电气自动化在铝合金行业中的应用

刘纪伟，豆 杰

（商丘阳光铝材有限公司，河南 商丘 476000）

随着科学技术的快速发展，我国电气自动化技术也取得了很大进步，被广泛应用在国民生产领域的各个环节。由于铝合金生产行业涉及到家用铝材、建筑铝材和工业铝型材，包括模具设计及制造、挤压铝材、铝合金压铸以及各款铝合金型材的表面处理（粉末喷涂表面处理、液体喷涂表面处理、各款颜色氧化、抛光、电溶、木纹表面处理、产品组装、产品深加工）等多个方面，是我国工业生产的重要组成部分。随着近年来铝合金生产行业产业结构调整和绿色低碳转型步伐的加快，电气工程及其自动化，比如可编程逻辑控制器、智能控制技术、计算机辅助设计技术和Intouch等核心技术，传感器以及继电保护装置的应用，能够对生产环节的机器设备、电力、温度及压力等进行自动设计、监测和控制，保证整个生产过程平稳运行，可以帮助企业节约能源，降低成本，提高产品质量，改善劳动条件，改进生产工艺和管理体制，促进行业的健康有序发展。

1 电气自动化技术的发展

电气工程及其自动化起源于18世纪末期，但只是一个模糊的概念，到19世纪后期，国外一些物理学家发现了电磁的理论知识，才使得电气工程的理论知识得以完善。在20世纪中期，战争基本结束，各行各业都在加紧发展生产，各种新技术不断被引进和发现，至此我国才逐渐的重视起电气工程及其自动化技术，只不过当时的条件有限，技术手段比较简单，技术含量也相对较低，仅在小型设备上得到应用。随着我国科学技术的突飞猛进，时代通讯技术、微电子以及IT电脑技术的不断进步发展，电气自动化技术也得到了较快发展，成为了我国高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。特别是现阶段电气自动化与计算机技术、微处理技术和网络技术相结合，使得生产变得更加智能和有序化，加快企业改变生产模式，使其设备的组装和更换变得整体化和模块化、使生产过程规范化和产品标准统一化，提高了企业的产品质量和生产效率。

2 铝合金行业应用电气自动化的必要性

铝合金行业主要生产家用铝材、建筑铝材和工业铝型材，包括模具设计及制造、挤压铝材、铝合金压铸等，是高能耗、高成本、粗放型生产方式的行业。目前我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，全社会都在大力推进生态文明建设。因此，铝合金企业必须加快产业结构调整，推进绿色低碳转型，加大技术创新力度，推进传统行业绿色改造和精细化生产，形成生态环境保护与制造业增长相辅相成的发展格局。电气自动化包括电力电子技术，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，在铝合金行业不断向“绿色”升级的过程中，可以帮助企业节约能源，降低成本，保证产品质量，改善劳动条件，改进生产工艺和管理体制，加速产业结构调整和生态文明建设的进程，使作为国民经济重要组成部分和现代生活不可或缺的生产基础的铝合金行业得到可持续发展。

3 电气自动化在铝合金行业中的应用

随着近年来铝合金生产行业产业结构调整和绿色低碳转型步伐的加快以及技术创新和精细化生产格局的形成，将电气自动化的可编程逻辑控制器、智能控制技术、计算机辅助设计技术和Intouch等核心技术，传感器以及继电保护装置应用其中，通过对生产环节的机器设备、电力、温度及压力等进行自动设计、监测和控制，能够保证整个生产过程的平稳运行。

3.1 核心技术的应用

由于铝合金材料质量轻、密度小、熔点低，导电导热性、抗腐蚀性和可塑性能好以及适用范围广、耐久性强、装饰效果好，具有更好的物理性能和机械性能，能够利用热处理技术使其组织、形状发生变化，做出各种形状的成品或以熔融金属充填铸型的方法，获得各种规格形状的零件毛坯，被应用于航空、航天、汽车、机械制造等重要领域，成为我国发展现代工业、现代国防和现代科学技术的重要材料。因此，铝合金企业引入了大量的自动化控制系统与核心技术，应用到大型的机械设备以及数字化设备方面，既扩大了企业产能，又可以帮助企业节约能源，降低成本，还可以提高产品质量，使产品更加标准统一。

表1 核心技术

3.2 传感器的应用

传感器是将所感知并接收到的外部信息转换成能够被系统识别并执行的电信号装置，它能够对信息进行传输、处理、存储、显示、记录与控制，是铝合金工业自动化测定与控制的关键环节，包括温度传感器、压力传感器和流量传感器。

其中温度传感器是对环境温度进行感知并将之转换成有效信号的输出传感设备，比如在铝合金在轧制、轧辊、锻件过程中的温度以及热处理过程中固溶体的温度进行控制；压力传感器是通过识别压力的变化使电流或电压产生相应的改变的自动控制设备；流量传感器是通过感知流体的流量大小，并将之转换为可被系统识别出相应信号的设备，比如在铝合金工业中锅炉送风管道、蒸汽管道、给水管道内的流体速度及流量大小进行测定，出现异常时起到断流保护的作用。

3.3 继电保护装置的应用

继电保护是对电力系统中发生的故障如短路或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的自动化技术，当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，自动向工作人员发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令。在铝合金生产中继电保护装置的应用可以有效地规避因电力系统故障而引发的危害。

继电保护的工作原理是根据电力系统中的电力元件或电力系统本身发生故障时的电气量（如电流、电压、功率、频率等）变化构成继电保护动作。首先由取样单元将被保护的电力系统运行中的参数转换为下一级即比较鉴别单元可以接受的信号，然后比较鉴别单元将上一级单元发来的信号与给定信号比较，当电流信号达到给定信号时，电流继电器动作发出信号通知下一级处理单元让保护装置启动，接着执行单元执行处理单元发来的指令，如发出警告信号或者直接跳闸。

4 结语

随着科学技术和电气工程行业的不断发展，电气自动化技术取得了很大进步，各类自动化设备及仪表装置在铝合金行业的应用，极大的提高了生产效率与质量水平，使各生产环节能够安全稳定运行。我们要继续加强对电气工程及其自动化技术的完善与创新，与先进的控制技术、计算机技术和信息技术相融合，推动铝合金行业实现自动化、智能化发展，促进我国整体经济的健康稳定发展。