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在當前的機電控制領(lǐng)域,機電一體化和自動化控制應用愈加廣泛,能夠有效發(fā)揮對機電產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化,切實提升生產(chǎn)效率,推動機電企業(yè)發(fā)展模式的改革,在根本提升行業(yè)智能化水平,促進整個經(jīng)濟和社會的進步。為此,機電企業(yè)需要重視自動化和一體化新的發(fā)展形勢。本文闡述了機電控制系統(tǒng)和自動化控制技術(shù)的涵義,分析了自動控制技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中的價值,與當前機電領(lǐng)域發(fā)展實際相結(jié)合,探討了機電一體化在機電控制系統(tǒng)中的應用方式,以期實現(xiàn)機電一體化的持續(xù)、長遠發(fā)展。
關(guān)鍵詞:
機電控制系統(tǒng);自動化控制技術(shù);一體化設(shè)計
0前言
隨著科技的不斷進步,自動化控制技術(shù)應用更加廣泛,在整個社會發(fā)展中必不可少。借助自動化生產(chǎn)控制技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模的合理擴大,技術(shù)先進性突出。生產(chǎn)力的提升對機電制造業(yè)提出了了更高的標準和要求,需要滿足多層次機電標準,借助自動化控制系統(tǒng),切實提升生產(chǎn)效率。因此,機電一體化發(fā)展迅速,在整個行業(yè)發(fā)展中意義重大。
1對機電控制系統(tǒng)和自動化控制技術(shù)涵義的闡述
1.1對機電控制系統(tǒng)涵義的分析
對于機電控制系統(tǒng),主要是借助計算機進行生產(chǎn)程序的設(shè)置,實現(xiàn)對裝備的遠程控制,達到對生產(chǎn)過程的掌握,其主要特征是自動化、智能化和高效化。立足機電控制系統(tǒng)自身的性質(zhì),自動化是其突出的特點,與通信領(lǐng)域的能力進行結(jié)合,達到對整個過程的全面監(jiān)控,同時,強化對細節(jié)的檢測,及時解決生產(chǎn)中的問題。立足機電工作人員,其智能化的特點能夠有效降低工作壓力,減少人工失誤,一旦遇到機械生產(chǎn)環(huán)境威脅,能夠借助智能機電控制系統(tǒng)對人的操作的替代,有力維護工作人員的安全。立足機電行業(yè)自身,在機電控制系統(tǒng)的應用下,整個行業(yè)更具整體性,能夠高效地提升生產(chǎn)效率,綜合控制能力得以增強。
1.2對自動化控制技術(shù)的闡述
自動化控制技術(shù)依賴的是控制裝置和控制器,先行進行生產(chǎn)程序的設(shè)定,在無需人力協(xié)助的情況下,遵守生產(chǎn)規(guī)程,與人力控制相比,其優(yōu)勢十分明顯,如借助硬盤驅(qū)動,能夠?qū)崿F(xiàn)伺服系統(tǒng)的精準定位,即使運行環(huán)境比較復雜,也能實現(xiàn)較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
2自動控制技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中應用途徑的分析
2.1對自動控制技術(shù)在機電控制裝備中應用的介紹
對于自動控制而言,其核心和關(guān)鍵性的內(nèi)容就是裝備和控制器,簡言之,就是如果需要進行裝備運轉(zhuǎn)速度的記錄,借助控制器測試就能夠?qū)崿F(xiàn)。很多機電企業(yè)都關(guān)注新型自動控制技術(shù)的應用,例如,PLC技術(shù)。將控制器置于機電控制裝備中,能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)系統(tǒng)的有效合成,在生產(chǎn)監(jiān)控中,能夠有效、快速地發(fā)現(xiàn)問題所在,防止出現(xiàn)較大程度的損失,實現(xiàn)了對產(chǎn)品的全面優(yōu)化。在整個自動化進程中,控制器的作用是實現(xiàn)了對人工的替代,借助精密儀器,避免誤操作的產(chǎn)生。
2.2對自動控制技術(shù)在機電微型計算機領(lǐng)域的應用的介紹
這一應用主要是借助控制裝備實現(xiàn)模型的構(gòu)建,通過微信計算機,實現(xiàn)對生產(chǎn)程序的有效控制,其優(yōu)勢十分突出,首先,實現(xiàn)了對自動控制和機電規(guī)模管理的調(diào)整和協(xié)調(diào),使得單元性的技術(shù)得到有效結(jié)合,生產(chǎn)價值巨大,產(chǎn)品科技含量提升,生產(chǎn)時間被顯著縮短,對產(chǎn)品使用壽命也產(chǎn)生了正面影響,給企業(yè)減少了相對一部分投入。立足這些優(yōu)勢,需要研發(fā)人員不斷進行新機電模型的研發(fā),切實滿足生產(chǎn)需要。其次,立足安全,將自動化融入微型計算機,對危險的感知和反應能力增強,能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)漏洞,有效控制機器的運行狀態(tài),降低損失。再次,立足機電一體化,自動化技術(shù)為機電一體化奠定了技術(shù)基礎(chǔ),主要體現(xiàn)在傳感檢測領(lǐng)域。
3對機電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計的全面闡述
機電一體化設(shè)計具有較為廣泛的覆蓋領(lǐng)域,主要體現(xiàn)在機械、電子等領(lǐng)域,只有不斷強化機電一體化加工技術(shù),才能實現(xiàn)對整個機電控制系統(tǒng)的完善,加快機電智能化發(fā)展進程。機電一體化的集點是網(wǎng)絡化、模塊化、智能化和微型化,尤其是模塊特征更加明顯。鑒于制造業(yè)的龐大規(guī)模,類型復雜,在進行機電一體化產(chǎn)生研發(fā)的時候,要注重模塊化,形成產(chǎn)品標準,注重新型機電產(chǎn)品的研發(fā)。微型化的特征主要立足信息技術(shù)的發(fā)展,不受時刻限制,較大程度地提升了機電一體化的影響力。
3.1對機電線路中一體化設(shè)計的分析
這一領(lǐng)域的設(shè)計主要體現(xiàn)在電子線路方面。傳統(tǒng)的機電控制中,實現(xiàn)了線路與裝備的隔離,設(shè)備運行中,很難實現(xiàn)對產(chǎn)品的全面、及時的了解,設(shè)備使用率不高。在應用機電一體化之后,微型計算機和控制器作用于系統(tǒng),工作效率提升。在一體化設(shè)計中,產(chǎn)品質(zhì)量被優(yōu)化,工程流程被簡化,因此,機電企業(yè)需要重視引進,對傳統(tǒng)機電設(shè)備進行淘汰,發(fā)揮科技的力量,加快模塊經(jīng)濟的發(fā)展。
3.2對機械裝置中一體化設(shè)計的介紹
對于機電控制而言,系統(tǒng)性突出,能夠?qū)崿F(xiàn)對機械、控制、生產(chǎn)裝備的有效統(tǒng)籌,加快一體化設(shè)計,因此機電工程師需要平衡三者之間的關(guān)系,融入一體化設(shè)計理念。要善于運用創(chuàng)造性思維,深入進行探討,引進機電人才,重視實踐活動,營造協(xié)作氛圍,借用科技改變一體化模式,提升綜合實力。
3.3一體化設(shè)計在機電功能模塊中的發(fā)展
這一應用主要是指對整個機電控制系統(tǒng)和自動化控制技術(shù)進行統(tǒng)籌,將各個部分進行聯(lián)結(jié),借助控制器實現(xiàn)對各個部分的控制。模塊一體化設(shè)計要立足整體,突破單一部分的功能,最大限度地發(fā)揮一體化的優(yōu)勢。要立足企業(yè)實際,選擇最佳機電組合,最大限度地實現(xiàn)經(jīng)濟效益。
4結(jié)束語
綜上,對于機電一體化而言,其是在機電控制系統(tǒng)和自動化控制技術(shù)相互融合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,能夠有效實現(xiàn)對企業(yè)投資和收益的關(guān)系的調(diào)整,切實提升生產(chǎn)效率,推動智能化發(fā)展速度。因此,對于機電企業(yè),需要重視研發(fā)機電一體化產(chǎn)品,加大信息使用,發(fā)揮自動化的優(yōu)勢,促進經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)變,節(jié)約投資,提升人員素質(zhì),強化人才建設(shè),形成機電一體化的整體營銷戰(zhàn)略,樹立企業(yè)品牌。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】實訓基地 校企合作 人才培養(yǎng) 工學結(jié)合 職業(yè)能力
基金項目:中央財政支持的職業(yè)教育實訓基地“自動化綜合控制實訓基地”建設(shè)項目(蘇教財〔2012〕177號)
高職院校培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)、動手能力強、創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新精神的高端技能型專門人才,實訓基地的建設(shè)是關(guān)鍵,因此積極主動融入?yún)^(qū)域地方經(jīng)濟,創(chuàng)新實訓基地建設(shè)思路,突出職業(yè)能力培養(yǎng),提升人才培養(yǎng)質(zhì)量是當前職業(yè)教育工作的主要內(nèi)容之一。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院依托電氣自動化技術(shù)專業(yè)建設(shè)優(yōu)勢,進行廣泛調(diào)研和詳實分析,深入開展校企合作,在中央財政支持的自動化綜合控制職業(yè)教育實訓基地建設(shè)過程中創(chuàng)新思路、大膽嘗試,取得了較好的建設(shè)成效。本文就該實訓基地建設(shè)思路、方案等進行分析,旨在探索實踐融日常教學與技能實踐、技能培訓與技能大賽訓練、社會培訓與技能鑒定、創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)實踐、系統(tǒng)仿真與生產(chǎn)實踐、技術(shù)開發(fā)與技術(shù)服務“六位一體”,具備教、練、培、鑒、研、賽等功能,實現(xiàn)校企資源共享、區(qū)域資源共享、高校資源共享,充滿企業(yè)文化工作氛圍,積極發(fā)揮引導、輻射和示范作用的實訓基地建設(shè)發(fā)展模式。
一、實訓基地建設(shè)必要性分析
揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化技術(shù)專業(yè)作為省級重點建設(shè)專業(yè)、省級示范院校建設(shè)重點專業(yè)、省級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗基地實踐專業(yè)和學院第一批教學改革試點專業(yè),不僅沉淀了較好專業(yè)基礎(chǔ),多年來緊緊依托揚州及長三角區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,為揚州市和周邊地區(qū)的石油化工、汽車船舶、機械裝備及“三新一網(wǎng)一書”等產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了大量的高端技能型專門人才,而且與中石化下屬多個公司、上海大眾汽車有限公司、揚州嘉華電氣有限公司、可瑞爾科技(揚州)有限公司等長三角地區(qū)的石油化工、汽車制造、電子電氣等大中型企業(yè)建立了深層次的校企合作關(guān)系,為實訓基地項目啟動奠定了良好基礎(chǔ)。項目啟動前期,對實訓基地建設(shè)的必要性進行了深入分析。
(一)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求,產(chǎn)業(yè)發(fā)展對自動化技能人才的需求,需要建設(shè)功能完備的實訓基地。近年來,揚州及周邊地區(qū)的現(xiàn)代裝備制造業(yè)、石油化工、建筑工程三大主導產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大,行業(yè)和區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展為電氣自動化技術(shù)專業(yè)建設(shè)和發(fā)展提供了良好的契機。隨著企業(yè)自動化程度的不斷提高,人才的需求也在不斷擴大,職業(yè)能力的要求也越來越高,因此現(xiàn)有實踐性教學任務開出率和教學效果也迫切需要得到提升。
(二)訂單培養(yǎng)的要求,提升“訂單式”高端技能人才培養(yǎng)質(zhì)量,需要建設(shè)示范引領(lǐng)的實訓基地。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院與中國石油化工總公司、上海大眾汽車公司、南京工程公司等國內(nèi)著名企業(yè)簽訂了聯(lián)合辦學協(xié)議,組建了“中石化班”、“大眾班”、“揚農(nóng)班”,將企業(yè)文化、規(guī)章制度、生產(chǎn)工藝、檢驗技術(shù)等納入教學計劃中,為確保培養(yǎng)符合企業(yè)需求的電氣自動化技術(shù)專業(yè)高水平技能人才,確保學生成為拔尖技能人才,確保學生畢業(yè)后能迅速適應工作崗位要求,綜合性實訓基地建設(shè)非常重要。
(三)師資建設(shè)的要求,提升教師教科研水平和對外服務能力,需要建設(shè)理念新的實訓基地。隨著學院創(chuàng)建省級示范院校工作的啟動,人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新、教學改革、專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)、教材建設(shè)、多媒體教學資源庫建設(shè)、職業(yè)技能培訓服務、職業(yè)技能鑒定、科技項目開發(fā)等工作正在全面開展,要保證人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展,深化校企合作,師資隊伍的整體教學與科研能力,對外服務能力是關(guān)鍵,需要完善的教學、研發(fā)、技術(shù)服務平臺,需要緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢,理念新的實訓基地。
因此建設(shè)一個理念新、針對性強、滿足現(xiàn)代電氣自動化技能型人才培養(yǎng)需求、職場化氛圍濃厚的自動化綜合控制實訓基地是非常必要的。
二、實訓基地建設(shè)思路創(chuàng)新
以高端技能型專門人才培養(yǎng)為目標,基于“校企合作,工學結(jié)合”,按照“職場化、情境化、生產(chǎn)性”的理念,圍繞“一個核心”,遵循“四個原則”,突出“五類技能”培養(yǎng),打造“六位一體”示范性綜合實訓基地是自動化綜合控制實訓基地建設(shè)思路。
(一)一個核心:開展校企合作,實訓基地建設(shè)以“突出重點、滿足需要、資源共享、提高效益”為核心,圍繞電氣自動化技術(shù)、機電一體化技術(shù)等專業(yè)的職業(yè)能力培養(yǎng),依據(jù)企業(yè)職業(yè)崗位要求,突出供配電技術(shù)、PLC控制技術(shù)、DCS控制技術(shù)等實訓設(shè)備建設(shè)重點,滿足教學與科研需要,實現(xiàn)校企資源共享,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量,提高企業(yè)生產(chǎn)效率。
(二)四個原則:實施“1+1+1專業(yè)導師制”人才培養(yǎng)模式,促進學生個性發(fā)展,基地建設(shè)要遵循統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施,協(xié)調(diào)一致、全面建設(shè),面向崗位、改建結(jié)合,不斷創(chuàng)新、形成特色的四個基本原則,以確?;亟ㄔO(shè)質(zhì)量及成效。
(三)五類技能:突出關(guān)鍵崗位職業(yè)技能培養(yǎng),通過三種典型控制技術(shù)形成的綜合實訓基地,培養(yǎng)學生在工廠供配電、生產(chǎn)過程控制、工藝流程監(jiān)測、工件加工裝配、系統(tǒng)運行維護操作技能,形成完整的專業(yè)知識與技能體系。
(四)六位一體:完善基地功能,按照“生產(chǎn)型、職場化”的理念建成集日常教學與技能實踐、技能培訓與技能大賽訓練、社會培訓與技能鑒定、創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)實踐、系統(tǒng)仿真與生產(chǎn)實踐、技術(shù)開發(fā)與技術(shù)服務等六位一體的自動化綜合控制實訓基地。
三、實訓基地建設(shè)內(nèi)容設(shè)計
實訓基地以綜合控制為目標,包含了自動化的核心控制技術(shù),主要有供配電控制技術(shù)、可編程控制技術(shù)(PLC)、集散控制技術(shù)(DCS),因此整個實訓基地主要由供配電控制、生產(chǎn)線控制、生產(chǎn)工藝控制三個控制室和綜合中心組成。其框架結(jié)構(gòu)圖設(shè)計如圖1所示。
圖1 自動化綜合控制實訓基地建設(shè)框圖
(一)供配電控制室:對變配電系統(tǒng)進行操作控制,主要包括變電站的送電與停電操作、斷路器就地及遠方自動分合閘、倒閘操作等,可完成變配室值班電工技能培訓,中、高級維修電工職業(yè)技能鑒定。通過監(jiān)控系統(tǒng)及模擬屏可實時監(jiān)控操作過程。
(二)生產(chǎn)線控制室:以典型生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試為技能點,完成供料單元、加工單元、裝配單元、分揀單元、輸送單元等的安裝,通過可編程控制技術(shù)進行系統(tǒng)控制功能設(shè)計、調(diào)試與維護,可進行“自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”技能大賽培訓等,監(jiān)控生產(chǎn)線全過程。
(三)生產(chǎn)工藝控制室:以典型的工藝流程為控制對象,根據(jù)不同的工藝要求,通過先進的DCS技術(shù)實現(xiàn)工程項目組態(tài),調(diào)試與運行維護,可進行化工儀表自動化技能大賽培訓,職工技能培訓與化工儀表維修工職業(yè)技能鑒定,可實時監(jiān)控生產(chǎn)工藝全過程。
(四)綜合控制中心:將三個分控制室的監(jiān)控系統(tǒng),通過先進網(wǎng)絡技術(shù)、通信手段等接入控制中心的總監(jiān)控系統(tǒng),通過供配電模擬屏、生產(chǎn)線監(jiān)控屏、生產(chǎn)工藝流程監(jiān)控屏實現(xiàn)對每個控制室工作的實時監(jiān)控。
通過自動化綜合控制實訓基地建設(shè),對工業(yè)生產(chǎn)工藝(過程)即可實現(xiàn)單獨的供配電設(shè)計與操作、生產(chǎn)線安裝與調(diào)試、工藝流程控制與運行調(diào)試,而且也可實現(xiàn)從電能配與變、過程控制、流程監(jiān)控、工件(產(chǎn)品)裝配、系統(tǒng)調(diào)試與運行維護等一體化功能,集中了電氣控制、自動化控制的核心專業(yè)知識和技術(shù),將有效提升學生綜合專業(yè)能力,提升學生的就業(yè)競爭力。
四、實訓基地建設(shè)成效總結(jié)
(一)基地投運后,實踐教學質(zhì)量提升。不僅已成為了電氣自動化技術(shù)專業(yè)(群)的理實一體化專業(yè)課程教學的主要基地,同時是學生進行“化工儀表自動化”、“自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”、“維修電工”等職業(yè)技能培訓的主要基地,是學生獲取中、高級維修電工,儀表維修工等職業(yè)資格證書的鑒定基地,更是學生進行科技作品設(shè)計、開展大學生實踐創(chuàng)新項目、畢業(yè)設(shè)計的重要場所,對學生的職業(yè)技能培養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用,不僅每年可承接電氣自動化專業(yè)(群)300多人次的技能實訓,且可承擔本校其它電類、化工類專業(yè)近600多人次的技能培訓;學生榮獲2013年全國職業(yè)院?;x表自動化技能大賽團體一等獎,主持建設(shè)多項省級大學生實踐創(chuàng)新項目等成績,就業(yè)競爭力顯著提升,為行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)了一批深受用人單位歡迎的高素質(zhì)技能型應用人才。
(二)基地投運后,社會服務效果突出。由于系統(tǒng)裝置的工業(yè)化、職場化氛圍濃厚、生產(chǎn)線的真設(shè)備與真產(chǎn)品、過程控制的真系統(tǒng)與高仿真裝置,完全符合化工、電氣、電子等企業(yè)生產(chǎn)的實際情況,已成為企業(yè)職工職業(yè)技能的培訓基地,投運使用以來,DCS系統(tǒng)先后完成了DCS應用技術(shù)工程師培訓、江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司和江蘇泰興中等職業(yè)學校全國化工儀表自動化技能大賽培訓等工作,與企業(yè)開展橫向課題合作和申請專利多項等,提高了對外服務能力,促進了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。今后基于師資隊伍及先進設(shè)備,將為更多專業(yè)的學生、更廣泛的制造業(yè)行業(yè)的企業(yè)提供更多的職業(yè)技能培訓。
(三)基地投運后,示范引領(lǐng)作用增強。本實訓基地運行以來,學校電氣類相關(guān)專業(yè)的實踐教學條件得到了很大改善,電氣自動化技術(shù)、生產(chǎn)過程自動化技術(shù)等專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量向校企無縫化對接的步伐更加深入邁進,進一步滿足了上海大眾、中石化金陵石化公司、江蘇曙光光電有限責任公司、南京工程公司等現(xiàn)代化大型企業(yè)生產(chǎn)一線自動化人才的需求,不僅為專業(yè)建設(shè)和教學改革提供了值得借鑒的成功經(jīng)驗,更是一個立足揚州,輻射全省的特色化的高職教育實訓基地,其社會和經(jīng)濟效益非常顯著,為全省電氣自動化及相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)高端技能型專門人才開創(chuàng)了有效路徑,起到了示范和引領(lǐng)作用。
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1 配電自動化的概念,功能與分類
1.1 配電自動化概述。目前,我國的配電網(wǎng)建設(shè)還比較落后,自動化程度比較低,大多數(shù)都是樹狀的結(jié)構(gòu)形式,電壓質(zhì)量不高,不僅可靠性得不到有效的保障,還存在很大程度的電力損耗,為了進一步提升我國供電系統(tǒng)的質(zhì)量,我國在近年來不斷加強國家配電網(wǎng)的建設(shè)工作,大力實話城市網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)的改造工程。
目前,對于配電自動化,還沒有一個得到得夠大眾認可,概括性極其全面的定義,大部分還是依靠于現(xiàn)代信息技術(shù),不斷提升配電系統(tǒng)的管理工作,促進本電系統(tǒng)的安全可靠運行,降低不必要的電能損耗,在電力系統(tǒng)信息系統(tǒng)當中,信息的采集與收納,信息的有效傳遞,信息的分類存儲以及信息的高效利用四個方面工作相互獨立相互影響,在實際工作當中,應分步驟地從橫向與縱向等各個角度出發(fā),不斷修改及完善電力系統(tǒng)的建設(shè)工作。
1.2 配電自動化及管理系統(tǒng)的主要功能:(1)配電自動化及管理系統(tǒng)的主站。配電自動化及管理系統(tǒng)主站是整個配電自動化及管理系統(tǒng)的監(jiān)控。(2)配電自動化及管理系統(tǒng)的中心站。在特大城市的配電自動化及管理系統(tǒng)中可設(shè)中心站,是下改主站經(jīng)加工處理后的信息匯集,管理中心。主要負責全局重要信息的監(jiān)視與管理,特大城市電力部門可根據(jù)各自實際情況,確定本局配電自動化及管理系統(tǒng)中是否設(shè)置中心站。(3)配電自動化及管理系統(tǒng)子站.配電自動化及管理系統(tǒng)了站是分布主站功能.優(yōu)化信息傳輸,清晰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次,方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設(shè)置的中間層,實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集,處理以及故障處理,通信監(jiān)視等功能。(4)配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端,配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠方監(jiān)測,控制單元的總稱。
1.3 電力系統(tǒng)自動化的類型分布
(1)系統(tǒng)調(diào)度自動化。(2)變電站自化。(3)配電網(wǎng)自動化。
2 配電系統(tǒng)自化的具體內(nèi)容
2.1 實現(xiàn)饋電線路的自動化,使配電系統(tǒng)中饋電線路檢測,控制和故障診斷與處理過程自動化進行,它有效地幫助配電系統(tǒng)完成系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢測,通過遙控和遙信完成配電系統(tǒng)的智能控制,可以智能的診斷配電系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障,對出現(xiàn)的問題進行遠程隔離,轉(zhuǎn)移和恢復等相應的智能處理。
2.2 配電系統(tǒng)管理的自動化。通過配電系統(tǒng)的自動控制,將信息采集,處理和傳輸,將相關(guān)的配電信息輸入監(jiān)控中心,通過相應的計算機系統(tǒng)和智能分析系統(tǒng)對反饋信息進行分析處理,來時先對整個配電系統(tǒng)的檢測,監(jiān)控和操作,這個自動化的管理過程重要借助現(xiàn)代通訊技術(shù)和智能計算機技術(shù)的信息傳遞和分析能力,實現(xiàn)變電站配電系統(tǒng)管理的智能化。
2.3 變電站自動化。變電站自動化指應用自動控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù),通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工對變電站進行監(jiān)控,測量和運行操作的一種自動化系統(tǒng),變電站自動化以信號數(shù)字化和計算機通信技術(shù)為標志,進入傳統(tǒng)的變電站二次設(shè)備領(lǐng)域,使變電站運行發(fā)生了巨大的變化,取得了顯著的效益。
3 配網(wǎng)自動化的要求
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一個設(shè)備多,分工明確,配合緊密的復雜網(wǎng)絡,一般可要求其具備以下特下:(1)可靠性高,即具有可靠的電源點,具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架,規(guī)劃,布局,線路,具有可靠的設(shè)備,具有可靠的通信系統(tǒng),通信介質(zhì),設(shè)備等,具有可靠的主站,子站系統(tǒng),計算機硬件,軟件,網(wǎng)絡等。(2)安全性高,即設(shè)備的安全性,數(shù)據(jù)的安全性。(3)實時性高。有些數(shù)據(jù)的實時性要求高,必須要在第一時間內(nèi)送到控制中心。(4)操縱性好。操縱方法簡單實用,避免對安全運行帶來影響,避免停電。(5)經(jīng)濟性好。由于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)面廣,量大,在進行改造時需要選擇性價比好的產(chǎn)品。
4 配電自動化管理
4.1 信息管理。信息管理是配電自動化系統(tǒng)的基本功能,信息被連續(xù)地采集更新。信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成是一個不斷更新,緊緊跟蹤配電系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,必須是配電系統(tǒng)的一個完整而準確的記錄,配電調(diào)度員或任何一項自動化功能都能夠方便地存取數(shù)據(jù),要隨著配電系統(tǒng)的擴充加以修改,住處管理是連續(xù)進行的動態(tài)過程,信息存入,檢索和處理隨時都在進行著,對用于控制的信息,其精度和實時性要求很高。
4.2 安全管理。安全管理的目的是使配電系統(tǒng)發(fā)生故障后所造成的影響最小,當發(fā)生永久性的故障時,首先要辯識并隔離故障線路段,重新構(gòu)建配電系統(tǒng),使非故障性能在最短的時間內(nèi)恢復供電,典型的運行方式是由變電站通過多條放射狀饋電線對用戶供電,當負荷密度很大時,大多數(shù)饋電線將互連起來,以使用戶有備用的供電途徑。
4.3 加快電網(wǎng)改造。按照電網(wǎng)的規(guī)劃,優(yōu)先安排增加電網(wǎng)傳輸容量,提高電網(wǎng)安全和供電質(zhì)量的項目,優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),滿足合理的變壓器容載比的要求,城市配電網(wǎng)要實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高互供能力,積極采用配電自動化技術(shù),實施環(huán)網(wǎng)供電,饋線自動化,縮短故障隔離時間,縮小停電范圍。
關(guān)鍵詞:電力調(diào)度自動化;一體化技術(shù);應用
受我國經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的影響,在信息技術(shù)的大背景下,電力行業(yè)的發(fā)展也要結(jié)合先進的技術(shù),以此促進電力調(diào)動自動化的發(fā)展。一體化技術(shù)體現(xiàn)了遙調(diào)、遙測的功能,在其運用的過程中,對于電力調(diào)度自動化的發(fā)展也具有十分重要的意義。與此同時,受電力調(diào)度自動化發(fā)展的影響,其發(fā)展系統(tǒng)也逐漸得到了完善,使一體化技術(shù)的應用也更加廣泛,并且加強了對電力調(diào)度自動化的調(diào)控,也保證了其運行的安全性。然而在現(xiàn)階段,電力調(diào)度自動化在其發(fā)展的過程中,需要結(jié)合一體化技術(shù),以此推動電力調(diào)度自動化的智能性發(fā)展,所以,如何在電力調(diào)度自動化中應用一體化技術(shù),仍然是相關(guān)操作人員進行思考的問題之一。為此,文章中針對一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動化中的應用,對其應用措施進行了分析。
1 電力調(diào)度平臺一體化的應用
因為信息操作體系的類型與硬件的配置不相同。所以在基層硬件操作體系方面,數(shù)據(jù)也具有一定的差異性。為此,在電力調(diào)度體系方面,建立中間媒介實現(xiàn)有效的分配,進而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的運行,是其中最為有效的處理方法[1]。在這個過程中,操作人員一般會選擇OORBA或是OMG作為中間件,以此提升信息之間的交換頻率。為了保證其中間件能夠具備有效的擴展技能,操作人員需要減小該操作體系與電腦系統(tǒng)之間的差異性,所以,一體化技術(shù)的應用便十分重要。一體化技術(shù)應用于電力調(diào)度的接口中,對電網(wǎng)控制體系的平臺具有十分重要的作用。因為電力系統(tǒng)中所蘊含的中間件具備一定的特殊性,所以在選用中間件時,需要將其中存在的差異性減小,讓其能夠應用于各個系統(tǒng)中,并且實現(xiàn)不同硬件的相互連接與作用。在中間件發(fā)展的過程中,一體化技術(shù)的應用也為電力調(diào)度的平臺提供了豐富的發(fā)展空間,同時由之前較為單一的體系轉(zhuǎn)變?yōu)閺碗s的體系,在其擴展的過程中,并不會對其操作平臺的運行造成影響,在其完善的同時,可以完成其他體系的擴展。在電腦操作體系與硬件內(nèi)部,電力操作系統(tǒng)要具備一定的時效性以及可靠性。在選擇計算機時,X64與X86計算機系統(tǒng)具有較高的性價比,另外,系統(tǒng)也可以支持X64與X86的操作系統(tǒng),選擇更加多元化的計算機操作系統(tǒng),以此為電力調(diào)度自動化的運行提供更加多元化的發(fā)展空間。利用中間件技術(shù),可以通過不同的操作系統(tǒng)以及硬件組建不同形式的軟件數(shù)據(jù)包,也就是中間件平臺。
2 電力調(diào)度功能一體化的應用
在電力調(diào)度系統(tǒng)運行的過程中,現(xiàn)階段的調(diào)度功能一體化得到了飛速的提升,然而在社會發(fā)展的環(huán)境大背景下,電力調(diào)度的發(fā)展也逐漸結(jié)合了智能技術(shù)――一體化技術(shù),使電力調(diào)度自動化的運行不僅具備傳統(tǒng)的應用功能,還實現(xiàn)了圖形操作以及數(shù)據(jù)庫升級功能,并且也實現(xiàn)了電力調(diào)度的信息技術(shù)發(fā)展。為了實現(xiàn)電力調(diào)度功能一體化的應用,操作人員需要保證中間件的正確運用,同時選擇具備靈活性的節(jié)點機設(shè)設(shè)施,以此實現(xiàn)節(jié)約成本的作用,進而提升配置效率[2]。然而在其中仍然需注意,進行電力調(diào)度的實際運行過程中,所使用的操作頁面應用軟件與服務模式要同時運行,以此才能保證實現(xiàn)人機合一效果。服務模式不同,所選擇的管理方式也不同,進而使各項功能均能夠發(fā)揮其作用。在電力調(diào)度系統(tǒng)中,中間件的應用是應用模塊的主要內(nèi)容,在中間件的基礎(chǔ)上,才能夠保證電力調(diào)度的有效運行。
3 電力調(diào)度接口一體化的應用
利用不同的數(shù)據(jù)進行電力調(diào)度系統(tǒng)的訪問,能夠以此實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的調(diào)控,同時利用較為范圍的數(shù)據(jù)實現(xiàn)信息同步化處理。選擇不同的電力調(diào)度接口,可以對系統(tǒng)中的訪問數(shù)據(jù)與內(nèi)容進行記錄,如此一來可以為相關(guān)設(shè)備的訪問提供便利,并且加強電力調(diào)度系統(tǒng)運行的安全性與可靠性,提升電力調(diào)度系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的準確性[3]。在訪問的過程中,客戶可以根據(jù)個人意愿選擇服務器接口,所以在進行相關(guān)信息查詢時,也可以根據(jù)個人意愿選擇所要查詢的內(nèi)容。為此,組建電力調(diào)度系統(tǒng)接口公開性是構(gòu)成電力調(diào)度工作的主要內(nèi)容,以此才能推動電力調(diào)度自動化的發(fā)展,使其能夠?qū)崿F(xiàn)智能化發(fā)展,盡快實現(xiàn)電力調(diào)度接口一體化的發(fā)展道路,在此基礎(chǔ)上推動我國電力調(diào)度自動化技術(shù)的不斷發(fā)展。
4 結(jié)束語
綜上所述,受我國經(jīng)濟發(fā)展的影響,電力資源在人們的生活中應用愈發(fā)廣泛,為了實現(xiàn)電力調(diào)度自動化的智能化發(fā)展,在其中應用一體化技術(shù)已經(jīng)成為必然性手段。為此,文章中針對一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動化中的應用,從電力調(diào)度平臺一體化、電力調(diào)度功能一體化、電力調(diào)度接口一體化三個方面對其應用實踐策略進行了闡述,希望通過文章的分析,能夠加強一體化技術(shù)的應用技術(shù),提高電力調(diào)度自動化的運行質(zhì)量,并在此基礎(chǔ)上推動我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展。
參考文獻
[1]鄧景柱.試論電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中一體化技術(shù)的應用[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2016,2:224.
關(guān)鍵詞:變電站;綜合自動化系統(tǒng);控制系統(tǒng)
中圖分類號:TM762文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0183-02
變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展,一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已經(jīng)成為必然趨勢;另一方面,保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng),是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
一、變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的問題
變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠功裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計,利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信技術(shù)和信號處理技術(shù),實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護,以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。因此,變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應用。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息,利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能,可方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。當前我國大多數(shù)變電站已經(jīng)實現(xiàn)了供電的自動化系統(tǒng),包括一些高壓開關(guān)設(shè)備的繼電保護設(shè)備也已經(jīng)使用了大量的微機保護,部分設(shè)備完成了變電站綜合自動化系統(tǒng)中的。不過由于種種原因,我國變電站綜合自動化系統(tǒng)還處在比較低級的水平,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護、自動和遠動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路,缺乏自檢和自診斷能力,其結(jié)構(gòu)復雜、可靠性低;(2)二次設(shè)備主要依賴大量電纜,通過觸點、模擬信號來交換信息,信息量小、靈活性差、可靠性低;(3)傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多,電壓互感器、電流互感器負擔重,二次設(shè)備冗余配置多;(4)遠動功能不夠完善,提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差,且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全,缺乏協(xié)調(diào)和配合力量,難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求;(5)傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中,各設(shè)備按設(shè)備功能配置,彼此之間相關(guān)性甚少,相互之間協(xié)調(diào)困難,需要值班人員比較多的干預,難于適應現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。另外需要對設(shè)備進行定期的試驗和維修,即便如此,仍然存在設(shè)備故障(異常運行)不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,甚至這種定期檢修也可能引起新的問題,發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。
二、變電站綜合自動化改造的設(shè)計思想
完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外,其余的全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均可通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成。變電站無需另設(shè)遠動設(shè)備,監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的功能以及無人值班之需要。從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看改造后的站內(nèi)系統(tǒng)需有以下特點:(1)分布式設(shè)計:系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結(jié)構(gòu),各控制保護功能均分布在開關(guān)柜或盡量靠近開關(guān)的控制保護柜上的控制保護單元,所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機,各就地單元相互獨立,不相互影響;(2)集中式設(shè)計:系統(tǒng)采用模塊化、集中式立柜結(jié)構(gòu),各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜,所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機;(3)簡單可靠:由于用多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的繼電器,可大大簡化二次接線,分布式設(shè)計在開關(guān)柜與主控室之間接線,而集中式設(shè)計的接線也僅限于開關(guān)柜與主控室之間,其特點是開關(guān)柜內(nèi)接線簡單,其余接線在采集、控制保護柜內(nèi)部完成;(4)可擴展性:系統(tǒng)設(shè)計可考慮用戶今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要;(5)兼容性好:系統(tǒng)由標準化之軟硬件組成,并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/0接口,用戶可按照自己的需要靈活配置,系統(tǒng)軟件也能容易適應計算機技術(shù)的急速發(fā)展。
三、變電站綜合自動化改造設(shè)計的措施
(一)微機保護的改造設(shè)計
變電站綜合自動化系統(tǒng)采用三層分布式結(jié)構(gòu),其關(guān)鍵的部位是間隔保護層,間隔保護層由綜合保護裝置組成,各個裝置獨立工作,對變電站的一次設(shè)備隔離故障、保護設(shè)備的重要作用。+++變電站自動化改造的變電站有3個雙圈主變,對每臺主變配置一臺差動主保護WPD-2501C和高壓側(cè)、低壓側(cè)后備保護WPD-251D各一臺:主保護配置差動速斷、二次諧波制動的比率差動保護、非電量保護、和CT斷線告警功能;后備保護配置三段復合電壓閉鎖過流保護,每段一時限。變壓器保護的改造由原來的一種保護一個繼電器的做法,改變成為一個裝置具有多種保護功能,極大地改變了以前電磁式保護整定值不精確,保護啟動不靈敏的現(xiàn)象。同時保護裝置數(shù)量的減少也節(jié)約了電纜的用量,減少了工程量、維護量,也減少因電纜引起的保護裝置的異常和故障現(xiàn)象。經(jīng)保護試驗,變壓器的主保護和后備保護不拒動、不誤動,保護定值精確、保護啟動靈敏,完全符合對變電站變壓器保護的要求。變壓器保護裝置在獨立完成對變壓器的保護功能外,裝置也由485總線形式接入變電站綜合自動化系統(tǒng),變壓器的異常信息、故障情況、變壓器高低壓側(cè)的斷路器分合情況以及變壓器高低壓側(cè)的電流、電壓、有功功率和無功功率等都能在綜自系統(tǒng)的上位機上及時準確地顯示和記錄。
(二)監(jiān)控系統(tǒng)的改造設(shè)計
變電站監(jiān)控系統(tǒng)的改造是這次呂家坨礦+++變電站二次設(shè)備改造的重頭戲,也是這次變電站改造提高自動化水平、增強變電站管理的信息化、現(xiàn)代化程度的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。整個變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),其面向一次設(shè)備的間隔保護層全面采用既有保護功能、又有監(jiān)控和通信功能的保護測控裝置,裝置除具有保護功能外,還具有友好的人機界面,在裝置面板上有大屏幕液晶顯示,值班人員和維護人員可通過裝置面板上的按鍵查詢各條線路、電容器、變壓器、母線等的電量數(shù)據(jù)、運行參數(shù)、告警信息、故障信息,也可在裝置上對各個斷路器進行手工操作。間隔層的保護測控裝置以485總線形式與中間層的通信管理機相連,經(jīng)通信管理機轉(zhuǎn)發(fā)傳至上位機系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的基本功能包括:實時數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、告警處理、控制操作、運行記錄、人機聯(lián)系、制表打印、設(shè)備診斷和數(shù)據(jù)庫維護等。
(三)抗干擾的改造設(shè)計
變電站的二次設(shè)備安裝在變電站中,而變電站又是電力設(shè)備比較集中的地方,電磁干擾比較多,運行于變電站的綜合自動化系統(tǒng)必然會受到來自不同設(shè)備的各種干擾,因此在設(shè)備中必須考慮抗干擾的措施。在這次改造中,我們考慮并加強了抗擊各種干擾的措施和電路,使裝置能抗擊4級靜電放電干擾、3級射頻電磁場輻射干擾、4級電快速瞬變脈沖群干擾、3級浪涌(沖擊)干擾、3級射頻場感應的傳導干擾、5級工頻磁場抗干擾、5級脈沖磁場干擾、5級阻尼振蕩磁場干擾、4級振蕩波抗干擾;各輸入、輸出端子分別對地,交流回路和直流回路之間,交流電流回路和交流電壓回路之間,能承受5kV(峰值)的標準雷電波沖擊。同時診斷變電站直流電源波動比較大的特點,在綜合保護自動化裝置的工作電源部分還加裝應用了能吸收、緩解和釋放電源電壓波動的電路及技術(shù),經(jīng)試驗和一段時間的應用,達到了預期的效果。
總之,變電站綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的促進作用,它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進步和硬件軟件環(huán)境的改善,它的優(yōu)越性必將進一步體現(xiàn)出來。
參考文獻
[1]曾一凡,孫波,王家同.變電站RTU及遠動信道故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].電網(wǎng)技術(shù),2005,29(8).
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關(guān)鍵詞 自動化變電站;選型;二次設(shè)計
中圖分類號T7M63 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)97-0040-02
0引言
變電站是給大用戶提供用電服務,變電站的綜合自動化不僅僅可以使它的運行更加的安全可靠,而且還能夠降低維護的成本,顯著提高經(jīng)濟效益。但目前的綜自設(shè)備的技術(shù)比較成熟,但個別廠家綜自設(shè)備依然存在問題,需要我們通過設(shè)計去完善。如果花巨資去購置智能設(shè)備顯然是不經(jīng)濟的,我們可以把費用用來購置一些必要的二次設(shè)備,并加強綜合自動化變電站二次設(shè)計工作持續(xù)改進,對其中存在的問題進行認真考慮分析。使自動化變電站的安全高效運行成為可能。
1二次設(shè)備選型的問題
1.1零序保護
在高于110KV電壓等級的系統(tǒng)之中,發(fā)生單相接地的故障率很高,甚至可以占到總故障的90%以上。在實際的線路保護的過程中,一般采用零序電流去快速的切除單相接地的故障。零序電流3I0與零序電壓3U0共同構(gòu)成的方向元件是在零序電流保護中經(jīng)常使用的。
1.2線路過流保護裝置
為了防止因并列運行的變壓器提供迂回短路電流而致使發(fā)生類似過電流保護無選擇行動作,高壓復閉過流保護的時間級差應大于低壓側(cè)過電流保護的最小動作時限。此時,可改變過流保護動作的第一時限,并將斷路器跳開,將迂回短路電流切斷,以避免導致相應母線失電,縮小停電范圍。
1.3母線電壓的切換
對于一個存在雙母線接線的變電站而言,所有的間隔距離保護都需要一定的電壓和電源,而對二次母線電壓和直流電源進行切換,應經(jīng)過母線側(cè)隔離刀閘的輔助接點處進行。而當其在運營過程中出現(xiàn)故障時,會因接觸不良而使距離保護失壓,甚至會導致距離保護的錯誤操作。為了防止在切換過程中切換不到位,部分廠家將電壓切換箱里的切換繼電器改成了雙位置繼電器,而切換不到位的問題就迎刃而解了。當繼電器在I母運行時,I母刀閘與ZJ1的常開接點都會閉合。而雙位置繼電器的動作線圈是帶電的,保護裝置采用的是I母電壓。而當運行過程中,I母刀閘的常開接點接觸不好,ZJ1的動作線圈就會失去電量,但是ZJ1的常開接點是不會返回的。
1.4變電站的后臺系統(tǒng)
后臺監(jiān)控機的選型是在變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計中經(jīng)常容易忽略的問題。后臺監(jiān)控機需要的一天24小時不間斷的運行,需要的數(shù)據(jù)吞吐量是比較大的,而且對于運行速度的要求也比較高。要保證后臺的監(jiān)控系統(tǒng)能夠一直穩(wěn)定的運行,在進行設(shè)計時可以給監(jiān)控系統(tǒng)配上UPS不間斷的電源;可以選擇交直流逆變器,在正常使用時將交流電源經(jīng)過整流逆變,然后形成交流電源供給后臺監(jiān)控系統(tǒng)使用;如果站用電消失了,直流電源便會啟動供給逆變器,經(jīng)過逆變器的逆變作用后形成交流電源供給監(jiān)控系統(tǒng)。
2變電站二次設(shè)計應該注意的問題
2.1斷路器控制回路
在目前看來,110kV(220kV)的斷路器一般采用SF6斷路器;35KV的斷路器一般多采用少油斷路器;而10kV則多采用真空的斷路器,斷路器儲能裝置采用的都是彈簧結(jié)構(gòu)。由于國產(chǎn)保護裝置的功能成熟,在電網(wǎng)的正常運行過程中,多不采用斷路器的本體防跳回路,一般使用操作箱里的防跳回路。所以應該在投運之前將斷路器的本體防跳回路徹底的解除。對于斷路器而言,它必須要有數(shù)量足夠多的,接觸可靠地輔助接點去滿足保護裝置以及綜合自動化的使用功能。此外,重合閘裝置還需要實現(xiàn)自動投退,當遙控與當?shù)夭僮骱祥l之后,重合閘便會自動投入,這時候放電回路不起作用,便會自動斷開。但是,如果遙控與當?shù)氐牟僮靼l(fā)生跳閘,它便會自動退出重合閘電源,這時放電回路工作,重合閘裝置放電。重合閘裝置還應有自動閉鎖功能,如果低頻的減負荷裝置以及其它系統(tǒng)的穩(wěn)定裝置發(fā)生跳閘時,它可以實現(xiàn)自動閉鎖重合。
2.2無功補償裝置
綜合性的自動化最終要實現(xiàn)的是不需要人站崗值班,所以電容器必須具有自動投切的功能。目前,變電所采用有載調(diào)壓變壓器。所以我們應該選擇可以對電容器實現(xiàn)分級自動投切功能,而且還能實現(xiàn)主動調(diào)檔的自動化裝置,通過這種自動化裝置與母線電壓的結(jié)合從而實現(xiàn)對有載調(diào)壓主變的檔位調(diào)節(jié),還可以進行電容器開關(guān)的跳合,這樣就可以保持電壓在額定值附近。其中,自動電壓控制的AVC系統(tǒng),它利用了電網(wǎng)中連續(xù)運行的動態(tài)過程與離散操作的相互作用的特點,以離散的事件作為驅(qū)動,把離散的指令與動態(tài)過程結(jié)合起來,實現(xiàn)了電網(wǎng)電壓無功自適應有序協(xié)調(diào)化的控制;。電壓無功自動控制VQC系統(tǒng)是AVC系統(tǒng)的一部分,一般安裝在變電站中,它的無功的調(diào)節(jié)以及電壓的調(diào)節(jié)只能在局部進行,不能達到電網(wǎng)全局的最優(yōu)。
2.3接地選線功能
對于小電流接地系統(tǒng)而言,如果在單相接地的情況下,一般可以運行1個小時到2個小時,但是系統(tǒng)在單相接地的情況下,沒有接地的兩端對地的電壓將會升高將近1.73倍,很有可能在絕緣薄弱的地方發(fā)生擊穿進而出現(xiàn)短路,也有可能使電壓互感器的鐵芯飽和,產(chǎn)生電磁振蕩,危害一次系統(tǒng),且這時候電壓互感器處于嚴重過負荷狀態(tài)很有可能被燒毀;以往常用的10KV的饋線保護一般都會有接地選線的功能的,我們可以使用零序TA產(chǎn)生的零序電流,但是一般情況下,零序TA只能在電纜出線時使用,如果是架空出線則只能使用自產(chǎn)的3I0。單相接地情況下的故障電流是線路相對地的電容電流,這個電流是非常小的,而且故障發(fā)生前后的變化非常微小。單相接地的故障是非常復雜的,對于不同的系統(tǒng)而言,他們的饋線長度以及中性點的接地方式等等都大不相同。而且系統(tǒng)的運行方式非常多變的,這樣一來就對我們的選線裝置提出了很高的要求,尤其是在靈活性和適應性方面,很難確保選線準確率;因此現(xiàn)在很多新建的變電站都很少投入運行,可以通過其他單體二次裝置來補償選線功能。
3 結(jié)論
變電站的綜合自動化將會使變電站的運行更加的穩(wěn)定,但是智能設(shè)備的價格昂貴,采用二次設(shè)備能有效節(jié)約成本,提升技術(shù)經(jīng)濟合理性。值得一提的是,在今后的220kv及以下綜合自動化變電站二次設(shè)計過程中,應參考各省二次反事故措施,對可能存在的問題進行充分分析,并提出針對措施,以切實提升自動化變電站設(shè)計質(zhì)量和水平。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:機電一體化;工程機械;應用
1機電一體化的應用優(yōu)勢以及在工程機械中的應用
(1)機電一體化的應用優(yōu)勢。機電一體化的技術(shù)應用有著諸多的優(yōu)勢,能有效提高生產(chǎn)力,工程機械機電一體化設(shè)備的應用,在信息自動化的處理能力上比較突出,自動化的信息處理能力大大提高了作業(yè)效率,可進行高精度控制以及檢測。機械系統(tǒng)的啟動控制能力強,這些優(yōu)勢就使得機電一體化技術(shù)的應用比較廣泛。機電一體化的應用優(yōu)勢還體現(xiàn)在安全性能強的層面,一體化技術(shù)的科學應用能大大提高機械設(shè)備的性能,功能比較全,其中報警以及監(jiān)控的功能下,能保障機械應用的安全。(2)機電一體化的應用發(fā)展。機電一體化的技術(shù)應用在工程機械當中,在20世紀70年代就已經(jīng)開始了,一些西方發(fā)達國家意識到機電一體化技術(shù)和工程機械領(lǐng)域結(jié)合的重要性,到了20世紀80年代的時候,微電子技術(shù)的發(fā)展比較快速,對機電一體化的技術(shù)發(fā)展有著促進作用,并加強了機電一體化在工程機械當中的應用程度,工程機械的技術(shù)水平得到了顯著提高。當前工程機械設(shè)備總體研發(fā)的理論有著突破,架構(gòu)在電子計算機技術(shù)基礎(chǔ)上的數(shù)控技術(shù)成為工程機械發(fā)展的主流技術(shù),工程機械的智能化發(fā)展將會成為未來的發(fā)展趨勢,工程機械設(shè)備技術(shù)水平將會進一步的升級。(3)機電一體化在工程機械中的應用。機電一體化應用在工程機械當中,能發(fā)揮其積極作用,在節(jié)能機械設(shè)備方面應用可發(fā)揮節(jié)約能源的作用。以往的工程機械應用,生產(chǎn)過程中機械設(shè)備的運行不穩(wěn)定以及不暢的現(xiàn)象比較突出,這會造成能源資源的浪費。由于機械設(shè)備自身的功能協(xié)調(diào)性差、功能性不強,就出現(xiàn)了這些問題。機電一體化技術(shù)的應用就能夠提高機械設(shè)備自身的性能,在自動化的程度上大大提高了,從而有助于減少材料資源的使用,材料成本就能有效降低,機電一體化下的工程機械應用安全性能好,環(huán)保性能也好,提高了設(shè)備使用效率。機電一體化在工程機械中的應用,自動化作業(yè)的功能發(fā)揮比較突出,自動化技術(shù)和機械設(shè)備的結(jié)合,就能帶動機械設(shè)備的運行效率。機電一體化技術(shù)應用對工程機械的自動化水平得到了有效提高,能有效實現(xiàn)半自動化以及全自動化的操作,和傳統(tǒng)工程機械的作業(yè)方式相比就有著很大轉(zhuǎn)變,大大提高了生產(chǎn)效率。工程機械當中機電一體化的應用過程中,監(jiān)控的功能應用發(fā)揮著重要作用,能有效保障工程機械的應用安全,及時解決故障。監(jiān)控技術(shù)在工程機械運作當中,是對電子技術(shù)的應用構(gòu)建了遠程監(jiān)控系統(tǒng),運用到了電子以及控制多項的技術(shù),對電子監(jiān)控裝置有效進行了創(chuàng)造,改善了整體工程的工作狀態(tài),也有助于設(shè)備內(nèi)部傳動系統(tǒng)的性能提高,能有效實現(xiàn)自動故障診斷的目標診斷。在機械設(shè)備出現(xiàn)故障的時候,系統(tǒng)就會發(fā)出警報,工作人員根據(jù)警報所提示的信息找到解決故障的方案,大大提高了故障解決效率,也能有效降低故障發(fā)生率。
2機電一體化背景下工程機械應用發(fā)展前景
(1)工程機械智能化發(fā)展。機電一體化技術(shù)的支持下,工程機械的發(fā)展在未來將會向著智能化方向邁進。當前已經(jīng)有諸多國家在工程機械當中運用機電一體化技術(shù),實現(xiàn)了智能化的發(fā)展。從我國工程機械智能化的程度來看還處在初期的發(fā)展階段,對于工程機械機電一體化的技術(shù)應用研究還在進一步的深化當中,主要的發(fā)展方向還是實現(xiàn)全面智能化的目標。當前已經(jīng)出現(xiàn)機器人和數(shù)控機床的結(jié)合,通過將混沌動力學以及運籌學和數(shù)學等各種學科技術(shù)知識進行了整合,使數(shù)控的能力水平得到了顯著提高,智能化工程機械的發(fā)展將會在高技術(shù)以及高性能和高效率目標方面得以實現(xiàn)。(2)工程機械自動化發(fā)展。機電一體化的技術(shù)應用以及技術(shù)的進一步升級下,會有助于工程機械的自動化水平提高,這也是我國工程機械技術(shù)發(fā)展的重要目標。機電一體化下的機械自動化水平的提高,能夠?qū)C械系統(tǒng)性能有效優(yōu)化,使生產(chǎn)的自動化程度提高,保障機械設(shè)備的應用質(zhì)量,最大化的減少事故的發(fā)生,保障了機械應用的安全。在未來的進一步技術(shù)發(fā)展中,我國對工程機械的自動化要求將會有所提高,屆時就能從整體上提高工程機械領(lǐng)域發(fā)展水平。(3)工程機械微型化及網(wǎng)絡化發(fā)展。技術(shù)水平的進一步提高下,工程機械在微型化的發(fā)展方面將會有很大進步。微型機電一體化系統(tǒng)主要是把電子技術(shù)、機械技術(shù)和納米尺度進行融合,將機電一體化產(chǎn)品的體積縮小,突出運動靈活的特征,采取精細化加工的技術(shù)應用,這樣就能有助于保障工程機械性能的提高。另外,網(wǎng)絡技術(shù)水平的提高和廣泛應用,將網(wǎng)絡技術(shù)和工程機械的發(fā)展相結(jié)合,這就能進一步強化機電一體化的整體性能,使產(chǎn)品向著網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。
3結(jié)語
隨著變電站監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展,采用集中式RTU配合單一功能微機(或集成電路)保護構(gòu)成的無人值守監(jiān)控模式(因為這種模式多應用于老站改造,所以業(yè)內(nèi)對此模式也簡稱為老站改造模式)逐漸被具有分散分布式結(jié)構(gòu),大量采用保護測控一體化的間隔層設(shè)備等特點的變電站綜合自動化系統(tǒng)所取代。傳統(tǒng)模式下,集中式RTU采集的保護動作信號也大部分采用硬接點方式采集信號,因為保護設(shè)備接點輸出數(shù)量有限,所以遠動采集的信號也較少(比如一臺線路保護,硬接點輸出信號可能只有一個保護動作,不可能距離I段、II段等都輸出信號)。現(xiàn)階段的綜合自動化模式,保護動作信號(甚至包括開關(guān)位置和設(shè)備告警等信號)都可以通過網(wǎng)絡通訊采集,保護裝置可以提供的信號數(shù)量相比以往要全的多,自然全站信號總量也大的多。對擔負變電站綜合自動化維護任務的電力系統(tǒng)遠動(自動化)專業(yè)人員而言,現(xiàn)階段變電站綜合自動化系統(tǒng)大量采用通訊采集信號的方式同以往的硬接點采集方式對日常工作帶來的最大的變化和困難就是維護工作越來越依賴廠家。一旦出現(xiàn)誤發(fā)信號等故障,在沒有廠家協(xié)助的情況下,故障原因往往很難查找。雖然,單純從技術(shù)角度出發(fā),現(xiàn)階段綜自通訊技術(shù)已經(jīng)是較為成熟的。但因為現(xiàn)場情況千變?nèi)f化,加之影響通訊可靠性的因素也有很多。實事求是的講,在工作當中,誤發(fā)或漏發(fā)信號的情況還是時有發(fā)生的。通訊可靠性不高,缺乏簡便有效的查找故障方法和手段,現(xiàn)階段已成為困擾廣大遠動技術(shù)人員的一個普遍現(xiàn)象?,F(xiàn)結(jié)合近幾年來綜合自動化系統(tǒng)運行維護工作的實踐,從工作維護角度談幾點看法。
2、關(guān)于綜自系統(tǒng)整體配置方面
2.1重要保護設(shè)備的保護動作等重要信號應適當保留硬接點采集方式
現(xiàn)階段綜合自動化系統(tǒng)的一大特點就是保護信號大量采用網(wǎng)絡通訊方式采集。但是考慮到通訊可靠性及查找故障方便與否這兩個方面。建議對一些重要的保護信號采用串口通訊和硬接點采集并存的信號采集方式。對10KV或35KV出線采用保護測控一體設(shè)備,包括保護動作和開關(guān)位置等信號都采用通訊采集方式;對110KV及以上線路保護、35kv變電站進線保護和主變母差等重要元件保護除了串口通訊外,還應增設(shè)獨立的信號采集單元通過硬接點方式采集部分重要信號。這樣做,從技術(shù)上講似乎有些落后,跟不上技術(shù)發(fā)展潮流,但在實際工作中,這種采集方式還是很有用的。兩種方式并存,是為了互為備用、互為校驗、便于區(qū)分、便于維護。比如保護通訊接口芯片損壞,但現(xiàn)場又沒有條件馬上退出保護,有硬接點信號作為備用,就可以繼續(xù)運行。同樣,如果通訊上送了某個保護動作信號,也可以根據(jù)相應的硬接點信號動作與否,來判斷該動作信號是真實有效的還是通訊誤發(fā)。
2.2無人值守的綜自變電站當?shù)匾矐O(shè)置當?shù)乇O(jiān)控微機
大家對無人值守變電站是否還要設(shè)置當?shù)乇O(jiān)控微機有一種看法就是當?shù)匚C監(jiān)控原來是取代傳統(tǒng)光字牌等中央信號檢測系統(tǒng)后給變電站值班運行人員用的?,F(xiàn)在實現(xiàn)無人值守的也就沒有必要再在當?shù)卦O(shè)置監(jiān)控微機了。但是隨著變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,設(shè)置當?shù)乇O(jiān)控微機的作用已不是原來主要給值班人員用的,現(xiàn)在它的作用應主要是給遠動維護人員分析查找故障用的了。因為現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展趨勢是保護測控單元越來越象“黑匣子”方向發(fā)展,信息都是通過網(wǎng)絡通訊上送,很多故障:比如突然誤發(fā)一個信號,維護人員很難查。增加當?shù)乇O(jiān)控微機,就等于給遠動維護人員留下了一個查找的窗口。當調(diào)度收到一個誤發(fā)信號時,可以從當?shù)乇O(jiān)控的歷史事項記錄里查一下。如果這個量當?shù)匾泊嬖?,就可以排除調(diào)度主站和通訊管理機的問題,直接查間隔層設(shè)備即可。還有一種說法是不設(shè)當?shù)乇O(jiān)控微機,給遠動維護人員配備便攜式計算機來維護。我們且不說現(xiàn)階段讓大部分運動人員來截取報文分析報文從技術(shù)上講是否可行,最主要的是很多誤發(fā)信號是偶然出現(xiàn)的,當你再去現(xiàn)場時,可能怎么試驗也不會再產(chǎn)生了。有當?shù)乇O(jiān)控微機,就是一個原始情況的記錄。
2.3上送調(diào)度的信號不是越多越好,在滿足監(jiān)控要求的情況下應作到越精煉越好
關(guān)于變電站實行無人值守后,哪些信號需要上送調(diào)度。省集團公司出臺了關(guān)于220KV無人值守站信號采集要求,但對于110KV及以下電壓等級的變電站沒有明確的要求。實際情況往往是廠家調(diào)試人員拿出一個調(diào)度信息表,遠動審查一下,沒有太大問題就可以了。這樣往往造成一個現(xiàn)象就是不同廠家的站送的信號不一樣,甚至同一廠家的系統(tǒng),不同調(diào)試人員上送的信號也不一樣。因為現(xiàn)在通道條件好了,同時采用網(wǎng)絡通訊采集方式可以上送的信號也多了。有些是用戶單位認為信號上的越多越好、越全越好,有些是廠家調(diào)試人員亂給信號,給的特別多。信號多了,誤發(fā)信號等出問題的可能性就大;同時對監(jiān)控中心而言,大量的無用信號也是一個負擔,無用信號太多,反而不利于監(jiān)控中心及時發(fā)現(xiàn)問題。信號選擇的標準應該是能準確反映系統(tǒng)和設(shè)備運行狀態(tài)的量。對同一類報警級別的信號,適當采用當?shù)睾铣煞绞?,只把合成信號上送調(diào)度即可。比如保護裝置的CT報警、頻率異常等信號合成一個裝置異常信號上送調(diào)度即可。有一個區(qū)分原則,只要有一個合成信號能上調(diào)度,具體是什么信號,反正要派人到現(xiàn)場查看。調(diào)度信號越精練越好,當?shù)乇O(jiān)控微機的信號應越全越好。保護通訊采集的信號全部上當?shù)睾笈_,硬接點采集的保護動作信號和一些重要的通訊采集信號上調(diào)度。
2.4保護裝置通訊中斷和裝置閉鎖及裝置電源開關(guān)狀態(tài)信號都應該采集并上送調(diào)度
現(xiàn)階段綜自系統(tǒng),35KV或10KV線路大量采用分散安裝的保護測控一體設(shè)備。信息的傳遞和控制功能的實現(xiàn)完全依賴網(wǎng)絡通訊。從經(jīng)濟角度考慮,對低電壓等級線路保護,也不可能象上文提到的再單獨增加獨立的測控單元通過硬接點雙備用采集信號。所以裝置通訊狀態(tài)的好壞,是必須要上送調(diào)度的重要信號。通訊中斷信號一般是由綜自系統(tǒng)的通訊控制器根據(jù)通訊狀態(tài)來產(chǎn)生的。問題在于有些備用線路或停用線路裝置是不上電的,對監(jiān)控中心而言,單獨一個通訊狀態(tài)信號是無法區(qū)分該設(shè)備是在正常運行情況下通訊斷了還是因為裝置停用造成的通訊中斷,不容易及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患?,F(xiàn)在的保護測控設(shè)備,一般都有一個裝置閉鎖硬接點信號輸出。這付接點一般是采用內(nèi)部告警繼電器的常閉接點,以便于即使在裝置掉電這種最惡劣情況下也可發(fā)出閉鎖信號。對閉鎖信號一般都采集,習慣上有兩種采集方式,一是把一段母線的設(shè)備的閉鎖信號并在一起,由另外某個設(shè)備開入采集這個信號,好處是節(jié)省信號數(shù)量;壞處是一旦有一臺裝置停用,這個閉鎖信號就一直存在,即使真的有一臺裝置在運行當中突然掉電了,監(jiān)控中心也發(fā)現(xiàn)不了。所以最好的辦法應該是每個裝置的閉鎖信號都要采集,而且不能是自己采集自身信號,要交叉采集,因為兩臺裝置同時電源出問題的概率很小,所以交叉采集方式的比較可靠。另外還應采集裝置控制電源空氣開關(guān)的狀態(tài),當然也應采集交叉采集的方式。當我們可以采集到裝置通訊狀態(tài)、閉鎖信號、電源空開狀態(tài)這三個信號后,調(diào)度主站就可以根據(jù)這三個信號的組合,判斷出現(xiàn)場的實際情況。比如當線路停用時,肯定是通訊狀態(tài)(中斷)、閉鎖信號(產(chǎn)生)、電源空開(斷開);當裝置電源回路故障時,肯定是通訊狀態(tài)(中斷)、閉鎖信號(產(chǎn)生)、電源空開(閉合);當通道中斷或通訊芯片損壞時,肯定是通訊狀態(tài)(中斷)、閉鎖信號(復歸)、電源空開(閉合)。這樣就可以根據(jù)故障的嚴重程度,采取不同處理方式。
3、關(guān)于綜合自動化系統(tǒng)站內(nèi)設(shè)備方面
3.1間隔層設(shè)備應具有完善的事項記錄功能
現(xiàn)階段綜自系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,決定了大量的信號采集功能和控制功能是通過網(wǎng)絡通訊方式采集的。同上文所講變電站應設(shè)置當?shù)乇O(jiān)控微機的理由一樣,間隔層設(shè)備應具有完善的事項記錄功能,給遠動維護人員提供一個友好的維護手段。同樣,事項記錄的內(nèi)容不光要求保護動作、自檢信息還應有開入變位事件,更要有控制功能記錄。比如除了常規(guī)的動作記錄和自檢信息外,開入變位和遙控過程記錄也要有。這樣,當發(fā)生誤發(fā)信號故障,可以從裝置面板顯示里查一下記錄,如果當時確有這個信號發(fā)生,那就說明是一次設(shè)備(或外回路)的問題。另外遙控如果不成功,也可從報告里來分析:如果遙控選擇和遙控執(zhí)行命令都有記錄,那就說明整個通道是沒問題的,檢查遙控輸出回路即可。
3.2間隔層測控設(shè)備遙信去抖時間和遙控接點閉合時間都應該可現(xiàn)場設(shè)置調(diào)整
遙信開入采集通過增加去抖時間來消除接點抖動,這是一個被大家公認的非常有效的方法。但是現(xiàn)場接點抖動情況千變?nèi)f化,所以裝置必須要具備現(xiàn)場可方便修改去抖時間的功能,靠寫程序來改變是不現(xiàn)實的。另外,隨著開關(guān)等一次設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,一些新技術(shù)的應用導致原有技術(shù)條件不適合現(xiàn)在的發(fā)展。比如ABB新近推出的VM1型永磁機構(gòu)真空斷路器,保護傳統(tǒng)的電流保持回路已無法啟動,只能通過調(diào)整遙控接點閉合時間來防止遙控接點拉弧。所以裝置也應具備現(xiàn)場調(diào)整遙控時間的功能。
3.3綜自系統(tǒng)的維護軟件應具有友好的人機界面及交互性好、方式簡便的參數(shù)配置手段
綜自系統(tǒng)的維護軟件要實現(xiàn)標準化、模塊化,并且人機界面要友好,便于運行維護人員的使用。在運行維護過程中,經(jīng)常會遇到一些參數(shù)需要調(diào)整,比如通訊規(guī)約的選擇、通訊端口的設(shè)置以及遙測、遙信、遙控的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置等等,如果參數(shù)配置手段簡潔方便,具有較好的交互性,將對遠動工作人員的運行維護帶來極大的方便。
【關(guān)鍵詞】建筑機電;一體化技術(shù);發(fā)展趨勢
建筑施工機電一體化技術(shù)就是由機械、計算機、信息處理和自動控制技術(shù)綜合利用各種技術(shù)的產(chǎn)品,也是高科技中微電子技術(shù)向傳統(tǒng)建筑施工機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。建筑機電一體化技術(shù)順應了高科技發(fā)展的規(guī)律,顯示了高科技領(lǐng)域在建筑施工機電一體化中強大的生命力。由于建筑施工生產(chǎn)需要將數(shù)以百萬噸的建筑材料在平地上建筑高樓大廈。通過建筑動力機械將建筑材料運送到指定位置上,需要利用大量的建筑施工機電設(shè)備聯(lián)合工作才能完成這一目的,而建筑施工機電一體化的建筑施工機電產(chǎn)品則是實現(xiàn)高產(chǎn)量、高效率的最佳選擇。建筑施工機電一體化是將傳統(tǒng)的機械設(shè)備與高科技的電子技術(shù)融為一體,使建筑施工機電在物流、能流、信息流融為一體,成為適應建筑生產(chǎn)的最佳工具。
一、機電一體化是施工機械的主要發(fā)展方向
施工機械主要有以下幾種發(fā)展趨勢:
1、微電子技術(shù)進一步推廣應用,實行機電一體化
微電子技術(shù)是在傳統(tǒng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的滲透性最強、影響面最廣的高技術(shù)。微電子技術(shù),詞一算機技術(shù)與施工機械相結(jié)合促進了施工機械自動化、機器人化的發(fā)展。
2、施工機械的自動化趨勢日益增強,建筑機器人開始進入實用階段
目前已出現(xiàn)采用程序控制起重臂運動的液壓挖掘機;系統(tǒng)控制混凝土布料桿的自動化混凝上輸送泵;用于噴涂各種涂料的移動式多關(guān)節(jié)機械手;在施工現(xiàn)場進行混凝上地面磨光、建筑物立面檢修,以及鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂等作業(yè)的建筑機器人等。
3、節(jié)約能源和環(huán)境保護,實現(xiàn)人類與自然的和諧
從高技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應用和發(fā)展的角度來看,施工機械的機電一體化是一個核心問題。雖然自80年代以來國內(nèi)相繼研制開發(fā)出多種機電一體化的建筑機械產(chǎn)品,但從整體看,建筑施工機械的技術(shù)進步仍然表現(xiàn)在從手工操作到采用機械,經(jīng)半機械化到機械化的發(fā)展演變過程;而從世界范圍看則表現(xiàn)為建筑機械向機電一體化、自動化發(fā)展并以此為基礎(chǔ),進一步向施工自動化方向發(fā)展的趨勢。這樣做可以節(jié)約資源,保護環(huán)境,實現(xiàn)人類與自然的和諧。
二、建筑施工與機電一體化的應用
建筑業(yè)在我國四化建設(shè)中有舉足輕重的地位,目前從業(yè)人員以干萬計,但絕大多數(shù)的施工作業(yè)仍以手工為主,至多不過是再配上一些原始的機械設(shè)備,因此,效率低下,施工危險,環(huán)境惡劣,質(zhì)量難以提高等問題,長期困擾和制約著建筑業(yè)的發(fā)展。本文作者在參與主持"高技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中的應用與發(fā)展"的軟課題調(diào)研中,占有國內(nèi)外大量的資料和信息,在此基礎(chǔ)上,從我國國情出發(fā),探討了我國建筑業(yè)高技術(shù)發(fā)展的方向,可供有關(guān)方面參考。關(guān)于機電一體化,在"高技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應用與發(fā)展"課題調(diào)研中曾提出過,它與電r討一算機在施工管理中的應用、建筑機器人、自動測量和檢測技術(shù)以及施工自動化等均應視為建筑施工領(lǐng)域的高技術(shù)。但在這當中,機電一體化是核心,它代表了施工機械的主要發(fā)展方向,而施工機械的機電一體化、機器人化同其他高技術(shù)的綜合應用又開辟了建筑施工高度機械化、自動化的發(fā)展前景。
三、建筑機械機電一體化的發(fā)展情況
(一) 機電一體化的土方機械
目前國外液壓挖掘機已基本實現(xiàn)自控,應用了電子控制的負荷傳感系統(tǒng)。它不僅能夠?qū)Πl(fā)動機和油泵進行電子控制,而且整個機械的動力系統(tǒng)也全部由電子控制。推土機裝有"作業(yè)方式自動選擇系統(tǒng)",如履帶板滑動控制系統(tǒng),能不斷檢測滑動率、發(fā)動機輸出功率和牽引力,當滑動率超過一定值時.可自動改變推上機牽引特性,保持最佳牽引力。翻斗車繼應用電子控制傳動機構(gòu),微電子監(jiān)視系統(tǒng)之后,于80年代中期又出現(xiàn)了機電一體化的發(fā)動機系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)(根據(jù)感覺行走狀態(tài)改變緩沖系統(tǒng),提高操縱的舒適性)。目前國外已出現(xiàn)無人駕駛翻斗汽車。
(二) 機電一體化的起重機械
經(jīng)濟發(fā)達國家正致力于智能型起重機的研究開發(fā)。智能型起重機裝有微電腦,紅外線和超聲波傳感器,能探測施工現(xiàn)場是否有人及其他障礙物。移動式起重機,采用電子控制式全自動傳動裝置,變速操作自動化,自動檢測外伸液壓支腿的伸出寬度,防止傾倒。現(xiàn)代的各類起重機均裝有電子力矩限制器,當?shù)踔嘏c.吊臂的合成力矩達到額定值的90%時,會及時發(fā)出警報;達到100%時,發(fā)出強警報,同時自動停止工作。在大型工地上同時使用多臺塔吊施工時,為防止吊臂相互碰撞,每臺塔吊均裝有防碰裝置,操作者通過電視監(jiān)視器可看到與相鄰塔吊的三維圖像,遇有碰撞危險時能立即發(fā)出警報井自動減速和停止。
四、建筑機器人是機電一體化的最高體現(xiàn)
機器人的應用領(lǐng)域?qū)⒂善嚬I(yè)向電子及其他工業(yè)部門擴展,現(xiàn)在除工業(yè)機器人外,已研制出應用于各種特殊作業(yè)的機器人,如水下機器人、核工業(yè)機器人、空間機器人、軍用機器人、建筑機器人、服務機器人以及微型機器人等。
建筑業(yè)由于自身的特點、開發(fā)應用建筑機器人要比一般工業(yè)機器入困難得多。建筑業(yè)與一般制造業(yè)比較,具有以幾個特點:
1、建筑業(yè)是按定貨進行單件生產(chǎn)的,每個建筑的設(shè)計和施工方法都不一樣,不能進行大批量生產(chǎn)。
2、倒建筑施工是露天作業(yè),工作條件艱苦、危險且環(huán)境多變,因此很難保證機器人電子部件的可靠性和耐久性。
3、在制造業(yè)中,作業(yè)對象是移動到機器人附近的,機器人不需要行走機構(gòu),而建筑機器人則需要行走機構(gòu)。要移動到作業(yè)對象附近,尤其是建筑工地凹凸不平,到處堆滿材料,還有高坡、臺階及障礙物,所以開發(fā)適合于建筑機器人的行走機構(gòu)難度很大。
五、機電一體化為建筑施工自動化開辟了光輝前景
施工自動化是綜合應用自動化技術(shù)、機器人技術(shù)、部件化技術(shù)并利用電子計算機進行計劃和管理的綜合性機械化施工方法。施工現(xiàn)場的自動化并非簡單地由單功能機器人去代替技術(shù)工人的部分作業(yè),這樣做的效果并不顯著,而是要重新建立一個建筑生產(chǎn)體系,使之能充分考慮到機電一體化的施工機械特性,就像制造業(yè)的工廠心動化生產(chǎn)一樣,把現(xiàn)場施工作為一個完整的體系,實現(xiàn)施工現(xiàn)場的工廠自動化。
國際上對施工自動化持兩種意見:一種意見認為施工白動化只能應用于特殊環(huán)境下和特殊工程的施工;另一種意見則認為未來的建筑工地可以實現(xiàn)全面的自動化施工,并描繪了一幅美妙的圖景,其實前一種意見比較實際,既需要也可能,而且在實際工程中已得到應用。而后一種意見比較浪漫,近似夢景。但是,隨著時間的推移,往往一種科學幻想到科學技術(shù)飛躍發(fā)展的未來,會成為現(xiàn)實,當然,這需要幾代人的不懈努力。
六、 結(jié)束語
改革開放以來,隨著高科技的發(fā)展,微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動化技術(shù)的飛快發(fā)展,信息流成為機電一體化的主要特色。建筑機械機電一體化的產(chǎn)品實現(xiàn)了自動化、數(shù)字化、智能化,在性能和功能方面均實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。因此,建筑機械機電一體化技術(shù)是建筑業(yè)信息化的重要高新技術(shù),是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)在建筑采、掘、運裝備的應用和推廣方面極大地提升了我國建筑生產(chǎn)的綜合實力,為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建筑工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。
參考文獻: