新时期电气自动化应用及发展趋势探讨

2022-11-19李国强蒋可军李锦源

南方农机 2022年21期

李国强，蒋可军，李锦源

（1.黔南民族职业技术学院，贵州黔南州 558022；2.广州铁路职业技术学院，广东广州 510430）

1 电气自动化的应用优势

1）推动工业领域的发展。我国已经进入了电气自动化控制时代，电气自动化生产设备已经取代了传统的机械设备。一方面，电气自动化可以减少人工劳动强度，提高生产效率；另一方面，电气自动化可以提高材料利用率，减少人力成本和材料成本，降低资金投入力度，提升工业生产经济效益。由此可见，在工业领域中应用电气自动化不仅能够推动工业领域的持续发展，也能够实现效益的提升[1]。

2）加强电力系统的管理。在传统电力行业中，大部分的电力设备相互独立，设备之间的联系较为薄弱，而分散的电力系统不仅增加了管理难度，也增加了设备运营管理的难度[2]。电气自动化作为一种集成平台，能够实现对电力设备的集中管理，加强各个设备之间的联系，通过获取各种电气设备的运行数据，构建动态模型，极大地提高了管理人员的智慧化管理水平。

3）提高电力系统运行稳定性。电气自动化在智能电网中的应用，可以提高电力系统运行稳定性和可靠性，首先，基于电气自动化技术集成各种电气设备，购进自动化监控系统，可以实现对电力系统运行状态的实时监测；其次，利用进线保护设备、PT监测设备可以进一步提高电力系统运行可靠性。

2 电气自动化发展现状

目前，电气自动化技术在各个行业有着极为广泛的应用，提高了工业生产的质量和工作生产的效率。同时，电气自动化设备的应用也减少了人工工作量和工作难度，有效解决了资源浪费和人员流失等问题。

在信息技术的影响下，电气自动化逐渐向两个方向不断渗透，分别是企业中的纵向渗透和操作系统、电力设备的横向渗透。企业渗透是指企业在开展生产活动过程中产生的数据会被自动化系统实时存储，企业管理人员可以通过调取生产和管理数据，及时掌握企业生产现状，有利于帮助企业及时发现生产中存在的问题，并制定针对性的控制措施；操作系统、电力设备渗透[3]是指对电力系统和设备的运行管理，利用信息技术、计算机技术实时获取设备运行信息，以此来为相关人员的管理提供参考。

随着信息化技术的飞速发展，IEC61131标准和OPC（OLE for Process Control）标准的颁布，以及Microsoft的广泛应用，电气自动化与信息技术高度融合发展，人们可以通过终端系统和人机交互界面直接管理电气自动化设备，进一步提高电气自动化设备管理和维护的便捷性。在信息技术的支持下，管理人员可以实时监测电气化设备运行状态，当电气化设备出现故障后，终端系统会自动检查故障问题，并定位故障位置，然后通过人机交互界面向管理人员反馈故障问题，这不仅降低了电气自动化设备管理和维修的难度，而且提高了设备运行稳定性。

3 电气自动化在不同领域中的应用

3.1 电气自动化在节能供暖领域中的应用

1）电气自动化系统的应用，可以帮助管理人员实时监测供暖设备的温度、流量、压力等参数，以此来掌握供暖系统的运行状态。通过对供暖系统的全局掌控和宏观调控，可以避免温度不均匀、流程和水压不平衡等问题。2）电气自动化系统可以根据用户的管理需求自动提高供暖强度和供暖时间，实现智能化、个性化供暖[4]。3）电气自动化系统的应用有利于减少有害气体的产生，通过控制燃料燃烧时产生的有毒、有害气体，减少对环境的污染。4）电气自动化设备可以帮助管理人员及时掌握供暖系统运行状态，规避设备故障带来的安全风险和经济损失。管理人员可以利用电气自动化设备设置供暖设备危险阈值，当供暖设备运行参数超过设定的阈值后，电气自动化设备会发出警报，并采用控制措施使供暖设备参数恢复正常。

3.2 电气自动化在煤矿开采领域中的应用

随着科学技术的不断进步，煤矿开采工作也在向现代化和自动化方向发展，推动着电气自动化在煤矿开采领域中的应用，电气自动化控制技术能够高效、稳定地对材料和人员进行运输。同时利用电气自动化设备也能够实现对传输设备的自动控制和自动监测，如监测传输设备皮带撒料、打滑、跑偏等问题，降低生产安全事故发生的概率。电气自动化设备也可以根据煤矿的运输量自动调整运输速度，以保证煤矿运输稳定性[5]。另外，电气自动化设备也能够实现对煤矿井下水泵的自动化控制，电气自动化设备可以根据水仓水位调节抽水泵运行速度，在没有人员值班的情况下有效减少水害的发生。

3.3 电气自动化在供配电领域中的应用

供电系统主要由多种电气设备组成，各个电气设备在运行过程中都会产生大量的运行参数，电气自动化技术在供电领域中的应用，可以提高电力系统数据管理效率，降低管理成本。利用电气自动化对电力资源进行分配，有利于提高电力系统运行稳定性；根据用户的用电需求，电气自动化会自动调整设备运行状态，保证供电稳定性。另外，大部分电气设备会受到电厂电磁的干扰，极易出现安全事故，而电气自动化系统能够实时监测供电系统运行状态，通过分析供电系统近期运行数据，预测供电系统故障问题，并制定针对性的解决方案，降低供电系统出现故障的概率；当供电系统出现故障后[6]，电气自动化系统会快速定位故障位置，采取相应的措施修复和调整故障，以保证供电系统运行稳定性。

3.4 电气自动化在化工生产领域中的应用

化工生产通常需要在高压、高温的环境下开展工作，化工产品生产不仅涉及多种大型设备，而且部分生产材料属于易燃易爆危险物品，如果在生产过程中发生安全事故，不仅会造成人员伤亡，也会对企业造成经济损失。在化工生产过程中应用电气自动化系统能够提高生产控制水平和自动化水平，生产工人可以在安全区域远程控制化工产品的生产，同时电气自动化系统也能够实时监测生产设备运行状态[7]，可以为管理人员提供参数。由此可见，电气自动化系统的应用，不仅有利于提高化工生产的安全性，也能够在一定程度上提高产品的生产质量。

3.5 电气自动化在污水处理领域中的应用

近年来，国家相关部门和社会各界对环境治理问题高度重视，特别是在污水治理方面，在自动化技术的应用下，污水处理也在向着自动化和智能化方向发展。电气自动化系统能够监测污水中的污染物和有害物质，通过对有害物质的实时监测，可以帮助相关人员及时了解污水处理效果。此外，在污水处理系统运行过程中电气自动化系统也会自动收集污水酸碱性、水位和水温等参数，为相关人员提供参考。

3.6 电气自动化在农业领域中的应用

1）农业作为我国经济发展的基础产业，电气自动化技术在农业领域中也有着广泛的应用。例如通过监控系统监测农作物的生长状态，利用传感器设备实时监测温室气体的湿度和浓度以及光照等情况，同时将监测数据以报告的形式反馈给相关人员，帮助其了解和掌握农作物的状态。如部分农作物在缺少光照的情况下，电气自动化系统会提醒相关人员及时检查照明设备，并增加光照时间和光照强度。

2）监控系统能够监测农作物缺水情况，电气自动化技术会通过监测土壤湿润度、土壤质量和农作物含水量等情况，判断植物是否需要灌溉，在农作物缺水的情况下，电气自动化系统会通过交互界面给相关人员发出提醒，并自动开启浇灌系统。电气自动化技术在农业领域中的应用，不仅提高了农业生产的质量和效率，也为其带来了便利的服务[8]。

3）将无土栽培技术和电气自动化技术相结合，通过构建监测系统和控制系统，可以帮助相关人员及时掌握农作物的整体生长情况。利用监测系统可以实时查看植物营养成分，在植物缺少营养的情况下，控制系统会通过施肥的方式为植物补充营养。

4 电气自动化发展趋势

4.1 向高频方向发展

随着科学技术的不断发展和进步，以及工业化发展速度的加快，电气自动化除了需要向低频、单频方向发展外，还需要向高频方向发展。目前，工业生产正在向高频生产模式转变，而这不仅推动了产品生产质量的提升，也加快了市场的转变。由此可见，电气自动化未来将会以高频生产模式为基础，向着更高水平、更高层次的产品发展。

4.2 电气自动化设备的创新

基于我国中长期科技发展纲要，电气自动化需要具备集成创新能力、引进吸收能力、再创新能力、原始创新能力，同时进一步提高电气自动化的科技含量，努力研发出先进的电气自动化产品和系统，加大电气自动化创新力度。我国高新技术企业也需要开创创新发展新局面，不断提高自身的创新能力，推动电气自动化设备的创新。

4.3 向低成本方向发展

在电气自动化应用过程中，低成本的电气自动化设备得到了各个行业的普遍关注。在全球经济化影响下，行业之间的竞争愈发激烈，如果想要在市场中占据更好的地位，就需要降低电气自动化设备生产成本，提高电气自动化设备的经济效益，缩短设备研发时间，同时保证电气自动化设备的质量。

4.4 向节能降耗方向发展

现阶段，我国大部分产业正处于转型发展的重要时期，树立节能减耗的发展理念对于电气自动化的发展具有重要意义。针对电气自动化设备高能耗的问题，一方面，相关部门需要构建统一化和标准化的行业发展规范，尤其是在电气自动化设备能耗方面需要给予高度重视；另一方面，需要在能源节约和电气自动化的应用方面寻找平衡点，既需要提高产能和效率，也需要推动电气自动化的转型和优化，以低能耗换取更多的经济效益[9]。

4.5 向多样化方向发展

多样化是电气自动化发展的主要趋势。一方面，在科学技术不断进步和发展的过程中，越来越多的新理念和新技术被应用到电气自动化设备中，如模糊逻辑算法在电气自动化设备的应用，能够推动电气自动化设备的进一步创新和发展；另一方面，为满足各个领域对电气工程的需求，电气自动化设备需要在应用方面呈现多样化的特点。因此电气自动化设备多样化发展也是其重要的发展趋势[10]。

4.6 向智能化方向发展

电气自动化技术的应用可以进一步提高系统运行稳定性和运行效率，加上电气自动化技术具有实时监测功能，可以促进系统运行水平的提升。在信息化时代背景下，智能化技术在各行业中有着广泛的应用，因此推动智能化技术与电气自动化技术的融合，不仅是电气自动化技术发展的必然趋势，也是满足社会发展需求的重要途径。电气自动化技术向着智能化方向发展，有利于进一步提高电气系统的安全性和可靠性，进而满足新时期下各行业的发展需求。