導語：如何才能寫好一篇電氣系統(tǒng)設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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以杏南小區(qū)污水泵站建設工程為例，闡述污水提升泵站污水處理流程。該泵站中有兩臺潛水泵（一用一備），生活污水不斷的注入集水池內(nèi)，當集水池內(nèi)水位升至一個高水位時，一臺泵啟動，水位下降至一個低水位時，泵自動停止工作。當集水池再次充滿水時，起動另外一臺水泵，直至停止工作。

2電氣系統(tǒng)設計組成

根據(jù)污水泵站污水處理過程的流程和現(xiàn)場設備的要求，整個污水泵站污水處理站控制部分由電氣部分、PLC控制系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)為集散型計算機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線混合型結(jié)構(gòu)，PLC作為現(xiàn)場總線中的一個站，又作為以太網(wǎng)上的一個站點，而監(jiān)控中心不作為現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中的站點，只作為以太網(wǎng)中的節(jié)點，此網(wǎng)上的各站點相互之間的數(shù)據(jù)交換通過以太網(wǎng)進行，而現(xiàn)場的信息也通過以太網(wǎng)從PLC的寄存器中讀取，控制現(xiàn)場的參數(shù)也由以太網(wǎng)送到主站PLC的寄存器中，再通過主/從協(xié)議傳送到現(xiàn)場總線中的各從站。從而實現(xiàn)污水站的遠程監(jiān)視控制。

2.1電氣部分設計。

由于污水處理是一個連續(xù)的非常重要的項目，如果在正常生產(chǎn)中有電源中斷，那樣會引起工藝狀態(tài)混亂，需要很長時間才能恢復。所以供電負荷要求為二級，供電電源采用雙回線路。泵站的主要用電負荷為一臺90kW的潛水泵。電機實現(xiàn)手動/自動兩種控制方式，手動方式下實現(xiàn)就地控制，正常運行情況下PLC控制為主。電機采用軟啟動方式啟動。另外還要給軸流風機和泵站的一些正常用電配電。

2.2PLC控制系統(tǒng)設計。

在整個控制系統(tǒng)中，自動控制部分主要有集水池的液位控制、潛水泵本身的溫度、漏油控制。下面仍以泵站中有兩臺潛水泵（一用一備）為例，具體的說明集水池的液位控制流程及程序設計。集水內(nèi)安裝2個浮球液位計和1個投入式液位變送器。投入式液位變送器預先設定啟泵（-3.0m）和停泵（-5.95m）的數(shù)值（可更改的）。污水不斷的注入集水池內(nèi)，當集水池內(nèi)水位升至-3.0m時，一臺泵啟動，水位下降至-5.95m時，泵自動停止工作。當集水池再次充滿水時，起動另外一臺水泵，直至停止工作。兩臺水泵可由程序控制自動切換使用，以保證各臺泵平均使用；泵出口電動閥門與相應泵聯(lián)鎖。開泵過程為：先啟泵后開閥；停泵過程為：先關(guān)閥后停泵。2個浮球液位計分別設在高低液位的兩個值，當達到這兩個值時，通過PLC與報警呼叫裝置連接，通過通信網(wǎng)絡傳到監(jiān)控中心。

2.3監(jiān)控及安防系統(tǒng)設計。

污水站，除了有遠程監(jiān)控系統(tǒng)外，還必須有遠程視頻監(jiān)控及防盜等的安防系統(tǒng)。

2.3.1周界防范報警系統(tǒng)。

周界防范報警系統(tǒng)通過在泵站的四周圍墻上安置主動紅外對射探測器，對周界分段警戒，防范閑雜人員翻越圍墻進入泵站，當圍墻上有人翻越時，泵站報警主機上會出現(xiàn)聲光報警，同時報警信號自動傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并自動記錄報警時間與保存報警信息。

2.3.2防盜系統(tǒng)。

在泵站的室內(nèi)安裝了幕簾式被動紅外入侵探測器，用于防止他人未經(jīng)許可進入房間實施破壞。

2.3.3遠程視頻圖象監(jiān)控系統(tǒng)。

遠程視頻圖象監(jiān)控系統(tǒng)是在污水泵站配電間、污水泵站院內(nèi)等設置前端攝像機，將圖象傳送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心對整個泵站進行實時監(jiān)控和記錄，使管理人員充分了解泵站的動態(tài)。該系統(tǒng)與泵站室內(nèi)防盜報警、周界報警等系統(tǒng)聯(lián)動，通過數(shù)字硬盤錄像機，完成監(jiān)視、報警、設防和監(jiān)視圖象的存儲和檢索。

3設計時應該注意的一些問題

這幾年做污水提升泵站的電氣系統(tǒng)設計，設計時出現(xiàn)過一些問題，值得大家以后在設計中應該注意的。

3.1電源的問題。

污水站屬于二級負荷。在水專業(yè)的規(guī)范中有說明，在電氣規(guī)范中沒有說明，說以在設計時，我們都查了規(guī)范，可以沒有看到是二級負荷，就沒有按照二級負荷考慮電源的問題。根據(jù)民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ16-2008）3.2.10，二級負荷的供電系統(tǒng)，宜采用兩回線路供電。一定要跟高壓部門結(jié)合好引電源的位置，是不是可以增容。

3.2配電柜內(nèi)設備的問題。

從現(xiàn)場的實際來看，進線柜若是雙電源切換柜，1000mm寬的柜子還是比較小，排的滿滿的，電纜在后面都沒有多余的空間，所以柜體寬度最好為1200mm。

3.3自控設備的問題。

設計中采用了超聲波液位計和浮球液位計，以后的設計中可以考慮雷達液位計、激光液位計等。設計時，可根據(jù)每個物業(yè)的情況選擇相應的液位計。

3.4加裝雨棚燈、院內(nèi)照明的問題。

在做擁軍污水泵站設計時給我們的圖紙就沒有雨棚，也沒有道路規(guī)劃，所以電氣設計時就沒有安裝雨棚燈，也沒有設計道路照明。在以后的設計中，細節(jié)的地方最好溝通一下，解決方法有很多：可以安裝聲光控雨棚燈；污水泵房頂四周增設投光燈；有磚圍欄的，也可在圍欄柱上安裝燈具；站內(nèi)道路也可以增設路燈。另外一定要注意的是：污水池內(nèi)的照明燈具要選用防爆燈。從人性化的考慮，可以在大門處增加門鈴，以便來訪人員。

4結(jié)語

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【關(guān)鍵詞】電涌保護器;供電系統(tǒng);接地類型;保護抑制

1.引言

在當今電子高新技術(shù)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代科學技術(shù)不斷快速發(fā)展，使得精密電子儀器、計算機等弱電設備應用更加廣泛，幾乎涉及到各個領域，同樣，雷電災害對此造成的影響也比較巨大[1]。本文主要研討了供電防雷系統(tǒng)相關(guān)問題，具體介紹了TN系統(tǒng)中幾種保護器，以期能夠有助于今后的實際安裝，并能有效防止雷電災害。

2.供電系統(tǒng)中安全保護接地類型及應用保護抑制

2.1 IT 系統(tǒng)

電氣設備正常情況下，中性點不接地系統(tǒng)中，所謂IT系統(tǒng)就是利用不帶電的金屬部分和接地體之間的良好的金屬連接。PE線和中心線在IT系統(tǒng)中還連接了相關(guān)的阻抗，并不能簡單認為兩者為直接相通。對于在電氣裝置的電源進線端或者其附近的位置來說，有時候并不直接相連PE保護線和中性線，而采用下述的接線方式[2]：第一，比較并判斷接地端子或總保護和每一相線之間以及接地端子或總保護和中性線之間的距離，選擇路徑最短者;第二，比較并判斷總保護端子或總保護線和中性線以及每一相線與中性線之間的距離，選擇路徑最短者。

2.2 IN系統(tǒng)

1-裝置的電壓;2-配電盤;3-總接地端或總接地連接帶;4-電涌保護器（SPD）;5-電涌保護器的接地連接，5a或5b;6-需要保護的設備;7-PE與N線的連接帶;F-保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩余電流保護器;RA-本裝置的接地電阻;RB-供電系統(tǒng)的接地電阻

圖1 TN系統(tǒng)中的4+0電涌保護器

電氣設備在正常情況下的中性點直接接地系統(tǒng)中，通過IN系統(tǒng)，不帶電的金屬部分利用相應的保護線，通過中性點進行連接。下面則具體對比分析TN系統(tǒng)中的4+0電涌保護器和3+NPE電涌保護器。

1-裝置的電壓;2-配電盤;3-總接地端或總接地連接帶;4-電涌保護器（SPD）;4a-電涌保護器或放電間隙;5-電涌保護器的接地連接，5a或5b;6-需要保護的設備;F-保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩余電流保護器;RA-本裝置的接地電阻;RB-供電系統(tǒng)的接地電阻

圖2 TN系統(tǒng)中的3+NPE電涌保護器

圖1則為TN系統(tǒng)中的4+0電涌保護器結(jié)構(gòu)圖，圖2則為TN系統(tǒng)中的3+NPE電涌保護器，通過對比發(fā)現(xiàn)，4+0電涌保護器是三根相線和零線同時對地的保護，而3+NPE電涌保護器是三根相線對零線的保護加零線對地線的保護。4+0的電涌保護器一般用于TN-S三相系統(tǒng)中，而3+NPE的電涌保護器一般用于TT、TN-C-S、TN-S三相系統(tǒng)中，用途更為廣泛。在產(chǎn)品自身來講，4+0的是四個模塊都是壓敏，而3+NPE的是三個壓敏模塊加一個氣體放電管模塊的結(jié)構(gòu)。其中，4+0電涌保護器是屬于共模保護，3+NPE電涌保護器是屬于差模保護。共模干擾電壓會對線路的絕緣和與它們連接的設備構(gòu)成危害。而差模干擾電壓會對信號的測量產(chǎn)生誤差或誤動作。共模保護是指電涌保護器接在相線，中性線對地線之間，線路與設備內(nèi)電路和器件對地絕緣。差模保護接在相線對中性線之間和相線與相線之間。保護設備兩個輸入端之間的電路與器件。我們一般講共模保護是指L1、L2、L3、N四線對PE線的保護;差模保護是指L1、L2、L3三線之間的保護;L1-N，L2-N，L3-N和L1-L2，L2-L3，L1-L3均可稱之為差模。一般情況對單相系統(tǒng)共模保護是指L1、N線分別對PE線的保護;差模保護是指L1對N線的保護。對三相供電的設備差模保護可以是L1-L2，L2-L3，L1-L3，L1-N，L2-N，L3-N所以L-L和L-N都可以是差模。這個剩余電流保護器也可以裝在母線的上方或者下方配合電涌保護器使用。

2.3 TT系統(tǒng)

在中性點接地系統(tǒng)中的這種保護系統(tǒng)，利用和系統(tǒng)接地無關(guān)的接地體，把電器外殼直接進行接地處理。

2.4 應用保護抵制

把電涌保護器直接安裝在電氣裝置中，可以實現(xiàn)電壓水平的保護抑制，具體措施如下：

第一，在電網(wǎng)的結(jié)點進行架空供配電網(wǎng)，對于每個長度超過500m線路來說，相應的電壓保護則在線路末端建立，過電壓保護器件應該在沿供配電線路的間隔500m進行安裝，保證過電壓保護器件的距離在1000m之內(nèi)。

第二，對于供電網(wǎng)中部分為架空線路來說，存在部分為地下線路的情況，則應該根據(jù)上述方式，在架空電網(wǎng)上進行過電壓保護，并且過電壓保護應該從架空線至地下電纜的轉(zhuǎn)換點進行。

第三，對于TN配電網(wǎng)供電的電氣裝置來說，間接接觸提供保護則是通過自動切斷電源，相連相應的相導體的過電壓保護器件，保證接地導體和PE導體、PEN導體相連。

第四，對于TT配電網(wǎng)供電的電氣裝置來說，間接接觸提供保護則是通過自動切斷電源，過電壓保護器件則應該為中性導體和相導體所提供。對于供電網(wǎng)的中性導體來說，其直接接地則并不需要把過電壓保護器件安裝在中性導體上。

3.結(jié)束語

在分析電涌保護器（SPD）的作用原理基礎上，重點探討了TN系統(tǒng)中的4+0電涌保護器和3+NPE電涌保護器相關(guān)內(nèi)容，能夠更好起到防雷減災的作用，具有安全有效的運行效果。

參考文獻

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【關(guān)鍵詞】FSAE 電動賽車 STM32 安全回路 Can總線 整車控制器

Formula SAE（FSAE） 是一項面向大學生的綜合性工程教育賽事，中國自2010年引入該賽事，并于2013年增加電車組。要求學生設計制造一輛單人純電動方程式賽車，并對電氣及機械提出相關(guān)規(guī)則要求。對電氣部分設計者而言，安全可靠和高性能成為主要考慮因素。圍繞電機控制器和電池管理系統(tǒng)為通信控制核心的整車電氣系統(tǒng)要求解決包括急停，絕緣監(jiān)控，制動可靠，傳感器信息采集（包括踏板，溫度，速度等）一系列問題。本文提出基于安全回路和STM32的整車控制器的整車電氣系統(tǒng)可行性設計方案，并實際驗證。本文分整車控制器和安全回路兩部分介紹該設計方案。

1 整車控制器

整車控制器實為賽車動力系統(tǒng)控制核心，其完成功能包括：1、踏板信號采集2、Can總線信息處理3、整車傳感器信息采集4、儀表和無線通信5、實時數(shù)據(jù)存儲。

基于以上的任務選用基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103單片機，搭配處理電路，構(gòu)成整車控制器。

配合電氣盒和接插件，最后達到模塊化設計效果。圖一接頭從左到右接頭依次為輪速傳感器接頭，儀表顯示，方向盤轉(zhuǎn)角，減速箱溫度和水泵調(diào)速，油門踏板1，油門踏板2，無線模塊，制動踏板，背面有整車控制接頭。

1.1 踏板信號采集方案

通過自主設計踏板結(jié)構(gòu)，搭配角度傳感器獲得油門和制動信號。

旋轉(zhuǎn)編碼器可靠性更好，使用壽命更長，數(shù)字總線式的絕對編碼器又具有靈敏度高抗干擾能力強的優(yōu)點。SSI總線較為常見，基于差分式信號經(jīng)由MAX490解碼，極大減輕處理器負擔，提高通信速度。實際測試獲取角度信息頻率>5kHz。

常見的模擬量旋轉(zhuǎn)編碼式傳感器通過屏蔽線有效接地，并聯(lián)電容濾波，處理器配置DMA模式，軟件多次測量、大小排序、去極值、取平均幾種方式共用，實際驗證可有效解決大功率同步電機工作的電磁干擾。

1.2 Can總線（基于J1939協(xié)議）方案

Can總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，基于J1939協(xié)議的Can總線被大多數(shù)車用器件兼容。

整車控制器微處理器STM32集成Can（2.0B）模塊，可替代基于TJA1040模塊的通用性方案，搭配CTM1051A通用Can隔離收發(fā)器同時解決電氣隔離和電平轉(zhuǎn)換問題。通過設置微處理器屏蔽模塊，屏蔽電機控制器和電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信，減輕處理器負擔，提高通信效率。且電路構(gòu)成簡單可靠配備多級緩存。

1.3 整車傳感器信息采集

整車傳感器主要包括齒輪傳感器，方向盤角度傳感器，變速箱溫度傳感器，姿態(tài)傳感器等。

齒輪傳感器選用霍爾式，但需保證在安裝精度。方向盤傳感器選擇電位器式，經(jīng)由AD模塊采集處理并存儲。溫度傳感器模塊（非線性），通過多次實際測量獲取多組數(shù)據(jù)，通過曲線模擬獲得3階多項式以擬合實際對應關(guān)系，可獲足夠精度。

1.4 儀表顯示和無線通信

為了方便車手了解賽車實時信息，儀表采用獨立CPU的智能PS-LCD，可獨立自主二次開發(fā)顯示界面，但刷新頻率較低。

通過界面設計軟件Designer在線仿真界面設計。通過RS233協(xié)議與整車控制器通信，實時顯示當前賽車狀態(tài)，包括速度，電壓，電量，故障等。

無線模塊選用基于ZigBee通信協(xié)議的1.6公里的無線模塊，配合基于Labview軟件開發(fā)的上位機軟件，完成實時監(jiān)控。

1.5 實時數(shù)據(jù)存儲

由于賽車運行時傳感器信息量較大，無線模塊傳輸信息通信速率無法滿足需求，無法實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的實時存儲，通過文件管理芯片CH376S實現(xiàn)U盤或SD卡的實時信息讀寫。其內(nèi)置了FAT32文件系統(tǒng)的管理固件，支持SPI接口。

通過該模塊實現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)的實時存儲，經(jīng)過測試，該模塊的數(shù)據(jù)塊寫入速度高于1Mb/s，綜合有效速率達100Kb/s，且穩(wěn)定性良好。

2 安全回路的設計

安全回路為連接各可靠性模塊及保護開關(guān)等的電氣回路，在整車電氣系統(tǒng)中占有重要位置。包括：兩個主開關(guān)，3個急停開關(guān)，制動超程開關(guān)，絕緣可靠性裝置（IMD），慣性開關(guān)，制動可靠性裝置，電池管理系統(tǒng)（AMS）等。以上除了開關(guān)外其余模塊直接控制繼電器開關(guān)串聯(lián)在安全回路中，任何一個模塊被激活均直接斷開安全回路，進而斷開電池箱內(nèi)的直流接觸器，確保賽車無動力輸出。整車控制電源（12V）經(jīng)由為控制系統(tǒng)開關(guān)和驅(qū)動系統(tǒng)開關(guān)為系統(tǒng)供電。在該過程中，組成安全回路的絕緣監(jiān)控和制動可靠性裝置成為難點。絕緣監(jiān)控臨界值應規(guī)則要求需要達到500Ω/V，該裝置需在到達響應值后獨立斷開安全回路。Bender A-ISOMETER ? iso-F1 IR155-3203 或 -3204均符合規(guī)則要求，測試中用外接電阻模擬故障，5次測試中均成功斷開回路。

制動可靠性裝置用于避免制動時有動力輸出，通過霍爾式電流傳感器和接近開關(guān)，獨立采集制動踏板角度和電機電流，當二者同時達到閾值時，模塊動作斷開安全回路。

3 結(jié)論

經(jīng)過對該方案的具體實施，成功完成了符合規(guī)則的電動方程式賽車的電氣系統(tǒng)構(gòu)建，在實際1h的連續(xù)跑動測試過程中：

（1）無意外斷開安全回路狀況。

（2）U盤存儲、儀表、無線模塊均正常工作。

（3）跑動結(jié)束后的絕緣、制動可靠性測試通過。

各個模塊均得到了驗證，其可靠性和穩(wěn)定性均有所保證，方案的可行性得到驗證。但仍存在整車布線雜亂的情況，有待優(yōu)化模塊機械安裝位置。

參考文獻

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[7]李海燕.基于LabVIEW的分布式控制系統(tǒng)研究[D].南京：南京郵電大學，2011.

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1 電氣自動化的，節(jié)能概述

電氣自動化是一門重要的電力學科，與工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，在改善勞動條件和提高勞動生產(chǎn)率、運行成本、工作效率等方面發(fā)揮著重要作用。由于當前電網(wǎng)線路中有大量諧波，從節(jié)能和消除諧波方面考慮，電氣自動化系統(tǒng)應積極利用有源濾波器、無功補償、變壓器等技術(shù)[1]，減少電路傳輸損耗，實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果。

2 電氣工程的節(jié)能設計

2.1 高運行效率

為了提高電氣自動化系統(tǒng)的運行效率，應盡量選擇節(jié)能型的電力設備，通過減少系統(tǒng)損耗、無功補償、均衡負荷等方法，治理電網(wǎng)線路的不平衡電壓，平均分擔導線負荷壓力，不僅可有效提高系統(tǒng)運行效率，并且獲得明顯的節(jié)能效果。例如，在電氣自動系統(tǒng)配電設計時，可合理選取設計參數(shù)和調(diào)整電路負荷，從而提高電氣系統(tǒng)電源設備的綜合利用率和運行效率，直接或者間接地降低電能損耗。

2.2 完善配電設計  [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作物理教學論文和職稱論文的服務，歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]

配電設計應首先考慮電氣自動化系統(tǒng)的適用性，滿足供電設備的穩(wěn)定性、可靠性要求和用電設備的電力負荷容量要求以及電氣設備度對控制方法的要求等。在設計配電系統(tǒng)時，除了要滿足電氣設備和用電設備的運行要求外，還要確保電力系統(tǒng)的可靠、靈活、易控、穩(wěn)定、高效等。其次，重點考慮電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性，第一要確保電氣自動化系統(tǒng)線路具有良好的絕緣性，第二，在設計走線時，應嚴格控制水平導線的絕緣距離，第三，確保導線的動態(tài)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和負荷能力的裕度，保障電氣自動化系統(tǒng)運行中配電設備和用電設備的安全、穩(wěn)定性，同時應做好電氣自動化系統(tǒng)的接地和防雷設計[2]。

3 節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的應用

3.1 加裝有源濾波器

電網(wǎng)線路中的大量諧波易導致電氣自動化系統(tǒng)中的電氣設備出現(xiàn)誤操作，為了提高電氣自動化系統(tǒng)的安全性，可在電氣設計時加裝有源濾波器，消除電網(wǎng)的大量諧波，降低電氣自動化系統(tǒng)的線路損耗。隨著電網(wǎng)線路中各種電氣設備數(shù)量不斷增加，電網(wǎng)線路諧波也不斷增加，這時基波電壓和諧波阻抗電壓易發(fā)生重疊，導致電力系統(tǒng)電壓發(fā)生不同程序畸變，引起電氣設備誤動作。在電氣自動化系統(tǒng)中加裝有源濾波器可有效解決這個問題，有源濾波器使用功率寬、動態(tài)性能好、反應速度快，并且可有效補償電網(wǎng)線路的無功功率，通過有源濾波器過濾電網(wǎng)線路的諧波，有效減少電氣設備的誤操作和誤動作，提高電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果。

3.2 加裝無功補償裝置

在電氣自動化設計中，可適當加裝無功補償裝置，減少電路損耗，確保電網(wǎng)的運行效率和運行質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過加強無功補償裝置補償電網(wǎng)線路的無功功率，應滿足以下要求：其一，根據(jù)電網(wǎng)無功功率情況，設置無功補償裝置的投切參數(shù)物理量，可有效避免無功補償裝置發(fā)生投切震蕩、無功倒送等情況；其二，安裝無功補償裝置時，對電網(wǎng)線路的局部區(qū)域進行就地補償，特別是用電量較大的線路，不僅可保障電網(wǎng)供電質(zhì)量，而且可有效減少電網(wǎng)線路無功功率的長距離傳輸，具有顯著的節(jié)能效果；其三，為了獲得更好地武功補償效果，在選擇無功補償裝置的投切方式時，由于無功補償裝置的分擔方式、投切開關(guān)方式、按編碼分配方式、按比例分配方式等難以達到預期的無功補償效果，因此最好采用具有調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準確、適應面廣等特點的模糊投切方式[3]；其四，在使用無功補償裝置對電網(wǎng)線路進行無功功率補償時，要根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)的具體運行參數(shù)值，如目標功率因數(shù)、配電電壓值、電流負荷等，來合理確定電容器容量。

3.3 優(yōu)化變壓器選擇

為了提高電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果，應優(yōu)化變壓器的選擇，一方面，電氣自動化系統(tǒng)應盡量選擇節(jié)能型變壓器，降低變壓器的有功功率損耗；另一方面，變壓器電氣設計，通過在三相電源上均勻分解單相設備、單相無功功率補償裝置、三相四線制供電等方式，減少電網(wǎng)線路的不平衡負荷，具有良好的節(jié)能效果。

3.4 減少線路傳輸損耗

由于電網(wǎng)線路上有電阻，在電能傳輸過程中不可避免會產(chǎn)生有功功率損耗，雖然這部分損耗不可能完全消除，但是可通過一定措施，最大程度的降低線路損耗。第一，增大導線橫截面積，在確保電氣自動化系統(tǒng)的電氣特性基礎上，適當增加導線橫截面積，降低導線電阻，從而減少線路損耗；第二，合理設計布線路徑，電氣自動化系統(tǒng)設計在導線布線時，應合理設計布線路徑，避免線路過度彎曲，可有效減少導線電阻；第三，減少負荷中心和變壓器之間的距離，縮短供電距離，減少電網(wǎng)線路傳輸電能的功率損耗；第四，為了減少電網(wǎng)線路電能損耗，盡量選擇電導率較小的導線材質(zhì)，提高電網(wǎng)線路的節(jié)能性。

4 結(jié)語  [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作物理教學論文和職稱論文的服務，歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]

在節(jié)能減排的社會大環(huán)境下，電氣自動化節(jié)能設計引起人們的廣泛關(guān)注，結(jié)合電氣自動化系統(tǒng)的運行要求，積極應用多種節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)節(jié)能設計，最大限度地發(fā)揮節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的作用，減少電網(wǎng)損耗，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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篇5

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)也有了翻天覆地的變化，作為電力行業(yè)的重要技術(shù)，電力傳動技術(shù)也日益成熟和發(fā)展了起來，近幾年，電力傳動系統(tǒng)已經(jīng)用嶄新的面貌呈現(xiàn)在大眾眼前，也取得了很好的效果，如今在各式各樣的工業(yè)場所中都可以看見電力傳動系統(tǒng)的身影，本文就從電力傳動系統(tǒng)的控制這一問題入手，重點分析一下在電力傳動系統(tǒng)中應用控制的意義和具體的應用措施，同時介紹一下控制系統(tǒng)的特點和相關(guān)原理。

關(guān)鍵詞：電力傳動系統(tǒng), 控制 , 應用措施 , 應用意義

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：

引言：

隨著控制手段的日益更新和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，智能控制技術(shù)已經(jīng)逐漸在控制行業(yè)中占據(jù)主導地位，相應的大量的智能控制軟件也逐漸取代了常規(guī)的控制軟件，像在生活中經(jīng)常提到的神經(jīng)網(wǎng)絡，模糊控制等都屬于智能控制的范疇。由于智能控制的控制效果很好，很適合應用在電力傳動系統(tǒng)中，因此有必要研究適合電力系統(tǒng)的更簡便，性能更優(yōu)異的智能控制系統(tǒng)。同時，要想將智能控制這一理念成功的應用在電力傳動系統(tǒng)中就必須充分了解智能控制的原理和應用特點，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了一些應用實例，但是這并不普及，還有許多缺陷。因此，在電力系統(tǒng)中應用智能控制系統(tǒng)仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。

電氣控制對象的特點和要求

電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點表現(xiàn)為:

1. 電氣控制系統(tǒng)相對熱機設備而言控制信息采集量小、對象少，操作頻率低，但強調(diào)快速性、準確性;

2. 電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快;同時對抗干擾要求較高。

3. 熱力系統(tǒng)控制處理信息量大，系統(tǒng)復雜，以過程控制為主;電氣控制系統(tǒng)(ECS)主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，聯(lián)鎖保護較多。

因此，機組的電氣系統(tǒng)納入DCS 控制，要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。除了能實現(xiàn)正常起停和運行操作外，尤其要求能夠?qū)崿F(xiàn)實時顯示異常運行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統(tǒng)自動控制在最安全合理的工況下工作。

電氣自動化控制系統(tǒng)的設計

1. 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2. 遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(如Lonworks 總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3. 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡技術(shù)已經(jīng)普遍應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

電力系統(tǒng)中的智能控制

在電力傳動系統(tǒng)中應用智能控制理論已經(jīng)引起了許多學者的研究興趣，專家表示通過智能系統(tǒng)的合理應用很可能將電力系統(tǒng)的控制水平提升一個臺階。目前所使用的交直流傳動系統(tǒng)的控制手段比較成熟，如矢量控制，閉環(huán)控制等都有很好的效果。雖然利用PID控制法可以很容易的完成數(shù)學建模進行傳統(tǒng)的控制，但是可以發(fā)現(xiàn)實際的電力傳動系統(tǒng)并不是穩(wěn)定不變的，電機本身的一些參數(shù)要隨著其工作狀態(tài)的改變而不斷變化，這就為傳統(tǒng)的建?？刂茙砹撕艽蟮睦щy。智能控制便可以很好的解決這一問題，首先智能控制是采取非線性，變結(jié)構(gòu)的模式來進行工作的，它可以很好的克服電力傳動系統(tǒng)的變參數(shù)問題，從而在很大程度上提高電力傳動系統(tǒng)的魯棒性。另外值得注意的是將智能控制應用到電力傳動系統(tǒng)中時要結(jié)合傳統(tǒng)的控制理念共同作用，如果完全排斥傳統(tǒng)控制方法，生搬硬套的直接應用智能控制不但不能發(fā)揮其優(yōu)勢反而會引發(fā)一系列問題，因此在引入這一控制手段時要注意繼承一些傳統(tǒng)的控制理念，做到揚長避短。就拿交流電機為例來說，前面已經(jīng)說到交流電機以往采取矢量控制和閉環(huán)控制，因此在將智能控制引入之一系統(tǒng)中時，應該保留一些矢量控制法和PID控制法，可以將智能能控制作為外環(huán)控制，將一些傳統(tǒng)的控制手段用做內(nèi)環(huán)做輔助控制，這樣新舊相結(jié)合的方法可以將智能控制的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，提高系統(tǒng)的工作效率。這主要是因為內(nèi)環(huán)的控制可以幫助外環(huán)完成采樣工作，提高外環(huán)采樣頻率同時通過內(nèi)環(huán)的控制可以減少外環(huán)的控制誤差。

探討電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC(OIJEforProcess Control)技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131 的頒布，以及Microsoft 的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131 已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。Pc 客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet 技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT 平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet 技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設備維護系統(tǒng)的設計產(chǎn)生直接的影響。相對應的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

參考文獻：

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篇6

論文摘要：城市化的發(fā)展帶動了建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，智能建筑作為現(xiàn)代城市化建設的主要內(nèi)容，其電氣設備運行保護也是值得關(guān)注的問題，電氣保護接地系統(tǒng)應得到廣泛使用，文章就對幾種電氣保護接地系統(tǒng)設計使用進行了分析和探討。

一、現(xiàn)代智能化建筑的幾種接地系統(tǒng)

接地就是將各種設備連接到大地的電氣系統(tǒng)捉中，要求接地的設備主要包括電力設備、通信設備、電子設備、防雷裝置等。接地的目的就是為了維護設備正常有序的運轉(zhuǎn)，電力系統(tǒng)能安全有效，最終保護使用者的人身安全。

（一）工作接地。為了確保每一項電力系統(tǒng)都能正常穩(wěn)定的工作，并得到工作目標，必須將其與大地鏈接，稱為工作接地，變壓器中性點的直接接地或經(jīng)消弧線圈的接地或者防雷設備接地等都是主要的接地項目。每一種工作接地都有自己的功能，例如變壓器的中性點接地，它能保證電氣設備三相系統(tǒng)中相線對地的電壓不變，保證電壓的平衡，有效預防了零序電壓偏移，這對智能建筑電氣來說是十分重要的。變壓器中性點經(jīng)消弧線圈的接地，在接地時有效消除接地短路點的電弧，預防電壓過高，而防雷設備接地就是為了更好的釋放地面的雷電流。

（二）低壓配電系統(tǒng)接地方式。1.TT系統(tǒng)。用電設備一般采取單獨極地接地法，和電源接地沒有電氣上的聯(lián)系。當系統(tǒng)正常運行時，可有效保證用電的安全性，還能提供基準接地電位，這種方法在低壓公共電網(wǎng)供電、接地要求較高的精密電子設備和數(shù)據(jù)處理設備中常常使用。該系統(tǒng)的主要危險來源于其保護接地的靈敏度低，如果接地時電流不足，就無法保證裝置的正常運作，其電氣設備的金屬外殼就會出現(xiàn)危險電位。而將TT系統(tǒng)用放在智能建筑中，就需要大容量的漏電電流保護裝置和電流保護裝置。2.TN-C系統(tǒng)。電氣設備系統(tǒng)的中性線（N線）與保護線（PE線）是二合一的，通稱PEN線，所有可漏電的部分均與PEN線相連。這種系統(tǒng)安裝簡單、方便，安全性高，常用與三相負荷較平衡、單相負荷容量較小的工程中。如果系統(tǒng)出現(xiàn)三相負荷不平衡時，PEN線就會有不穩(wěn)定的電流經(jīng)過，會讓有金屬外殼的設備帶電，也缺少一個準確的電位基準點，所以會影響電子設備和數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性和有效性。TN-C系統(tǒng)的缺陷證明，其不適宜使用在智能建筑中。3.TN-S系統(tǒng)。該系統(tǒng)的中性線（N線）與保護線（PE線）分開，在接地應用中，PE線無不良電流經(jīng)過，看電磁干擾程度、安全性都較高，因此TN-S系統(tǒng)可作為智能建筑接地。4.TN-C-S系統(tǒng)。該系統(tǒng)前半部分是TN-C系統(tǒng)，在配電箱中就成為TN-S系統(tǒng)。因此TN-C-S系統(tǒng)也能成為智能建筑接地系統(tǒng)。 　 二、智能建筑的接地防范措施

（一）交流工作接地。通過電力系統(tǒng)中的某點直接或利用其它電氣設備作為地面的金屬連接，我們通常就認為是接地。工作接地通過設備中性線的接地，按照相關(guān)標準，中性線線應是銅芯絕緣體，即使在高壓工作環(huán)境中，系統(tǒng)中性點的接地方式還是能繼續(xù)保護電氣設備的正常運行，中性點接地有效防治了零序電壓的便宜，保證三相電壓的平衡，這對低電壓系統(tǒng)來說有重要輔助作用，也方便單相電壓的使用。（二）安全保護接地。安全接地是利用那些不帶電的金屬部分進行接地，但要與接地做好良好的金屬連接。例如將建筑物內(nèi)所有的電設備和附近的金屬構(gòu)造物用PE線連接起來，N線和PE線不能連接。在我們當代的智能建筑物中，這種連接非常常見，常用的強電的設備，弱電的設備或非帶點導電設備等都是通過這種方式接地的，以便電氣設備得到更好的保護。如果絕緣體被損壞，但電流直接接觸到人體，就會產(chǎn)生導電，嚴重的電擊會造成人員傷亡甚至更嚴重的問題。但在中性點接地中，接地短路電流經(jīng)過人體后再回到大地，在中性點非直接接地的電力系統(tǒng)中，接地電流就直接進入大地，這會對附近電路的電氣設備造成影響，也很容易導致觸電事故。（三）防雷接地。將雷電引入大地，預防人員或建筑物遭受雷電損害，這就是防雷接地的目的。在智能化的建筑里，大樓內(nèi)的頂板、地板和側(cè)墻都布滿了線路，這些電子設備都有遭受雷電襲擊的危險，所以，防雷接地必須是智能建筑物的接地重點，有必要建立完整、嚴密的防雷結(jié)構(gòu)。在我們?nèi)粘９ぷ髦攸c中的各類防雷接地設置的電阻，通常是根據(jù)落雷的反擊實際情況而定的。防雷設置和電氣設備的工作共同使用一個網(wǎng)絡時，接地電阻必須保證在最小值。（四）屏蔽接地。為了減少外來電磁波侵襲和干擾，預防電子設備因此產(chǎn)生的誤動作或通信質(zhì)量的下降，更為了預防電子設備所產(chǎn)生的高頻能量對外釋放，設計人員需要講線路的濾波器、變壓器的靜電屏蔽層、電纜的屏蔽層、屏蔽室的屏蔽網(wǎng)都進行接地，這就是屏蔽接地。在智能化的建筑物中，電磁的兼容設計尤為重要，所以，設計中必須制定有效的保護措施來確保電氣設備和建筑布線，預防外來的各種干擾。屏蔽就是減少電磁波干擾的最好辦法，例如可將設備外殼與PE線連接；室內(nèi)屏蔽也可多點與PE線連接。

三、結(jié)論

智能建筑的電氣設計，其中接地設計十分關(guān)鍵，它對保護整個建筑電氣設備有積極作用。如今，3A化智能建筑的發(fā)展前景廣闊，在現(xiàn)代智能建筑中可選用TN-S系統(tǒng)，它對電氣的保護效果較好，還能有效防雷、屏蔽接地與防靜電接地，當然還有其它保護接地的系統(tǒng)也值得積極推廣和使用，全面發(fā)揮智能建筑的作用。

參考文獻

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[4]易丹.智能建筑電氣保護接地技術(shù)[J].建筑電氣，2006，10

篇7

【關(guān)鍵詞】建筑電氣；照明；節(jié)電技術(shù)

近些年來我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，生活水平不斷提高，人民變得更加富裕。同時建筑領域的電能消耗快速增加，但也帶來了電能利用不合理的現(xiàn)象。建筑電氣中照明部分占用電耗高達20%左右，而照明電氣設計及照明設備選用不合理都導致耗電性大大提高。特別是在我國沿海地區(qū)，在夏季常常出現(xiàn)用電緊張的情況。就目前建筑照明電氣而言，有必要對其進行分析探討。本文將從節(jié)電設計技術(shù)與節(jié)電設備選用兩個方面進行分析，探討提高民用建筑電氣照明節(jié)電性能的技術(shù)。

一、民用建筑電氣照明節(jié)電設計

在民用建筑電氣照明設計中，要遵守綠色照明的原則。但我國建筑電氣設計往往都是參考發(fā)達國家做法，缺少完善的技術(shù)措施。就目前而言我國在針對節(jié)能方面設計的力度還不夠，尚有較大的提升空間。照明部分在民用建筑電氣耗電量中占有較大比例，而實際中部分照明耗電并是不消耗在有價值的地方。為降低電力能源的無謂消耗，且保證不影響照明的要求下，應當從照明節(jié)電設計進行改進。在實際照明節(jié)電設計中還應當考慮經(jīng)濟費用問題，且不可為節(jié)能節(jié)電而大大增加造價費用。在照明電器節(jié)能設計的同時還要做到照明電器安全有所保障，經(jīng)濟造價合理適當。筆者提出以下幾點技術(shù)措施可用于作為民用建筑電氣照明節(jié)電設計的參考。

1.合理設計照明線路

在民用建筑電氣照明設計中線路的合理布置是決定電耗的重要因素。在線路設計中要按一定規(guī)范要求，保障電器安全的情況下來實行電能的節(jié)約。照明系統(tǒng)的電能消耗并不是全部用于發(fā)光，而是有一部分消耗在電能傳輸?shù)木€路中，此時線路的完善布置能減少線路中的電能消耗。導線材料的選擇對照明線路也起著較為重要的影響，合理的導線材料在降低電能消耗的同時還能滿足發(fā)熱量小的要求以，此來保障供電安全。

1）導線材料選擇

在選用導線時要從節(jié)能、用電安全和經(jīng)濟三個角度綜合考慮。就目前而言，大多數(shù)民用建筑的線路鋪設采用暗敷形式。這種形式可以提高建筑內(nèi)部的整體性，但是同時帶來了不易檢查的缺點。所以在民用建筑線路的鋪設時，要合理選擇導線以避免不必要的返修。在普通電氣設計時，大多數(shù)情況都注重動力負荷方面的計算，而將照明負荷通過相應的經(jīng)驗公式計算得到。但是在就民用建筑照明系統(tǒng)的設計中，應當重視照明負荷計算，將該計算作為選擇導線的重要依據(jù)。不然在選擇導線的時候容易造成導線截面不滿足要求的情況：一旦在選擇導線截面時大幅度超出計算值，會造成材料的浪費而提升工程造價；如果遇到導線截面過小，在遇到較大的電流時，導線容易發(fā)出大量熱量，甚至破壞線路的絕緣而引起火災。如有需要可采用足夠強度的阻燃性PVC管來保護導線，防止導線在外力撞擊中損壞造成漏電事故的發(fā)生。

2）照明線路的優(yōu)化

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，至少有5%的電能損耗發(fā)生在線路中。減少照明線路中的電能消耗是民用建筑電氣照明節(jié)電技術(shù)的重要難題。根據(jù)線路的電阻R=ρ*L/S，它與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。可以通過以下途徑對照明線路進行優(yōu)化：合理選擇布置線路縮短路徑及適當?shù)脑黾訉Ь€的截面積，這兩措施都能減少導線電阻，從而減少導線上的電能消耗。為減少電壓損失，可以在照明電源的設計中采用三相供電系統(tǒng)。在滿足使用的前提下要盡量做到三相負荷的平衡，達到減少電能損耗的目的。

2.優(yōu)化照明控制系統(tǒng)

目前建筑照明的控制方式種類較多，應當針對具體建筑要求要合理選擇，充分利用到不同控制系統(tǒng)的特點。

1）控制方案的選擇

建筑照明的控制可以采用單燈控制、多燈控制，在要求較高的建筑中可以采用樓宇自控制系統(tǒng)或者智能控制系統(tǒng)等。在照明線路設計時，應當對建筑特點進行分析，選用較為合適的控制方案。若建筑分區(qū)較多，可增設必要的照明開關(guān)，方便隨手關(guān)閉不用的照明燈具。比如在建筑樓道中設置延時自動關(guān)閉開關(guān)；在臥室床頭設置可調(diào)節(jié)開關(guān)，在正常使用的范圍內(nèi)，對燈進行調(diào)節(jié)降低用電的消耗；像學校教室、體育館等公共集中場所可以采用控制室集中管理，在人員散場后可以一并關(guān)閉，從而減少相應人力資源；在較高檔的酒店住宅可以采用自動控制系統(tǒng)，根據(jù)對室外室內(nèi)的光線采集分析，適時調(diào)控照明系統(tǒng)，以減少電能消耗。

2）控制設備的優(yōu)化

在建筑電氣設計中，為提高照明線路的可靠性，應當將照明線路與插座線路嚴格的分開。插座線路上使用的電器設備較多將導致負荷加大。相對于插座線路，照明上所連接的為燈具，所需要的負荷恒定且較小。將這兩個線路分開有利于提高照明線路的穩(wěn)定性，從而延長照明燈具的壽命。在將照明線路與插座線路分開的同時還需設置高分斷能力的空氣開關(guān)，這種開關(guān)能較好的保護線路。一旦發(fā)生漏電及過負荷現(xiàn)象，可以自動斷電來保證線路的安全，還能達到節(jié)約電能的作用。

民用建筑電氣照明設計時，要參考按規(guī)范要求選擇適當?shù)恼斩取Ｔ趯嶋H生活中，建筑物中并不是所有地區(qū)都有較高照度的需求，通過控制設備適當?shù)慕档瓦@些地區(qū)的照度，可以減少電能的消耗。比如在較為大型的超市中可以選用一般照明和局部重點照明兩種方式；在地下停車場，可以采用停車位與車道分區(qū)照明控制；普通道路在夜晚時可以采用半夜燈的照明形式。

3.提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

設備在使用時需要消耗電能，功率大的設備消耗的電能自然也大。但是功率又分有功功率和無功功率，有功功率是設備在利用電能時所必要，但是無功功率是設備將電能進行轉(zhuǎn)換時所占有的，降低系統(tǒng)中無功功率可以實現(xiàn)減少額外電能消耗的作用。民用建筑照明系統(tǒng)中存在較多能產(chǎn)生無功功率的設備，這些設備中都具有電感元件。電感元件是一種儲能元件，并不直接參與到電能的消耗中，但是在存儲和釋放電能時還產(chǎn)生一定的損耗。電感元件主要存在于變壓器、鎮(zhèn)流器等設備中。提高功率因數(shù)能將無功功率消耗降低。依靠這個思想，可以通過一定的技術(shù)措施來降低無功功率，提高功率因數(shù)。例如將補償電容器安裝在電感鎮(zhèn)流器回路中，以此來抵消鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)。而在變壓器容量的較低的設計中，變壓器高低側(cè)兩端可以選用集中電容來補償，從而將區(qū)域變電站到用戶處的線路上的無功功率降低。

4.充分利用自然光

在建筑照明設計中應當參考規(guī)范要求，相應國家節(jié)能號召，充分選用綠色照明技術(shù)。在建筑設計時可以增大采光面積，讓更多的自然光能進入室內(nèi)，從而到達節(jié)約電能的目的。自然光能改善居住者的生活方式，必要的光照能保障人體健康。在實際的建筑設計中，可以采用將窗戶面積增大的措施來達到正常的使用需求 。但是對日光有較高要求的建筑中，可以采用主動式導光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由無電照明系統(tǒng)和管道天窗系統(tǒng)組成，首先將自然光中的熱量和對人體不利的光線在采光器中去除，然后通過光導管傳輸?shù)浇ㄖ?。依靠這種技術(shù)可以減少白天照明時間，增加人體必要的日光照射相對于傳統(tǒng)建筑設計中的天窗及采光罩，光照明系統(tǒng)可以將光引導到它所不能達到的建筑位置。這種自然光照明系統(tǒng)可以用于地下停車場，地下通道，高檔酒店等建筑構(gòu)筑物中。

二、民用建筑電照明氣節(jié)電設備選用

為達到民用建筑電氣照明節(jié)電的需求，可以選擇節(jié)能型的照明設備：

1.節(jié)能光源的選擇

由于科學技術(shù)的發(fā)展，如今的民用建筑照明系統(tǒng)中已廣泛采用節(jié)能燈。節(jié)能燈的高效性是照明系統(tǒng)能耗降低的重要因素，下面將介紹其中的兩種節(jié)能燈：

1）熒光燈

相對于傳統(tǒng)的照明燈，熒光燈的能耗較低，同時還具有壽命長的特點。熒光燈的種類很多，主要分為緊湊型熒光燈、直管型熒光燈及T5型熒光燈等。緊湊型熒光燈主適用于裝有設備監(jiān)控的房間，而直管型熒光燈主要適用于臥室、普通房間等。T5熒光燈時近些年被廣泛應用的熒光燈，相比于前兩者，它的優(yōu)點更加突出。由于加工技術(shù)的進步，該熒光燈管徑只有16mm。與傳統(tǒng)的熒光燈相比，它可以做到減少存儲運輸?shù)某杀?。在相同的光通量時，T5具有更低的電能消耗，能節(jié)約將近20%的電能。

2）HID燈

HID是指通過激活高強度氣體放電來達到發(fā)光的燈。HID燈主要種類有鈉燈和金屬鹵化物燈。由于采用的是高強度氣體放電技術(shù)，所以HID燈具有亮度高、使用壽命長、消耗電能少及不容易結(jié)銹等特點。因其突出的高亮度，被廣泛用于是室外，例如廣場公園、碼頭、火車站等公共場所。

由于科學技術(shù)的發(fā)展，以鈉燈為代表的HID燈正在被逐步推廣。鈉燈主要分為高壓、低壓兩種。相比于傳統(tǒng)白熾燈，鈉燈的亮度是其8倍以上，且在正常使用中壽命長達1萬小時以上，這些特點都是白熾燈所不能及的。因鈉燈具有高效地將電能轉(zhuǎn)換為光能的能力，所以再節(jié)能方面也比較突出。

2.結(jié)合光源情況選擇相應的燈具

光源是民用建筑照明系統(tǒng)中主要耗電因數(shù)，而燈具是配套于燈源決定其能耗的次要因數(shù)。燈具的作用是將光源在物理原理下再次分布。選擇較好的燈源將更有利于節(jié)能。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示燈具選擇不合理將間接導致電能消耗增加25%以上，選擇合理的燈具將提高光源的利用率從而達到節(jié)能地目的。在建筑照明系統(tǒng)設計中應當按照規(guī)范要求進行必要的計算，結(jié)合建筑性質(zhì)的不同來推算房間及其裝修后的反射系數(shù)，從而作為燈具選擇的重要依據(jù)。在民用建筑照明燈具布置時一般采用非對稱的布置方式，這種方式可將反射眩光降低，減少人在房間中的眩暈感。合適的燈具能將燈源充分發(fā)揮，將其反射到所需要的位置，在減少光不必要的損失時到達節(jié)能地效果。

3.采用新型光纖維技術(shù)

在民用建筑照明系統(tǒng)中可以采用光纖維照明技術(shù)，適合于地下室等自然光不然進入的場所。該技術(shù)一般分為兩個部分：第一部分是安置在室外的自然光收集系統(tǒng)，通個這個收集系統(tǒng)可以就室外的自然光收集。第二個部分為光線傳導系統(tǒng)，通個這個系統(tǒng)可以將自然光傳遞到室內(nèi)。光纖維技術(shù)最大特點是不消耗電能，從本質(zhì)上減少電能的消耗。

總結(jié)：

在建筑電氣系統(tǒng)中，照明系統(tǒng)所消耗的電能較高。就目前我國民用建筑照明系統(tǒng)的狀況，進行照明節(jié)電技術(shù)的推廣是很有必要的。按照國家相關(guān)規(guī)范要求，通過照明系統(tǒng)的合理設計及照明設備的合理選擇，將有利于提高照明系統(tǒng)的節(jié)能性。

參考文獻：

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[3]高晉峰.論民用建筑工程照明設計中的節(jié)能[期刊論文]智能建筑電氣技術(shù)，2010（4）

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[5]文桂萍.建筑電氣照明節(jié)能設計的探討[期刊論文].四川建筑科學研究，2007，33（6）

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[7]巴圖孟克.電氣節(jié)能設計需關(guān)注的幾個問題[期刊論文].中國高新技術(shù)企業(yè)，2007（6）

篇8

關(guān)鍵詞 溫度控制器；濕度調(diào)節(jié)器

中圖分類號 TP273 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)101-0161-01

我公司在檢修冰箱方面以前一直都是采用蒸汽采暖的方式對冰箱試驗間進行加熱以滿足冰箱試驗的工況需要，但是蒸汽采暖無論是從節(jié)能、可控性、穩(wěn)定性都有很多的弊病。

本人根據(jù)幾年來對空調(diào)機組性能試驗工況的工藝設計及實踐和對冰箱性能試驗工況要求的研究學習，設計實施了一套簡單的餐車冰箱試驗工況自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。目的是為了穩(wěn)定試驗工況，通過試驗工況的穩(wěn)定提高檢修餐車冰箱的各種性能試驗的準確性以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)《鐵標TB/T 2041-97鐵路餐車電冰箱型式及技術(shù)條件》和《TB 2042-97鐵路餐車電冰箱試驗方法》的要求，模擬冰箱試驗的工況，為技術(shù)人員提供分析問題的穩(wěn)定的工況依據(jù)，以提高出廠冰箱的產(chǎn)品質(zhì)量。本論文即針對溫濕度工況系統(tǒng)作主要的研究，從而建立起實驗與實踐的橋梁。

《TB 2042-97鐵路餐車電冰箱試驗方法》對冰箱試驗的工況作了如下要求：

1）溫度。①測試儲藏溫度時環(huán)境溫度33℃～45℃；②測試能量消耗時環(huán)境溫度35℃±1℃；③所有其他試驗按試驗要求的規(guī)定溫度進行。

2）濕度。除非另有規(guī)定相對濕度應保持在45%～75%之間。

另外，根據(jù)25K型客車A4修規(guī)程8.2.1.2中第4項冰箱性能試驗須符合電冰箱處于自動控制狀態(tài)，箱內(nèi)溫度應能從（43±2）℃降至-5℃。這就說明為了滿足該實驗要求環(huán)境溫度要在盡量短的時間內(nèi)能夠達到（43±2）℃。

1 實驗室簡介

本設計的實驗室主要是一間54平米的房間，墻上安裝兩臺軸流風機（對開式保溫門），軸流風機是為了在試驗后通過空氣的快速流動來使試驗間迅速降溫以便于操作者能夠節(jié)省等待時間。

試驗間安裝了兩臺18Kw的電加熱器和一臺3 Kw的電加濕器。

這套系統(tǒng)采用歐姆龍溫度控制器、濕度控制器相結(jié)合的方法，對實驗間內(nèi)冰箱運行的溫、濕度工況進行調(diào)節(jié)。使列車冰箱能夠在穩(wěn)定的工況下運行及完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及對實驗工況的適時監(jiān)測等。實驗結(jié)束后可以通過打開實驗室門和啟動軸流風機迅速的把熱量散發(fā)掉以節(jié)省等待時間。

2 實驗硬件的設計

本設計是在廠房現(xiàn)有的條件下增加用兩臺管式電加熱器和一臺特制的電加濕器。

2.1 電加熱器設計

電加熱器采用1.5 mm厚鋼板焊接的加熱箱，為了提高加熱管的散熱效果，在箱體的后面裝了三臺小軸流風機，加熱管與通風機之間用鋼板隔開使得空氣由通風機外進入電熱器箱內(nèi)通過加熱管加熱以后成型流出電熱箱，以確保電加熱管都能夠充分的散熱，通過輕微的空氣流動實現(xiàn)整個房間的溫度平衡，經(jīng)過實際試驗我們測定了一個小時左右的時間就可以將試驗間的溫度從25℃升高到35℃。應該說從時間上可以滿足試驗要求，利用蒸汽升溫有著嚴重的缺點就是無法使試驗工況穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)，且每天的蒸汽費用也比較高。而利用電采暖可以有效的控制試驗間內(nèi)的溫度，使得冰箱性能試驗更加真實，更能夠準確的測出冰箱的性能。

2.2 電加濕器設計

電加濕器就是根據(jù)溫水箱的原理設計的，最開始選擇的是在商場里面買的負離子加濕器，由于功率小、加上工作環(huán)境的原因最終沒有采用，而且鑒于試驗間的實際情況我們選擇了自行制作加濕器的方案。首先在進入加濕器之前的管路上加了一個球閥以便于維修加濕器，用不銹鋼浮球控制加濕器內(nèi)的水量，水箱根據(jù)連通器的原理設計成冷水和熱水兩個水腔，浮球在冷水腔內(nèi)控制液位并負責加濕器的缺水控制，水箱上面開了一條蒸汽出口，使得加熱后的水蒸汽可以飄到外面給房間加濕。

3 電氣系統(tǒng)設計

3.1 總開關(guān)的啟、?？刂?/p>

控制柜內(nèi)設三個主空斷，一個控制部分的空斷，用來對兩臺加熱器、一臺加濕器和電氣部分的控制，采用分路控制便于

維修。

3.2 溫度調(diào)節(jié)控制設計

根據(jù)試驗間內(nèi)PT100溫度傳感器來檢測試驗間內(nèi)的溫度?？刂乒駜?nèi)選用的是歐姆龍E5AZ型溫度控制器，借鑒于列車空調(diào)電氣原理中自動控制部分來設計的。啟動電源后溫度的調(diào)節(jié)主要靠溫度控制器針對傳感器傳回的信號控制兩個接觸器的吸合與斷開來啟動或者停止電熱器的工作從而達到自動調(diào)節(jié)試驗間內(nèi)的溫度的目的。

通風機采用的是斷電延時設計，這種設計主要是為了在電加熱管停止加熱的時候通風機必須海的運行及分鐘以保證加熱管迅速散熱。

3.3 濕度調(diào)節(jié)控制設計

根據(jù)試驗間內(nèi)濕度傳感器來檢測試驗間內(nèi)的濕度?？刂乒駜?nèi)選用的是AXDFGR型濕度控制器，也是借鑒于列車空調(diào)電氣原理中自動控制部分來設計的。啟動電源后濕度的調(diào)節(jié)主要靠濕度控制器針對傳感器傳回的信號控制接觸器的吸合與斷開來啟動或者停止電加濕器的工作從而達到自動調(diào)節(jié)試驗間內(nèi)的濕度的目的。

3.4 試驗完后的散熱考慮

當試驗結(jié)束以后，為了使操作者能夠盡快地進行下一步作業(yè)，我們設計了兩臺軸流風機，通過合上空斷使得通風機運轉(zhuǎn)來將試驗間內(nèi)的空氣流動使得試驗間內(nèi)的溫度盡快地下降節(jié)省了等待的時間，使得整個試驗增加了人性化的一面。

通過電氣控制實現(xiàn)了對試驗間內(nèi)溫、濕度的調(diào)節(jié)控制，使得冰箱性能試驗更加真實、準確、精密、快捷、可靠?？梢怨?jié)省很多的時間、人力和能源。

工況調(diào)節(jié)系統(tǒng)流程圖如下：

4 結(jié)束語

鑒于當時公司蒸汽采暖達不到試驗的要求，設計初衷只是對溫、濕度進行自動控制，本人做了工況控制系統(tǒng)的工作，而且實現(xiàn)了自動控制的方式，提高了冰箱試驗工況系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過穩(wěn)定的工況提高了試驗結(jié)果的真實可靠性從而確保檢修冰箱的產(chǎn)品質(zhì)量，自使用以來比以前有了很大改觀。

為了減少操作者在試驗過程中頻繁的進出試驗間確保工況的穩(wěn)定，冰箱壓縮機電流的檢測、冰箱工作時間的測定、冰箱的冷卻速度和冰箱的工作系數(shù)等工作因為后來筆者的工作調(diào)動，這些后續(xù)工作被中斷，但是也為以后車間完善試驗設備奠定了基礎。

參考文獻

篇9

關(guān)鍵詞：節(jié)能設計；民用建筑；功率因數(shù)

中圖分類號： TU201.5 文獻標識碼： A 文章編號：

1 民用建筑電氣節(jié)能設計的原則

1.1 節(jié)能性

節(jié)能性是民用建筑電氣節(jié)能設計工作的核心所在，必須要遵守節(jié)能性原則，采取具體節(jié)能措施，如電氣設備自身的電能消耗、傳輸線路上的電能消耗等，以推動工作的順利展開與完成。

1.2 經(jīng)濟實用性

開展民用建筑電氣節(jié)能設計工作時，應經(jīng)濟效益為基礎，符合實際的需求。不能因為節(jié)能而采用各種高端技術(shù)或者是高端材料，增加運行成本費用，造成人們難以負擔的局面。所以，在設計時應衡量增加的投資能否在有限的時間內(nèi)進行回收，貫徹落實民用建筑電氣節(jié)能設計的經(jīng)濟實用性原則。

2 配電系統(tǒng)的節(jié)能

2.1 合理選用變壓器

民用建筑應按照負荷實際情況合理選擇變壓器容量和投切方式。如果容量選擇過小，會容易導致負荷運行，增加損耗；對于負荷系數(shù)長期偏低的變壓器，應選擇容量較小的，因為如果變壓器選擇容量過大，不能使其得到充分利用，會使得變壓器長期處于低于經(jīng)濟運行的負荷率，造成有功損耗增加。當容量大并需要選用多臺變壓器時，在合理分配負荷的條件下，盡量減少變壓器的臺數(shù)，選用大容量的變壓器，也可在負荷低時切除一臺或采用在負荷變化自動調(diào)整運行臺數(shù)的裝置。在設計配電系統(tǒng)中，為了保證變壓器在最佳負荷狀態(tài)運行，應根據(jù)計算負荷，合理選配變壓器容量，使其負荷率不應低于30%，并且在70%~80%的容量范圍內(nèi)工作。

2.2 線路節(jié)能設計

由于工程中的線路長而復雜交錯，使得線路上的總有功損耗很大，而線路的電流是一定的，為了降低線路損耗，只能使線路電阻盡可能小。由線路電阻公式R=ρ×L/S(式中：ρ為電導率；L為導線長度；S為導線截面積)中可以得出：減少線路的損耗可以從這三方面入手。首先，應選用電導率ρ較小的材質(zhì)作導線，其中銅芯最佳。其次，盡量減少導線長度L。在工程設計中，線路盡可能走直線，少走彎路，減少導線、電纜的長度。配電室或配電箱應位于負荷中心，低壓線路的供電半徑應小于100m，密集負荷地區(qū)供電半徑應在150m的范圍內(nèi)，小負荷地區(qū)供電半徑不應超過250m，這樣可以縮短供電距離，從而達到降低線路損耗的目的。由于民用建筑是以空調(diào)用電為主，所以民用建筑的負荷中心一般是在空調(diào)主機附近，而在大型的公共建筑電氣工程設計中，變配電室的位置應靠近電氣豎井，以減少電纜的敷設長度。最后，應適當增大導線截面S，對于較長線路的設計，在已滿足載流量及其他相關(guān)要求上，在導線、電纜截面的選擇上，應選擇往上加大一級截面的導線和電纜，以延長導線的使用壽命，進一步降低線路的損耗，降低火災發(fā)生的風險。

2.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)是由負荷的性質(zhì)和有功功率的比例所決定的，在電力輸送過程中，傳輸?shù)挠泄β适枪潭ú蛔兊臄?shù)值，由于電氣系統(tǒng)的用電設備，如電動機、變壓器、線路以及氣體放電燈中的整流器都具電感，使線路產(chǎn)生滯后的無功功率。對于感抗產(chǎn)生的滯后無功功率，需要從系統(tǒng)中引入超前的無功功率來進行補償，提高功率因數(shù)。無功功率從系統(tǒng)經(jīng)高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O備，在線路上就產(chǎn)生了功率損耗。所以在供配電系統(tǒng)設計中，應盡量提高功率因數(shù)，以減少無功功率造成的電能損耗。在低壓系統(tǒng)設計中，民用建筑內(nèi)其他的無功功率主要在變電所內(nèi)采用集中補償，并多采用自動無功功率補償加固定補償方式。對于供電點較遠且無功功率較大的電動機，一般在55kW 以上的電機采用就地補償，這樣可以減少線路上的無功傳輸損耗，有效地節(jié)約線路輸送的有功功率，以達到節(jié)能的目的。其次，提高設備的自然功率因數(shù)，可以降低對超前的無功功率的需求。如果功率因數(shù)由0.7 提高到0.9時，線路損耗一般可以減少40%。通過采用功率因數(shù)較高的同步電動機，熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器。設計中我們還可以對靜電電容器進行無功補償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流可以和用電設備的滯后無功電流相抵消，從而將無功電流控制在限定的范圍內(nèi)，以實現(xiàn)降低整體無功電流數(shù)量、提高功率因數(shù)的目標。

3 照明用電的節(jié)能設計

民用建筑的照明用電量大而且面積廣，所以在照明上進行節(jié)能設計應十分有效。在照明節(jié)能設計中，除了要滿足照度、光色、顯色指數(shù)外，應對自然采光，改善環(huán)境的反射條件進行充分利用，推廣應用新光源和改進照明燈具的控制方式，提高節(jié)能效率。

3.1合理選用照明設備及附件

盡可能選擇那些使用方便、發(fā)熱與發(fā)光效率高、能耗比較低、性價比相對較高的設備。一般情況下，采用緊湊型熒光燈比白熾燈省電約75% ；T8熒光燈管比T12省電約10%；高壓鈉燈、金屬鹵化物燈比高壓汞燈省電約60%―70%。這通常會視安裝的高度而定，在燈具懸掛較高的場所照明，適合采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈，除了特殊情況外，一般都不會采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈。在燈具懸掛較低的場所的照明，則適合采用熒光燈，除一些特殊功能建筑物外，一般不會使用普通白熾燈，合理使用電子鎮(zhèn)流器，可以在極大程度上達到節(jié)能的目的。

3.2改善照明器的控制方式

應根據(jù)民用建筑的具體情況來對照明器的控制方式進行調(diào)整，根據(jù)各房間的用途特點和要求來進行控制。面積較小的房間宜采用一燈一控或二燈一控的方式；面積較大的房間可采用多燈一控的方式，但每個開關(guān)控制的燈數(shù)應在合理的數(shù)量。對于建筑內(nèi)的樓梯間、走廊等公共通道，宜采用紅外探測器加光控或聲控加光控的節(jié)能自熄開關(guān)，合理控制設備運行時間，降低不必要能源損耗；對于宴會廳、體育場、候機廳等公共場所的照明，可根據(jù)實際使用狀況設置調(diào)光控制系統(tǒng)；對于天然采光不足區(qū)域，應采用光電控制的自動調(diào)光裝置以隨天然光的變化而自動地調(diào)節(jié)電器照明的強弱，確保室內(nèi)照明光線穩(wěn)定。

4 電動機節(jié)能設計

電動機損耗的主要是通過提高電動機的工作效率和功率因數(shù)來降低的。在正常的工作狀態(tài)時，電機設備運行的負載通常會比設計值低得多，很多時候風機和水泵都是輕載運行，從而使整個系統(tǒng)能源利用率低，造成嚴重的能源浪費。為了提高電動機輕載時的效率，可采用變頻調(diào)速控制電動機，使其在負載率變化時自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負載變化相適應，提高在輕載時電動機的工作效率，從而節(jié)約能源。另一方面，由于電機一直處于長期高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這會造成機械磨損很大，增加了設備維護費用。此時，應當采取新型的智能化節(jié)電設備，利用計算機模糊控制理論和變頻技術(shù)，跟蹤記錄設備負荷的狀態(tài)，對風機的風量進行合理的調(diào)整，以最大限度的節(jié)約電能消耗。

5 結(jié)語

節(jié)能與老百姓的日常生活和國家、社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。電氣節(jié)能貫穿于整個民用建筑工程的全過程，電氣設計人員要遵循安全性、可靠性、經(jīng)濟性及節(jié)能性的原則，合理比較并選擇可行性強的設計方案，盡可能做到既節(jié)能降耗又降低投資成本，提高資源的合理利用率，以實現(xiàn)節(jié)能減排、經(jīng)濟效益和社會效益最大化的目標。

參考文獻：

篇10

關(guān)鍵詞:棒材 計數(shù) 圖像

棒材自動計數(shù)分隔一直是未能徹底解決的問題,目前我國棒材生產(chǎn)企業(yè)普遍采用人工計數(shù)方法。該方法勞動強度大,工作效率低,系統(tǒng)生產(chǎn)能力有限,而且準確性難以保證。針對這種情況,我們想通過采用現(xiàn)代化手段和技術(shù)創(chuàng)新,能否開發(fā)出適合我國鋼鐵企業(yè)的棒材自動計數(shù)系統(tǒng),以有效提高勞動生產(chǎn)率,把工人從繁重的體力勞動和惡劣環(huán)境中解放出來,力求為企業(yè)提供高科技設備,現(xiàn)從以下方面論證自動計數(shù)系統(tǒng)可行性。

針對軋鋼廠棒材生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀,為了實現(xiàn)標準化打捆包裝要求,我們希望利用綜合圖像識別、機械系統(tǒng)、光電檢測和控制技術(shù),實現(xiàn)棒材生產(chǎn)線計數(shù)定支環(huán)節(jié)機械化和自動化操作。

軋鋼廠中,生產(chǎn)線上的棒材在進行打捆包裝之前需要計數(shù),每種規(guī)格的每捆數(shù)量是不同的,計數(shù)必須按不同規(guī)格的棒材要求在線完成。當棒材從傳輸輥道上移送到計數(shù)鏈條臺架上時,有重疊和交叉現(xiàn)象,尤其是對φ6mm～φ14mm小規(guī)模棒材更是如此,這就使棒材的分離工作難度增加,也給計數(shù)工作帶來了一定的誤差。所以需要特定的執(zhí)行機構(gòu)對棒材進行處理。下面淺談一下棒材自動計數(shù)系統(tǒng)的思路和原理。

棒材在線自動計數(shù)分隔系統(tǒng)可由振動裝置、阻擋振動平鋪振動裝置、光電計數(shù)、分離裝置、圖像處理和控制系統(tǒng)幾部分組成,如圖1所示。

圖像處理系統(tǒng)包括軟件和硬件部分,通過對棒材分散程度進行辨別確定是否符合平鋪前要求。振動裝置用來振動直徑較小的多層棒材的情況。棒材阻擋振動平鋪裝置是一個齒臂結(jié)構(gòu),其上有主齒臂和副齒臂,可以調(diào)整齒形的大小。光電計數(shù)利用光纖傳感器檢測棒材通過,可編程控制器進行計數(shù)累加?？刂葡到y(tǒng)以目前在工業(yè)現(xiàn)場應用。

圖1 棒材在線自動計數(shù)分隔系統(tǒng)的組成

阻擋振動平鋪裝置是本系統(tǒng)的一個最重要的組件,安裝在二段傳送鏈之間的軋道上。該裝置為一個齒臂機構(gòu)放在一個振動平臺上,上有主齒臂和副齒臂,可以調(diào)節(jié)齒的大小,該裝置結(jié)構(gòu)簡單,并且具有振動功能,能夠適應現(xiàn)場復雜狀況,不會出現(xiàn)堵死現(xiàn)象。此機構(gòu)在擋住棒材的同時,又進行圖像處理的計數(shù)。當計數(shù)值超過設定值時,齒臂機構(gòu)升起,對棒材進行平鋪處理,只有實現(xiàn)了平鋪,后面的光電計數(shù)裝置才有意義。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

設計齒臂時,應考慮以下因素:

(1)齒臂的數(shù)量不宜過多或過少。齒臂安置過多,會使整個系統(tǒng)龐大、笨重,并且增加制造成本造成浪費。(2)將齒臂安裝在棒線材平鋪于傳送鏈條上時撓度最大的位置（即兩鏈條的中間處）,以減少棒材可能出現(xiàn)交叉情況的點,同時,也便于安裝。(3)齒形設計。齒的深度應保證棒線材落如齒槽后,高點與齒的上表面在同一水平面上,以減小下滑棒材與齒臂間的摩擦系數(shù),便于棒材滑落。齒槽間距過窄可能導致計數(shù)分離環(huán)節(jié)的分離手無法準確開要分離的棒材,因此,最小齒間距應足夠?qū)挕?4)為了滿足不同直徑棒材批量生產(chǎn)的需要將齒槽寬設計成可調(diào)整,可以有效降低系統(tǒng)的生產(chǎn)、安裝成本,并避免由于拆換齒臂造成的生產(chǎn)效率降低。

分離裝置是系統(tǒng)重要的執(zhí)行機構(gòu),是實現(xiàn)棒材自動分離的關(guān)鍵設備,也是機械系統(tǒng)設計的另一個重點和難點。

分離系統(tǒng)可以采用汽缸裝置組成。當計數(shù)值達到定支數(shù)時,可編程控制器發(fā)出信號,鏈條停止運動,分離系汽缸升起,以擋住后面的棒材,鏈條運動,把棒材自動分離開來,而前面的棒材由傳送鏈輸送到收集槽中,進行捆扎打包。

圖像采集區(qū):齒臂正上方即為圖像采集區(qū)。當傳送鏈將棒材運送致齒臂上方時,齒臂前端的擋板將阻礙棒線材繼續(xù)向前運動,從而使棒材處于圖像采集區(qū),便于攝像頭準確采集棒線材端面圖像。

振動平鋪:當圖像處理計數(shù)裝置記錄的棒材數(shù)目超過設定值時,齒臂將緩慢傾斜至臨界角度,使齒臂上棒材分為兩部分。一部分將落入臂齒;另一部分將沿傾斜的臂齒滑下。

本論文在分析現(xiàn)有棒材計數(shù)方法的基礎上,對比國內(nèi)外目前同類棒材自動計數(shù)方法,提出了一種利用圖像處理和識別技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)線上棒材自動計數(shù)的新方法,對于小直徑棒材,圖像處理方法顯示出其優(yōu)越性;提出了一種棒材在線自動計數(shù)分隔方法,包括機械系統(tǒng)、圖像處理、光電檢測以及控制系統(tǒng),為棒材計數(shù)開辟了一條新途徑;結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,設計了一套機械系統(tǒng)包括振動裝置、阻擋振動平鋪裝置、分離裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)棒材的平鋪和分離,并分析了振動模型的運動仿真,為棒材在線自動計數(shù)分隔系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎;通信的可靠實現(xiàn)是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵。本論文中,從軟、硬件兩方面給出了PLC與變頻器通信設計方案和具體實現(xiàn)。該種通信設計經(jīng)濟實用,實現(xiàn)方便。

棒材在線計數(shù)分隔是一個非常復雜的系統(tǒng),本文的計數(shù)方案是基于現(xiàn)有的圖像處理技術(shù),充分考慮了現(xiàn)場因素對系統(tǒng)的影響,具有很強的實用價值。

參考文獻

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