电气自动化技术在装卸机械节能减排中的应用

电气自动化技术在装卸机械节能减排中的应用

吴涛

（山东歌尔股份有限公司山东省潍坊市高新区261000）

摘要：节能减排是我国当前的一项基本国策，而我国发电厂主要以火力发电为主，不仅消耗大量的煤炭资源，还给环境造成较大的污染。

关键词：电气自动化；装卸机；节能减排

1电气自动化技术在装卸机械节能减排设计阶段的应用

1.1在设计阶段实现电气设备的可控性

能源结构可以分析得出，变频电机用电量占总用电量的接近50%，是装卸机械的主要用电设备，其它用电设备的总能源消耗量也很高。为了节能减排，必须对所有用电设备实现可控性，这是实现节能减排自动化的初始条件之一。只有在设计阶段实现了可控性，才能使生产阶段的能源限制成为可能。变频电机是用电量最大的设备，在设计阶段就要考虑如何降低其能源消耗。因为变频电机都是使用变频器驱动的，所以需要在变频器的用电来源的上端增加自动化控制设备，是变频器的消耗可控。在生产的空闲阶段，要能够将变频器关闭，实现节能设计。对于风机，水泵类设备，以往的设计可能会让其在不适用的阶段也一直处于在工作状态，需要使用人工来关闭。在节能减排设计中，要对这类设备实现可控设计，实现自动关闭。空调和其他辅助设备用电情况往往容易被忽视，也要实现可控性，为智能控制做好准备。

1.2提高电气设备的能源利用率

装卸机械在非生产工作状态下可以采用关闭非必要设备的方法来实现节能，而在设备工作时间，则需要采用提高电气设备能源利用率的方式，主要有以下几项

1.2.1推广高低压变频节能

变频器是电动机系统节能的重要部件，它通过调节电动机的转速使其“小马拉大车”和变负载的情况得到很好改善。此外，交流电机调速驱动是我国近年发展较快的新技术，变频调速被列入国家重点组织实施的10项资源节能综合利用技术改造示范工程之一。以典型的节能应用产品高压变频器为例，其经用户认可的节能效果达到30%-60%，而高压变频器在装卸行业的普及率不到10%。但高压变频器应用已从导入期进入高速发展阶段，随着经济复苏和国家节能减排力度的加强将促进以高压变频器为代表的自动化节能快速发展。

由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。变频器用于机械控制风机、泵类和压缩机以及经常处于低负荷率的电机。变频器可以精确地根据要求使电气传动设备以可调节的转速运行，有效的节约能源，对风机、泵类及压缩机等应用极为有效，节约能源最高可达50%左右。

1.2.2选用更为高效的电源系统

2002年5月1日开始实施的中国强制认证，把电源系统的PFC设计列为必备标准，这也是从节能方面的考虑。PFC分为主动式PFC设计和被动式PFC设计两种。相对于被动式PFC来说，主动式PFC拥有更高的转换效率，但是在电源的转换中依然有百分之三十左右是被白白浪费掉了。因此，如果能在设计时选配使用满载、50%负载、20%负载效率均在80%以上和在额定负载条件下PF值大于0.9的电源，就可以使转换效率提高10%以上，在减少电能的浪费的同时还有如下优点：1）降低能源消耗，节省电费开支；2）降低电源发热量，从而降低散热支持；3）增强电气自动化系统的可靠性，减少维修保养成本；

1.3在设计阶段对能源管理提供硬件支持

在装卸机械长达数十年的使用周期中，只有实现坚持科学发展，用统计学和大数据对能源消耗进行分析，才能实现持续的节能降耗。这就需要在装卸机械的设计阶段就要在其自动化系统集成专用的硬件设备，对今后生产中使用的能源管理系统提供硬件支持。专用的硬件集成方案可以使用工控方案，即使用专用的能源管理PLC或DCS硬件，来对能源消耗做记录和分析。以年度为周期，将每日中各个设备所使用的能源及能源效率记录到专用的数据库中，然后将各个设备，不同企业的大数据上传至云平台的数据库。将上传数据由政府部门或者独立的机构对能源数据进行管理分析。这样就可以实现跨设备、跨企业甚至跨行业的节能减排综合性整体控制和管理。从执行机构层面上，可以找出比较隐蔽的能源消耗欠缺点。在装卸机械设备层面上，可以对不符合能源管理规定的执行设备实现技术升级。从企业管理层面上，可以督促企业选择能耗更多的装卸设备及设计方案，从而实现宏观上的调控作用。

2电气自动化技术在装卸机械节能减排生产使用阶段的应用

2.1通过自动化控制系统采用优化操作、优化调度实现节能减排

装卸机械在获得经济效益的同时实现节能降耗和资源优化，生产阶段可以通过自动化控制系统采用优化操作、优化调度的方式来实现。对于能够实现全自动执行的设备，再生产阶段可以通过智能化软件分析，对生产过程的操作步骤建立数据库。通过数据库的分析结合设备动作步序性分解查看，来确定全自动操作最优化方案。

2.2通过自动化能源管理系统实现节能减排

除了在执行层面上采用先进技术和优化技术外，装卸机械还应该通过生产系统中集成的能源消耗管理的一体化综合过程自动化系统来实现节能减排的自动化控制。能源管理系统是以帮助装卸机械在扩大生产的同时，通过能源计划、监控、统计、消费分析、重点能耗设备管理和能源计量设备管理等多种手段，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益为目的信息化自动管控系统。能源管理系统是耗能装卸机械实现优化资源配置、合理利用能源的系统节能战略措施。通过能源管理系统可以对装卸机械设备中不良的能源使用习惯和高能耗设备，以及高能耗运转周期等问题进行深入挖掘和控制，实现安全生产、优良供能，提高工作效率并降低能耗，最终达到降低产品成本的目的，同时通过节能达到减排的目标。现在很多装卸机械已经具备了基础能源设备，如智能仪表、物位计、流量开关等，而如何将数据用最快捷的方式进行传输，并且实时监控能源的消耗情况，成为能源系统未来的发展方向。

2.3通过科学化管理使节能减排观念深入人心

通过对装卸机械设备自动化能耗管理数据的深入发掘，结合数据库中人力资源管理部分的相关数据记录的分析。就可以实现按单位设备、生产班组、操作司机等不同的编制进行单位能耗的比较和分析，通过竞争机制对节能减排指标不好的单位进行监督及考核，对达标的单位和个人实行奖励，从而实现的节能减排科学化管理。使广义上的节能减排在细节上落实到每台装卸设备，落实到每个人，使节能减排观念深入人心。

结语：

综上所述，电气自动化技术在装卸机械节能减排中的应用非常的广泛，不论是在设计、制造阶段还是在生产运营阶段都可以发挥重要的作用。我国的装卸机械制造行业目前正在处于有生产密集型产品向技术密集型产品升级的关键阶段，与发达国家装卸机械整体制造水平的差距在逐步缩小，设备出口量逐年增加。另一方面，随着全球变暖趋势更加明显，发达国家对装卸机械等基础工业设备的排放要求也越来越苛刻，进口门槛也越来高。装卸机械制造行业应该抓住契机，加大节能减排技术的研发力度，实现技术升级，在保护环境的同时创造更大的经济价值。

参考文献：

[1]杨永明.自动化技术在电厂节能减排中的应用与研究[J].中国高新技术企业，2017，33：77-78.

[2]任继德.自动化技术在电厂节能减排中的应用研究[J].中国科技信息，2016，17：44-45.