参数设置方面,由于总线控制的加入对切换电路予以充分考虑,使得更加可靠,尤其是就地和总线无扰切换比用DCS方式。在没有采用FCS之前的无扰切换电路设计,远程就地切换瞬间设备启动回路或运行回路,其不断电主要通过远程就地切换继电器与主回路接触器通断的时间差来保证的。换言之要保证切换过程中,主回路接触器线圈失电和触点断开的时间要比切换继电器线圈得电和触点闭合的时间大。FCS系统中充分考虑切换的顺畅,是从电路及程序上。以变频回路为例,总线/就地切换开关对就地启动继电器的动作不影响,通过总线/就地停止继电器,以及变频器运行输出继电器来保持给变频器的启动信号维持切换之前的状态。配合以智能操作器可以保持变频器切换前后频率不变,此操作器可显示变频器的频率反馈值MV和频率给定值SV。无论总线还是就地则MV都对应于变频器的实际频率反馈值。就地时SV则不同,操作器给变频器的频率设定值由SV显示;总线时,SV与此时PLC通过总线设置给变频器的频率给定值基本一致并且显示的是MV通过操作器自身变送输出的值。PLC在就地切换到总线的瞬间,将频率实时数据传输给变频器作为频率给定信号是通过总线;利用操作器自身的无扰切换功能在总线切换到就地的瞬间操作,操作器接收转换信号后。将显示的SV的值输出给变频器,瞬间作为给定频率,双方向的可靠的无扰切换得以实现。
3PLC与控制器
控制器主要包括软起动器、变频器和马达保护器等。设置控制器参数是为实现总线控制。除了基本的额定频率、电压和电流以及功率因数和总线地址等,这些设置外,还需要设置变频器的起停模式、控制信号源、加减速时间和频率源等;需要设置软起动器起停模式、限流倍数、保护类别、升降压时间和输入输出功能等;需要设置马达保护器操作模式、保护设置和控制设置等。通过控制器本身的键盘完成初始设置。进行设置和修改也可以由PLC通过DP总线对控制器参数,并进行连续监测与控制针对控制器的特性。PLC中设置统一的电机控制变量就是对不同控制方式的电机进行统一管理,其包括电机控制类型、控制字、状态字、频率设定、频率反馈、电机电流、故障代码和电机功率。在电机控制类型中,显示变频器控制、电机保护器控制、软起动器控制和普通电机控制等信息。控制字中包括:起停电机和故障复位。状态字包括:运行/停止、故障和急停、总线/就地、合闸/分闸等信息。变频器对应频率设定和频率反馈,所有总线控制设备对应电机电流、功率和故障代码。故障代码可以对现场装置进行远方诊断是FCS较DCS优势之处,PLC通过总线读取故障代码后快速判断故障原因并进行故障排查。
4上位机与PLC
采用DAServer作为接口进行上位机与PLC的通讯。DAServer根据设定时间来读写需要与PLC交互的数据,比如1000ms。这些数据信息的读写以事件形式读取接口中的数据是上位机。对应到特定位需要上位机进行解码及编码。在上位机画而的显示实现PLC中控制字及状态字。对于如球磨机等设备的自成系统。通过通讯读取需要特别关注的参数由于自身存在很完备的监控系统以显示在画面中。
5上位机与服务器
画面可以获得设备运行的实时数据通过上位机与PLC之间的通讯。从服务器中获得数据可以达成生产的历史数据或关键的性能指标。与生产密切相关的设备数据存储到服务器是各PLC设备将总线传输的,跟踪生产信息并对信息进行分析计算和处理需要上位机,利用ActiveFactory分析报表工具读取服务器的历史数据以得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率、耗电量、用水量等。管理人员在工厂过程数据可视化后可以在详细的数据趋势及信息基础上,生成数据报表及设备管理报表采取行动优化生产过程以此提高生产绩效。
二、人工智能技术应用
基于电气自动化的复杂性,其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误,将导致系统故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技术应用的核心技术在于程序化问题,将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析,对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中,人工智能技术主要表现为以下几个方面。
(一)智能化设计分析
人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下,工作人员的工作量大,需要大量的试验验证,并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题,处理问题的效率较低,对于难度较大的问题,传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段,电力企业逐步实现了智能化设计,全面考察了问题的难度,提高了处理问题的能力和效率。但同时,智能设计对于操作人员提出了更高的要求,要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧,并且操作人员还应具有与时俱进的精神,对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计,可有效提高数据分析的准确性,将复杂问题简单化。
(二)PLC技术应用
随着电力企业规模的扩大,电力生产对于技术具有更高的要求,基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术,目前主要应用于工业、电力企业,具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术,该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程,从而根据企业需求对运营现状进行调整,确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主,手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中,PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换,继电器逐渐代替了实物元件,不但提高而来管控效率,还确保了系统的运行安全。
(三)智能诊断和CAD技术应用
智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验,改善了传统模式的手工设计方案,充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化,缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术,对产品设计质量的提高具有积极作用。目前,在电力系统中,遗传算法是人工智能技术的重要表现之一,通过科学的计算方法,提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用,应得到企业的重视。在电力系统运行过程中,如何区分故障和征兆是一个难题,智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患,并提供一定的解决办法,确保了电力系统的运行问题。
(四)神经网络技术应用
神经网络系统是智能技术的重要体现之一,其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位,并且减少了定位时间。同时,还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性,具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统,可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前,智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置,因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型,因此工作效率高,噪音小。