电气及自动化在机电工程中的应用分析

陈文跃

（中电科普天科技股份有限公司，广东 广州 510000）

机电设备制造实质上是对电气工程、机电工业的合称。而当下，随着电气与自动化技术在国内的广泛运用，为机电工业的良性发展做出了重要贡献。在国内率先采用的是电气公司，它利用该技术不断地提高了发电水平，并同时运用其对发电设备进行检测，为中国电气自动化发展创造有利条件。运用机电集成技术，实现了对各种机器进行集中操作与经营，而技术人员也仅须利用计算机，就可以对各机电设备实施远程的作业和监控。

1 电气自动化概述

1.1 电气自动化概念

中国的电气技术在近年来的发展相当强劲，为中国电气自动化事业的繁荣提供了良好的环境。利用电气及自动化可以提高生产效率，实现生产关系和劳动力的解放，为实现工程安全、可靠度创造了一定的支持。与中国的机电行业、电气行业的传统模式相比较，电气自动化技术支撑的电气装备，更能够保证生产设备的总体素质，工作时不需要与个别零件配合完成对应的工作，通过使用自动化控制的手段，就可以保障生产设备运作的高效。电气设备是中国现代化建设的重要组成部分，其建设与国家的经济、社会发展息息相关。在不同的行业中，如在农业、工业等方面存在差异。在工程执行中，为了确保工程的顺利进行，必须对产品设计思想和工程设计原则进行全面的剖析。电气及自动化系统是一次系统的优化控制，它包括一次采集数据、数据的处理。从功能上来说，自动化技术的实现包括：分派站与自动化装置，这两个部门分工明确，承担着自己的职责，并完成相应的工作。微机系统的引进，提高了一次装置参数的采集、存储和处理的精度，降低了参数的错误，从而为自动化系统正确、合理和精确地决定系统的运行状况和处理方法提供了重要的支持。

1.2 电气自动化的特点

1.2.1 优化设备结构

电气系统与自动化技术的传统应用，以人为主导的管理方式，所以，其总体的自动化水平相对低下。然而，电气控制技术已在机电加工领域得到了广泛的运用，可以很好地改变传统电气技术的弊端，和现代机电设备制造业的新特点相结合，因此，应将电气自动化技术的优势充分利用起来。首先，要构建科学完善的电气自动化控制体系，电气自动化的效率与效果才能够良好实现。例如，电气与自动化控制是一门十分繁杂的学问，在制造中往往会出现许多问题，而把自动控制技术运用于电气及自动控制，可以极大提高电气设备的性能，从而能够在遇到故障的时候采取相应的防范。

1.2.2 操作灵活

由于常规电气装备技术的装备性差，其工作的主体结构十分繁杂、操作繁琐，给生产实践带来了困难，这会给电气项目的施工带来很大的不利后果。设计原理是实现自动控制的依据，对电气及自动化设备的设计必须先达到设计的目的，而对其进行设计时，必须保证方案的经济、安全和可靠，以保证电气和机电的协同使用。电气自动化技术应用于机电工程中，将变得更加具有弹性，在作业上更加简单易行，同时，工作流程更加规范化，操作更加容易。同时因为电气自动化的作业简便性，在机电和电气施工方面也将节省大量的人力、财力、物力，建设的时间成本大大减少了，也大大提升了施工企业的运营效率。

1.2.3 在线监测

电气及自动化技术在机电工程中最突出的优点，是能够进行远程网络监控。现在，有些机电装置已被普遍应用，最常用的设备是变压器和发电机等，都处于同一次的设备范畴，所以，在运行过程中，必须保证其运行技术参数的变化情况，可以进行定期的监测，重要技术参数变化监测和重要技术参数预测是其中比较重要的两项工作。电气和自动化技术的应用越来越普遍，并具备了远程在线监控功能，就可以很好的实现这两项工作要求。

1.2.4 智能设备

机电设备制造业中运用了电气和自动化的技术手段，可以将部分机电设备自动化，一般都是以计算机方式，对机电设备制造业中的部分设备生产与施工实况，进行了有效的监测和控制。同时也为机电的维护和保养创造了一个有利的条件。

2 电气及自动化在机电工程中的具体应用

2.1 电网调度以及设备中的应用

电气及自动化构建，是电气系统在机电工程中的规划和运营中有效应用的具体表现，利用电脑网络实现电力系统内各作业装置的调整，并进行控制和管理的工作，以提高设备自动化效率。在机电和电气工程中，各种机电设备的控制和管理工作也需要电气自动化的辅助，员工运用仪器来进行控制和管理工作，可以及时解决故障问题，完成设备的工作任务。电网调度是电力调度的重要组成部分，电气的供求取决于电力的调度，其运行是否合理，将直接关系到经济性、可靠性和安全性等相关的因素。

2.2 建筑行业的电气自动化应用

计算机和互联网技术的飞速发展，使得自动化技术快速发展，是计算机技术发展的重要保证。作为中国现代化建设的中流砥柱，电气系统起到了无可取代的作用。充分发挥电气自动化控制的特性，和现代计算机技术融合使用，为中高层楼宇的自动开发奠定了技术依据。在实际工作中，施工单位的整体安全性和稳定性得到了增强，有利于建设项目的工作效能，缩短了工期。在建设工业中，需要大规模组装的金属装备，机电工程师负责全套总装过程的监控与管理，并进行编程后，工程人员才能进行远程作业，从而提高了设备的自动化效率。运用电气自动化技术对机电工程中的相关设备进行监测，可以有效防止控制设备中由于发生意外，而产生触电漏电等风险问题。

2.3 发电厂、焦化厂、水电厂的应用

随着科技手段的日益普及，电气自动化设备的等级结构逐渐被人们所接受，从而达到了实时监控的目标。本装置还可以突显电气自动操作的便捷特性，使得操作人员在操作中可以方便地利用网络技术，并可以对电气控制器进行集中管理，从而在操作期间提高工作效率，减少工作压力。同时，员工还可以通过对电气装置的资料进行预测和分析，了解其运行状态，降低其在机电设备施工过程中的安全性问题。在电力企业中，采用电气自动化设备，可以提高电气系统的运行效率，提高电气系统的安全性和稳定性。在焦化厂当中的设备使用价值更高，将电、机、炉一体化的管理工作目标得以完成，并使各种装备的管理工作更加有效。员工可以通过电脑监控和加工背景的数据，快速解决问题，而企业在机电设备生产当中，有相关的设备运行、管理和维修等费用的控制，并能按照生产进度要求进行。

2.4 不断完善电气自动设备功能

机电工程自动化管理水平的提高，没有现代电气自动化科技的辅助，它还必须与机电制造的现实情况相联系，进一步进行优化与完善。本项目将机电与自动控制装置有机联系起来，以达到测试与运行、程序编制与信息资源分享的目的，全面融入了自动化技术，对完成工程提供了极其有利的环境。

3 电气及自动化在机电工程中的应用案例

3.1 工程概况

某栋综合办公大楼的机电安装工程中，总占地80 000 m2，包括两个楼层和十个楼层。公司办公大楼采用钢筋混凝土结构，主要负责空调、通风、排水等方面的建设。包括地面管道的加工、管道的安装、水管道的安装和主机房的安装。给排水系统包括地面给水管安装、给水泵房安装等。

3.2 电气自动化的应用

其中的空调、通风、给排水工程等机电工程已经于2020年5月竣工。本项目涉及到大量的机电装备，该系统采用了大量的电气发电机和变电所，采用了自动控制技术，可以对各种装置进行实时监控和实时的数据分析，使企业实现了信息化，提高了生产的效率。

3.3 节能技术的应用

3.3.1 合理挑选变压装置

第一，变压器要选用合适的设备，必须要具有节能性，这样可以将能量最大化，而在电气自动控制中，变压器的消耗也很大，所以在使用过程中，一定要确保所有的仪器都能正常工作。所以，它的寿命很长，不是一种节电的，必然会消耗大量的能量，所以，选择节能的电力变压器是当前发展的潮流。第二，要按照电网自动控制的要求，普通的变压器能够满足自动调节的需要，但若变压器的实际输出功率过大，则会超出电气系统的正常运行，故在使用时，常采用80%的变压器。

3.3.2 确定低压电缆截面

第一，选用适当的压电缆截面，在一般情况下，在供电系统和配电网中，应按特定的需求进行设计，而根据该规范，由于缺乏大的功率和较大的电线，所以最终的结果就是，电压不足的部分会产生很大的问题。针对此问题，有些设计员从电网的自动温度、电压损耗等角度进行了设计与研究。

第二，就是要决定电源的类型，一般来说，自动控制的电源都是220 V，有单、双、三相、三相四线，每一种都会造成不同的损失，三相四线的供电是最容易的，因此，建议在配电自动化的设计中，三相四线，这样既可以保证负载的均衡，又可以降低能耗。

3.4 在线监测技术

电气设备的联机监测是对电气设备运行状况的监测与检测，确保电气控制系统的运行。目前，电气系统的实时监控主要是本地监控和损失监控。局部监控是对局部放电发生的频率源进行监控，采用脉冲电流检测、超声波检测、超高频监测等方法监测。此外，该监测技术也能够监测电气设备运行状态和能源状态。故障监控的重点是电容器设备的绝缘损失和电量。目前，在实际使用中，电流传感器的使用有许多不足之处，为了克服此缺点，必须采用自动回馈零磁通补偿技术，该设备的核心是采用了磁性机枪的坡莫金材料，而且具有极强的深度回馈技术，该技术能够实现对电力系统的自动追踪，既能确保整个自动化系统的工作质量，又能极大地提高监测的精确度，同时也使监测结果客观透明，没有人为的干扰。

3.5 远程监控

远程监控是电力自动化的重要组成部分，也是未来电力自动化发展的方向。比如，通过远距离监测，可以避免铺设大量的光缆，大幅度减少原材料的消耗，同时提高了公司的经济效益。此外，本项目采用了远程监测技术，极大地增强了电力自动化的可操作性，使电力自动化得到了有效的监控，使其可靠性得到了极大的改善。

4 机电一体化技术在机电工程领域中的发展方向

4.1 设备性

整体而言，指的就是全方位的实施控制，因此，能够准确和有效地执行由机电用户所提供的命令。

4.2 模块化

由于机电当中存在不同的品种，其产品也随着社会的进步而显得越来越复杂化，但是通过模块化的研发过程，不但可以更加合理的控制其产品，同时也能够极大改善机电的综合特性。

4.3 加强网络建设

因特网的高度开放特性，机电技术人员只需对集控中的电脑实施管理，就可以控制现场的所有设备，这样的话，互联网就不会受到任何的限制，也不会受到工作场所和时间的限制，从而极大的提升机电设备的安全性，同时也提高了精度。此外，随着社会各行各业都在推动节能减排，因而自动化及其微型化也将是其未来发展趋势的主要引导。

5 总结

综上所述，将电气自动化工程技术应用到机电工程中，已获得了阶段性地发展成效。就中国现阶段的社会工业发展实际来看，在机电工程应用期间，仍会面临着工程技术以及管理等方面的各种问题。但是，随着电气自动化技术的普及，机电设备的运行效率得到了保证，各项工作有序、高效，机电系统运行的可靠性得到了改善，为发展社会产业创造良好的环境。可见，电气与自动化技术在我国的流行与应用，可以节约机电工程专业项目中的人工成本，又可以降低有关人员的工作总量，可以保障机电设备生产施工过程中的人员安全和施工进度，还可以提高机电工程专业项目的经济效益。