王濤 朱琦琳
(陜西煤化工技術(shù)工程中心有限公司,陜西 西安 710075)
現(xiàn)代大多數(shù)工業(yè)主要采用人機模式來進行生產(chǎn),其中人工占據(jù)主導(dǎo)地位,而人工對于電能損耗無法精確控制,相應(yīng)在大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中會帶來很多不必要的電耗。隨著科技的不斷發(fā)展,電氣控制系統(tǒng)自動化程度不斷提高,可以有效替代人機模式,實現(xiàn)節(jié)能降耗。電氣自動化技術(shù)可實時對現(xiàn)場所有電路的電能進行監(jiān)測,且不斷整合電能消耗信息得到實時數(shù)據(jù),當(dāng)電能消耗數(shù)據(jù)接近預(yù)警閾值時,則執(zhí)行斷電、低功率運行等指令,使電耗始終維持在設(shè)定的區(qū)間內(nèi),可實現(xiàn)精準(zhǔn)控制電能消耗量。
介于電氣自動化技術(shù)必須在確認電氣信息條件下才能運作,因此實現(xiàn)節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的第一步就是布設(shè)傳感器。傳感器是實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能的重要設(shè)備,主要安裝在每條電路上并與電路相互連接,此時傳感器可以實時獲取到電路的電氣信號,通過信號可知當(dāng)前電路電能消耗量。
在電氣自動化技術(shù)工業(yè)化控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案中,為了對每條電路進行控制,需要設(shè)置一個工作站,該工作站是整個系統(tǒng)的終端,具備接收信號、信號分析、指令擬定、指令控制等功能,在系統(tǒng)運作中首先搜集所有傳感器的信號,形成電耗趨勢圖,其次實時將趨勢圖最大數(shù)值與設(shè)定閾值進行對比,根據(jù)對比結(jié)果來擬定指令(例如當(dāng)最大數(shù)值超過閾值,則擬定斷電指令;當(dāng)最大數(shù)值接近閾值,則擬定低功率運行指令),最后指令將傳輸?shù)浆F(xiàn)場電氣控制裝置上,如電閘、鎮(zhèn)流器等,對相應(yīng)電路進行控制。關(guān)于工作站設(shè)立,首先在硬件上應(yīng)當(dāng)配置一臺高性能、大容量的電腦,用于儲存信號數(shù)據(jù),其次在軟件上應(yīng)當(dāng)設(shè)計系統(tǒng)化應(yīng)用程序,集成各控制功能,同時便于人機交互[1]。
以上提到的傳感器與工作站的連接、工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置的連接,均需要信號渠道作為支撐,因此在方案最后要設(shè)立信號渠道。信號渠道針對不同連接條件,需要采用不同方式來進行設(shè)置,就這一點本文將圍繞傳感器與工作站的連接、工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置的連接,提出信號渠道設(shè)置方案。①傳感器與工作站連接:傳感器初始獲取的信息為電信號,該信號無法被工作站計算機(電腦)直接讀取,因此需要在兩者之間增設(shè)一個換能器,換能器可以將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,滿足工作站讀取需求,同時為了保障信號傳輸通暢,在工作站要設(shè)置一個與傳感器信號格式相同的接口,例如I/O接口;②工作站與現(xiàn)場電氣控制裝置連接:因為大多數(shù)現(xiàn)場電氣控制裝置本身不具備信號接口,所以需要先在此類裝置周邊增設(shè)信號接收裝置,隨后借助接收裝置的信號傳輸功能將裝置與工作站連接(同樣可以采用I/O接口)即可[2]。
某工業(yè)對自身人機模式生產(chǎn)時的電能損耗成本進行了統(tǒng)計,結(jié)果顯示其一個月內(nèi)每日電能損耗成本均值為5332元,這與該工業(yè)的運維預(yù)算發(fā)生了沖突,因此其需要盡快降低自身電耗。通過分析可知,該部門的大部分電耗均來源于人工,例如工作人員缺乏節(jié)約電能意識,導(dǎo)致設(shè)備長時間運作等,且設(shè)備面對任何需求,都以最大功率進行運作。將電氣自動化技術(shù)工業(yè)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于案例中一個月,并對時間內(nèi)的電能損耗成本均值進行統(tǒng)計,再與案例自己統(tǒng)計的均值進行對比,如果系統(tǒng)運作成本降低,則說明系統(tǒng)有效,否則無效。
依照以上策略在案例中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)工業(yè)化節(jié)能降耗控制系統(tǒng),其運作流程為:①通過傳感器接收每條電路的電耗;②通過信號渠道將傳感器信號傳輸?shù)焦ぷ髡?;③工作站集成信息,生成電耗趨勢圖;④系統(tǒng)將趨勢圖最大值與閾值對比;⑤根據(jù)對比結(jié)果擬定指令;⑥通過信號渠道將指令發(fā)送到現(xiàn)場電氣控制裝置;⑦電氣控制裝置對電路電流參數(shù)進行控制,實現(xiàn)電能管理。
表1為本控制系統(tǒng)應(yīng)用前后一個月的電能損耗成本數(shù)據(jù)。
表1 本控制系統(tǒng)應(yīng)用前后一個月的電能損耗成本數(shù)據(jù)(部分)
綜上可見,在本控制系統(tǒng)應(yīng)用后的一個月,案例的電能損耗有大幅度下降,相應(yīng)成本也得到了降低,均值為4622元/每日,證實本控制系統(tǒng)應(yīng)用有效。
綜上,本文分析了“電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化的節(jié)能降耗研究”課題,主要闡述了電氣自動化技術(shù)工業(yè)化節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的實施方案,分析了各步驟的主要作用與方法;結(jié)合案例對系統(tǒng)應(yīng)用有效性進行了驗證,結(jié)果顯示系統(tǒng)應(yīng)用后起到了節(jié)能降耗目的,證實系統(tǒng)有效。