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電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新分析:船閘電氣自動化設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新探討
摘要：在電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展下，人們的生活方式、生活水平都得到了極大的改善，同時也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)，同時引進(jìn)先進(jìn)的電氣設(shè)備，加上自主研究船閘自動化技術(shù)，使得我國船閘自動化水平得到了巨大的發(fā)展。該文探討了電氣自動化在船閘工程中的應(yīng)用，技術(shù)改造與技術(shù)創(chuàng)新等主要幾個部分。
關(guān)鍵詞：船閘電氣自動化；設(shè)備改造；技術(shù)創(chuàng)新
電氣自動化的全稱是電氣工程及其自動化，屬于電氣工程當(dāng)中的一個組成部分，當(dāng)前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了各行各業(yè)中，如家電電路設(shè)計、工業(yè)生產(chǎn)，航海事業(yè)、航天事業(yè)等等。在電氣自動化技術(shù)的發(fā)展下，人們的生活方式、生活水平都得到了極大的改善，同時也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
1船閘工程中電氣自動化的應(yīng)用
1.1船閘工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前來說，船閘是應(yīng)用最廣的通航建筑物，它可以保障船舶的順利航行。我國通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)，同時引進(jìn)先進(jìn)的電氣設(shè)備，加上自主研究船閘自動化技術(shù)，使得我國船閘自動化水平得到了巨大的發(fā)展。在船閘電氣自動化的領(lǐng)域內(nèi)，我國自主研制出了一些高性能開關(guān)、自動跟蹤控制裝置等等。我國的同步控制技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了從繼電器控制技術(shù)到PLC、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的飛躍，尤其是在葛洲壩船閘技術(shù)改造方面，取得了突出成績，極大地提高了葛洲壩船閘的自動化水平。
1.2存在問題及解決策略
雖然我國船閘的控制技術(shù)不斷發(fā)展，目前已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步，但是我國的控制技術(shù)水平還是相當(dāng)有限的，這阻礙了我國船閘工程電氣自動化技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展。因此我們在學(xué)習(xí)外國先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的同時，還要提高自主創(chuàng)新的能力，從而不斷提高、發(fā)展我國船閘工程的控制技術(shù)。于此同時也必須要注意對船閘工程的其他方面，例如傳感、檢修、管理等技術(shù)的研究與改進(jìn)，不斷提高我國船閘工程的電氣自動化水平。
2三輪技術(shù)改造與自動化特征
以葛洲壩船閘電氣自動化設(shè)備改造升級工程為例，探討船閘電氣自動化設(shè)備改造與技術(shù)創(chuàng)新。2.1電氣設(shè)備的整修、整改船閘電氣自動化設(shè)備的技術(shù)改造與升級大致上經(jīng)歷了3個階段：依次為爭端改造階段、設(shè)備更新階段和系統(tǒng)技術(shù)升級階段。船閘運(yùn)行初期，并不十分順利，而是經(jīng)歷了一段很長的時間，然后進(jìn)入到較為順利的過渡期。但是過渡期并不是設(shè)備維修的好時期，電氣設(shè)備的問題往往具有隱蔽性、分散性和延時性，并且該階段電氣設(shè)備的整改維修所涉及范圍較廣，反復(fù)次數(shù)多，時間長，整修整改也難以達(dá)到零缺陷的效果，因此該時期將提高電氣設(shè)備的性能作為主要工作目標(biāo)，暫停無法正常實(shí)現(xiàn)的控制功能開發(fā)和實(shí)現(xiàn)，通過系統(tǒng)的簡化來提高設(shè)備的性。
2.2船閘運(yùn)行設(shè)備三輪改造及其自動化技術(shù)特征
2.2.1首次改造
首次改造于1983年開始，歷時約10年。在這段時期，船閘運(yùn)管單位在持續(xù)處置設(shè)備缺陷的同時，加大力度進(jìn)行了一些列的電氣設(shè)備技術(shù)改造，通過技術(shù)攻關(guān)、自行研制或者內(nèi)外合作等方式取得了較大的突破，如開發(fā)應(yīng)用高性能專用行程開關(guān)、研制活動橋控制系統(tǒng)及自動跟蹤同步控制裝置等等。在該輪改造中，將改善船閘運(yùn)行狀況、提高船閘運(yùn)行期間的使用效率作為了重點(diǎn)，在確保電氣設(shè)備基本控制功能的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化了其安全性、穩(wěn)定性的改造，取得了可惜的成果。
2.2.2第二輪改造
從20世紀(jì)90年代開始，電氣自動化設(shè)備改造快速發(fā)展，在15年的時間里，船閘電氣自動化設(shè)備改造和技術(shù)創(chuàng)新在工業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展下獲得了飛速的發(fā)展。在控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)等方面不斷涌現(xiàn)出了新的科技產(chǎn)品，這為船閘電氣自動化設(shè)備改造創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件，同時船閘運(yùn)管單位也大力發(fā)展自身優(yōu)勢，在新技術(shù)上不斷探索與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了船閘電控系統(tǒng)上質(zhì)的飛躍，安全性、性與易維護(hù)性更加優(yōu)越，也為行業(yè)發(fā)展中同類技術(shù)改革積累了經(jīng)驗。
2.2.3第三輪改造
電氣自動化設(shè)備第三輪改造開始于2010年，葛洲壩船閘計算機(jī)控制系統(tǒng)整體改造工程是其中具代表性的工程，改造工程的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)3座船閘的統(tǒng)一控制管理。在船閘的改造工程中，借鑒20多年來的技術(shù)改造經(jīng)驗及科研成果，融合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、大規(guī)模PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3座船閘現(xiàn)場傳感裝置、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控以及廣播系統(tǒng)的升級改造。正式投運(yùn)后，葛洲壩船閘自動化控制水平明顯超過了三峽船閘。通過升級改造，不僅實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在不間斷運(yùn)行性能上的突破，同時也實(shí)現(xiàn)了傳感器技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。
3主要技術(shù)創(chuàng)新及成果
在葛洲壩船閘電氣自動化改造升級中，可將改造升級路線進(jìn)行分類，大致分為4個方面：電氣拖動及調(diào)速技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與船閘控制。3.1船閘電氣拖動及調(diào)速技術(shù)
3.1.1船閘人字門啟閉機(jī)
1號船閘人字門控制系統(tǒng)采用的是滑差電機(jī)拖動，調(diào)速為調(diào)速，由于受到“超灌超泄”情況的影響，導(dǎo)致滑差電機(jī)往往處在零負(fù)載或者低負(fù)荷工況，以至于出現(xiàn)時空，無法穩(wěn)定運(yùn)行，造成安全隱患，為此在1997年將其進(jìn)行改造升級，采用了雙速鼠籠式電動機(jī)。2號與3號船閘人字門控制系統(tǒng)均采用的是雙速鼠籠式電動機(jī)拖動，可實(shí)現(xiàn)變極調(diào)速，進(jìn)而確保了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和四連桿啟閉機(jī)機(jī)械特是相吻合的，但是在電氣保護(hù)不完善、電機(jī)額定功率余度偏大的影響下，系統(tǒng)的安全性存在較大的隱患。為滿足運(yùn)行的需求，于2011年將3座船閘人字門電機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，改造后有效地消除了電機(jī)啟動期間、電機(jī)變速過程中對機(jī)械設(shè)備造成的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命；同時，經(jīng)的過載保護(hù)整定改造使得電機(jī)功能偏大的威脅大大降低。
3.1.2活動橋啟閉機(jī)
船閘活動橋采用的是滑差電機(jī)拖動，最初采用開環(huán)控制，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)其無法實(shí)現(xiàn)與電氣的同步運(yùn)行，因此對此加以改造，通過增加光電碼盤式高度/高差檢測裝置、伺服電機(jī)，有效地改善了同步性，并實(shí)現(xiàn)了同步跟蹤。此后，針對閉環(huán)跟蹤調(diào)速系統(tǒng)做出了改造，通過旋轉(zhuǎn)編碼器與單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用大大地提高了系統(tǒng)的性、易維護(hù)性。同時，通過PLC技術(shù)與變頻器的應(yīng)用也顯著地提升了系統(tǒng)的性、可維修性。
3.2控制技術(shù)
船閘控制技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與演變都與工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)具有密切的關(guān)系，經(jīng)歷了繼電器控制技術(shù)-晶體管集成電路控制-小規(guī)模PLC控制-大規(guī)模PLC控制-計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的升級改造，在不斷地改造升級中，系統(tǒng)的安全性、可維修性、易維護(hù)性、人機(jī)交互性都得以實(shí)現(xiàn)，并不斷地提升。
3.3傳感技術(shù)
船閘電氣自動化中傳感器具有十分重要的作用，傳感器性能好壞直接影響著自動控制的安全與穩(wěn)定，以及船閘的運(yùn)行效率。因此，一直以來針對船閘傳感器的改進(jìn)、升級與創(chuàng)新都做出了長期的探索。船閘所涉及的傳感器有多種，包括了高度/開度、位置、壓力、水位、溫度等多種傳感器。高度傳感器的演變是由定制光電碼盤到旋轉(zhuǎn)編碼器的，其傳動裝置是一種鏈輪鏈條傳動機(jī)構(gòu)，其優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單，性高。位置傳感裝置多用于戶外環(huán)境，并且使全天候運(yùn)行的，因此要成功運(yùn)用該傳感裝置，保障其防護(hù)等級、防護(hù)裝置的加工精度非常重要。同時，傳感裝置有無位置精調(diào)功能對傳感器的使用與易維護(hù)性有巨大的影響。
3.4控制工藝流程
在計算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展下，船閘控制工藝流程也朝著越發(fā)簡單的方向發(fā)展，同時對各種精細(xì)化自動控制需求也提出了更高的要求，船閘運(yùn)行在線監(jiān)測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)均逐漸得到豐富與完善。
4結(jié)語
在電氣自動化技術(shù)的飛速發(fā)展下，船閘電氣自動化設(shè)備的改造創(chuàng)新也不斷得以實(shí)現(xiàn)，通過對船閘電氣自動化設(shè)備改造審計路線進(jìn)行分析，可將改造升級路線進(jìn)行分類，大致分為電氣拖動及調(diào)速技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與船閘控制四個方面。在科技的進(jìn)一步發(fā)展下，我國船閘電氣設(shè)備自動化也將得到更好的提升。
作者:李桂華 單位:湖南省水運(yùn)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司
電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新分析:工業(yè)電氣自動化中的數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用分析
[摘 要]隨著社會不斷進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，極大地優(yōu)化了數(shù)字技術(shù)，使其不斷應(yīng)用到工業(yè)電氣自動化中，利于提高工業(yè)電氣自動化水平，提高整體運(yùn)營效益。因此，本文多層次客觀分析了工業(yè)電氣自動化中數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的重要性以及創(chuàng)新應(yīng)用途徑。
[關(guān)鍵詞]工業(yè)電氣自動化 數(shù)字技術(shù) 創(chuàng)新 應(yīng)用 分析
一、工業(yè)電氣自動化中數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的重要性
在新形勢下，數(shù)字技術(shù)日漸成熟，不斷被應(yīng)用到工業(yè)電氣自動化中，發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，其體現(xiàn)在不同方面。在工業(yè)電氣自動化方面，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用利于簡化工業(yè)操作環(huán)節(jié)，較大化提高“人力、財力、物力”利用率，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，動態(tài)控制各方面運(yùn)營成本。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用利于簡化工業(yè)生產(chǎn)人員操作流程，減少工作量，降低工作難度，只需要借助計算機(jī)控制程序以及相關(guān)按鈕便能進(jìn)行一系列操作，極大地提高了生產(chǎn)效率以及質(zhì)量。同時，和傳統(tǒng)技術(shù)相比，數(shù)字技術(shù)更具優(yōu)勢，能夠有效彌補(bǔ)其具有的缺陷，光纖網(wǎng)絡(luò)、互感器不斷被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，利于提高工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性，確保工業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有序進(jìn)行。此外，在數(shù)字技術(shù)作用，可以智能化控制工業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，自動化檢查與修復(fù)工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，較大化降低故障發(fā)生率。在實(shí)際工作中，工業(yè)生產(chǎn)人員可以在同一時間下達(dá)不止一項生產(chǎn)操作步驟，不需要多次使用電氣設(shè)備，降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，利于提高生產(chǎn)整體效益，不斷增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力，走上長遠(yuǎn)的發(fā)展道路。相應(yīng)地，下面便是數(shù)字技術(shù)作用下，工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛，它主要應(yīng)用于科學(xué)的計算、信息的管理、^程的控制、計算機(jī)的輔助系統(tǒng)、人工的智能、網(wǎng)絡(luò)于通信等方面。而在工業(yè)電氣自動化中，其主要應(yīng)用計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)---計算機(jī)輔助系統(tǒng)。而數(shù)字技術(shù)的輔助系統(tǒng)包括計算機(jī)的輔助檢測、計算機(jī)的輔助管理、計算機(jī)的輔助制造、計算機(jī)的集成制造、計算機(jī)的輔助維護(hù)等等系統(tǒng)。其中計算機(jī)的輔助測試是利用了計算機(jī)進(jìn)行自動化來測試工作。在工業(yè)電氣自動化中是將計算機(jī)的技術(shù)和原來應(yīng)用技術(shù)相互而融合、相互而滲透形成了新興測試的技術(shù)，其具有定量性、綜合性、實(shí)踐性、發(fā)展性等特點(diǎn)，由于計算機(jī)的輔助測試系統(tǒng)具有各方面優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)電氣自動化中其得到很廣泛地應(yīng)用。
二、工業(yè)電氣自動化中數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用途徑
1、優(yōu)化操作系統(tǒng)
在創(chuàng)新應(yīng)用數(shù)字技術(shù)過程中，企業(yè)要意識到優(yōu)化程序化操作系統(tǒng)的重要性，這是較大化提高工業(yè)生產(chǎn)效益的關(guān)鍵點(diǎn)。在日常運(yùn)行過程中，企業(yè)要多方位把握工業(yè)電氣自動化各方面情況，綜合分析多方面影響因素，優(yōu)化完善電氣自動化操作系統(tǒng)，注重其更新升級，要根據(jù)操作系統(tǒng)、硬件設(shè)施特點(diǎn)、性質(zhì)等，優(yōu)化完善的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)有機(jī)配套，促使二者相互作用，更好地發(fā)揮操作系統(tǒng)多樣化作用，可以自動化“控制、識別”海量信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)程序化操作，提高信息數(shù)據(jù)利用率，更好地作用下工業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，確保一系列經(jīng)濟(jì)活動有序開展。在此過程中，企業(yè)要充分發(fā)揮操作系統(tǒng)多樣化作用，有效實(shí)現(xiàn)程序化操作，多方位動態(tài)檢查各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無人操作模式，降低工業(yè)生產(chǎn)中人力方面的支出，也能為工業(yè)電氣朝著化方向提供有利的保障。
2、優(yōu)化利用虛端子技術(shù)
就虛端子技術(shù)而言，建立在傳統(tǒng)二次回路基礎(chǔ)上，可以多方位動態(tài)“控制、檢測”工業(yè)電氣設(shè)備裝置，促使各智能終端處于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系中，相互作用，順利反饋信息數(shù)據(jù)。在創(chuàng)新應(yīng)用數(shù)字技術(shù)中，企業(yè)可以將虛端子技術(shù)巧妙應(yīng)用其中，充分發(fā)揮其多樣化作用，動態(tài)控制電氣設(shè)備線路連接狀況以及開關(guān)具體操作，科學(xué)管理信號，動態(tài)控制生產(chǎn)環(huán)境測試數(shù)據(jù)信息，較大化提高工業(yè)電氣自動化水平。在工業(yè)電氣自動化方面，企業(yè)可以把握虛端子技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)勢等，將其巧妙應(yīng)用到對應(yīng)的保護(hù)裝置、測控裝置等中，自動化控制系統(tǒng)開關(guān)等，促使線路跳合閘高效銜接，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)二次回路缺陷，加大對信號的管控力度，多方位動態(tài)測試系統(tǒng)運(yùn)行溫度等，促使工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行中跳閘保護(hù)、在測控遙控等功能順利實(shí)現(xiàn)。
3、注重智能終端的應(yīng)用
在運(yùn)行過程中，企業(yè)可以充分發(fā)揮光纖多樣化作用，加強(qiáng)智能終端、間隔層二者之間的聯(lián)系，實(shí)時“采集、控制”海量信息數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮智能終端多樣化優(yōu)勢，更好地作用到工業(yè)電氣自動化方面，為提高工業(yè)電氣自動化水平做好鋪墊。同時，企業(yè)要根據(jù)各方面具體情況，把握智能終端設(shè)計重心，優(yōu)化設(shè)計跳閘、監(jiān)控現(xiàn)場信號等多個方面，也可以加大智能終端雙重功效方面的設(shè)計力度，優(yōu)化設(shè)計智能終端，科學(xué)配置智能終端，確保其應(yīng)用過程中具有較高的可操作性，加大其利用力度。進(jìn)而，促使數(shù)字技術(shù)得到更好地應(yīng)用，不斷提高工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性，也能在一定程度上促使計算機(jī)平臺自動化、通訊智能化水平有效提高，提高工業(yè)電氣自動化水平。
三、結(jié)語
總而言之，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的浪潮中，工業(yè)電氣自動化發(fā)展的重要性不言而喻，必須將其放在關(guān)鍵性位置。企業(yè)要與時俱進(jìn)，把握自身電氣自動化發(fā)展限制，客觀分析數(shù)字技術(shù)多樣化優(yōu)勢，將其巧妙應(yīng)用到工業(yè)電氣自動化方面，加以優(yōu)化創(chuàng)新，優(yōu)化操作系統(tǒng)，注重智能終端的應(yīng)用，優(yōu)化利用虛端子技術(shù)等。以此，促使工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行中，降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)較大化經(jīng)濟(jì)效益，不斷增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力，走上健康穩(wěn)定發(fā)展的道路，加快社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。
電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新分析:船閘電氣自動化設(shè)備改造與技術(shù)創(chuàng)新探討
摘 要：在電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展下，人們的生活方式、生活水平都得到了極大的改善，同時也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)，同時引進(jìn)先進(jìn)的電氣設(shè)備，加上自主研究船閘自動化技術(shù)，使得我國船閘自動化水平得到了巨大的發(fā)展。該文探討了電氣自動化在船閘工程中的應(yīng)用，技術(shù)改造與技術(shù)創(chuàng)新等主要幾個部分。
關(guān)鍵詞：船閘電氣自動化 設(shè)備改造 技術(shù)創(chuàng)新
電氣自動化的全稱是電氣工程及其自動化，屬于電氣工程當(dāng)中的一個組成部分，當(dāng)前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了各行各業(yè)中，如家電電路設(shè)計、工業(yè)生產(chǎn)，航海事業(yè)、航天事業(yè)等等。在電氣自動化技術(shù)的發(fā)展下，人們的生活方式、生活水平都得到了極大的改善，同時也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
1 船閘工程中電氣自動化的應(yīng)用
1.1 船閘工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前來說，船閘是應(yīng)用最廣的通航建筑物，它可以保障船舶的順利航行。我國通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)，同時引進(jìn)先進(jìn)的電氣設(shè)備，加上自主研究船閘自動化技術(shù)，使得我國船閘自動化水平得到了巨大的發(fā)展。在船閘電氣自動化的領(lǐng)域內(nèi)，我國自主研制出了一些高性能開關(guān)、自動跟蹤控制裝置等等。我國的同步控制技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了從繼電器控制技術(shù)到PLC、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的飛躍，尤其是在葛洲壩船閘技術(shù)改造方面，取得了突出成績，極大地提高了葛洲壩船閘的自動化水平。
1.2 存在問題及解決策略
雖然我國船閘的控制技術(shù)不斷發(fā)展，目前已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步，但是我國的控制技術(shù)水平還是相當(dāng)有限的，這阻礙了我國船閘工程電氣自動化技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展。因此我們在學(xué)習(xí)外國先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的同時，還要提高自主創(chuàng)新的能力，從而不斷提高、發(fā)展我國船閘工程的控制技術(shù)。于此同時也必須要注意對船閘工程的其他方面，例如傳感、檢修、管理等技術(shù)的研究與改進(jìn)，不斷提高我國船閘工程的電氣自動化水平。
2 三輪技術(shù)改造與自動化特征
以葛洲壩船閘電氣自動化設(shè)備改造升級工程為例，探討船閘電氣自動化設(shè)備改造與技術(shù)創(chuàng)新。
2.1 電氣設(shè)備的整修、整改
船閘電氣自動化設(shè)備的技術(shù)改造與升級大致上經(jīng)歷了3個階段：依次為爭端改造階段、設(shè)備更新階段和系統(tǒng)技術(shù)升級階段。船閘運(yùn)行初期，并不十分順利，而是經(jīng)歷了一段很長的時間，然后進(jìn)入到較為順利的過渡期。但是過渡期并不是設(shè)備維修的好時期，電氣設(shè)備的問題往往具有隱蔽性、分散性和延時性，并且該階段電氣設(shè)備的整改維修所涉及范圍較廣，反復(fù)次數(shù)多，時間長，整修整改也難以達(dá)到零缺陷的效果，因此該時期將提高電氣設(shè)備的性能作為主要工作目標(biāo)，暫停無法正常實(shí)現(xiàn)的控制功能開發(fā)和實(shí)現(xiàn)，通過系統(tǒng)的簡化來提高設(shè)備的性。
2.2 船閘運(yùn)行設(shè)備三輪改造及其自動化技術(shù)特征
2.2.1 首次改造
首次改造于1983年開始，歷時約10年。在這段時期，船閘運(yùn)管單位在持續(xù)處置設(shè)備缺陷的同時，加大力度進(jìn)行了一些列的電氣設(shè)備技術(shù)改造，通過技術(shù)攻關(guān)、自行研制或者內(nèi)外合作等方式取得了較大的突破，如開發(fā)應(yīng)用高性能專用行程開關(guān)、研制活動橋控制系統(tǒng)及自動跟蹤同步控制裝置等等。在該輪改造中，將改善船閘運(yùn)行狀況、提高船閘運(yùn)行期間的使用效率作為了重點(diǎn)，在確保電氣設(shè)備基本控制功能的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化了其安全性、穩(wěn)定性的改造，取得了可惜的成果。
2.2.2 第二輪改造
從20世紀(jì)90年代開始，電氣自動化設(shè)備改造快速發(fā)展，在15年的時間里，船閘電氣自動化設(shè)備改造和技術(shù)創(chuàng)新在工業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展下獲得了飛速的發(fā)展。在控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)等方面不斷涌現(xiàn)出了新的科技產(chǎn)品，這為船閘電氣自動化設(shè)備改造創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件，同時船閘運(yùn)管單位也大力發(fā)展自身優(yōu)勢，在新技術(shù)上不斷探索與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了船閘電控系統(tǒng)上質(zhì)的飛躍，安全性、性與易維護(hù)性更加優(yōu)越，也為行業(yè)發(fā)展中同類技術(shù)改革積累了經(jīng)驗。
2.2.3 第三輪改造
電氣自動化設(shè)備第三輪改造開始于2010年，葛洲壩船閘計算機(jī)控制系統(tǒng)整體改造工程是其中具代表性的工程，改造工程的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)3座船閘的統(tǒng)一控制管理。在船閘的改造工程中，借鑒20多年來的技術(shù)改造經(jīng)驗及科研成果，融合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、大規(guī)模PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3座船閘現(xiàn)場傳感裝置、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控以及廣播系統(tǒng)的升級改造。正式投運(yùn)后，葛洲壩船閘自動化控制水平明顯超過了三峽船閘。通過升級改造，不僅實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在不間斷運(yùn)行性能上的突破，同時也實(shí)現(xiàn)了傳感器技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。
3 主要技術(shù)創(chuàng)新及成果
在葛洲壩船閘電氣自動化改造升級中，可將改造升級路線進(jìn)行分類，大致分為4個方面：電氣拖動及調(diào)速技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與船閘控制。
3.1 船閘電氣拖動及調(diào)速技術(shù)
3.1.1 船閘人字門啟閉機(jī)
1號船閘人字門控制系統(tǒng)采用的是滑差電機(jī)拖動，調(diào)速為調(diào)速，由于受到“超灌超泄”情況的影響，導(dǎo)致滑差電機(jī)往往處在零負(fù)載或者低負(fù)荷工況，以至于出現(xiàn)時空，無法穩(wěn)定運(yùn)行，造成安全隱患，為此在1997年將其進(jìn)行改造升級，采用了雙速鼠籠式電動機(jī)。2號與3號船閘人字門控制系統(tǒng)均采用的是雙速鼠籠式電動機(jī)拖動，可實(shí)現(xiàn)變極調(diào)速，進(jìn)而確保了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和四連桿啟閉機(jī)機(jī)械特是相吻合的，但是在電氣保護(hù)不完善、電機(jī)額定功率余度偏大的影響下，系統(tǒng)的安全性存在較大的隱患。為滿足運(yùn)行的需求，于2011年將3座船閘人字門電機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，改造后有效地消除了電機(jī)啟動期間、電機(jī)變速過程中對機(jī)械設(shè)備造成的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命；同時，經(jīng)的過載保護(hù)整定改造使得電機(jī)功能偏大的威脅大大降低。
3.1.2 活動橋啟閉機(jī)
船閘活動橋采用的是滑差電機(jī)拖動，最初采用開環(huán)控制，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)其無法實(shí)現(xiàn)與電氣的同步運(yùn)行，因此對此加以改造，通過增加光電碼盤式高度/高差檢測裝置、伺服電機(jī)，有效地改善了同步性，并實(shí)現(xiàn)了同步跟蹤。此后，針對閉環(huán)跟蹤調(diào)速系統(tǒng)做出了改造，通過旋轉(zhuǎn)編碼器與單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用大大地提高了系統(tǒng)的性、易維護(hù)性。同時，通過PLC技術(shù)與變頻器的應(yīng)用也顯著地提升了系統(tǒng)的性、可維修性。
3.2 控制技術(shù)
船閘控制技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與演變都與工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)具有密切的關(guān)系，經(jīng)歷了繼電器控制技術(shù)-晶體管集成電路控制-小規(guī)模PLC控制-大規(guī)模PLC控制-計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的升級改造，在不斷地改造升級中，系統(tǒng)的安全性、可維修性、易維護(hù)性、人機(jī)交互性都得以實(shí)現(xiàn)，并不斷地提升。
3.3 傳感技術(shù)
船閘電氣自動化中傳感器具有十分重要的作用，傳感器性能好壞直接影響著自動控制的安全與穩(wěn)定，以及船閘的運(yùn)行效率。因此，一直以來針對船閘傳感器的改進(jìn)、升級與創(chuàng)新都做出了長期的探索。船閘所涉及的傳感器有多種，包括了高度/開度、位置、壓力、水位、溫度等多種傳感器。高度傳感器的演變是由定制光電碼盤到旋轉(zhuǎn)編碼器的，其傳動裝置是一種鏈輪鏈條傳動機(jī)構(gòu)，其優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單，性高。位置傳感裝置多用于戶外環(huán)境，并且使全天候運(yùn)行的，因此要成功運(yùn)用該傳感裝置，保障其防護(hù)等級、防護(hù)裝置的加工精度非常重要。同時，傳感裝置有無位置精調(diào)功能對傳感器的使用與易維護(hù)性有巨大的影響。
3.4 控制工藝流程
在計算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展下，船閘控制工藝流程也朝著越發(fā)簡單的方向發(fā)展，同時對各種精細(xì)化自動控制需求也提出了更高的要求，船閘運(yùn)行在線監(jiān)測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)均逐漸得到豐富與完善。
4 結(jié)語
在電氣自動化技術(shù)的飛速發(fā)展下，船閘電氣自動化設(shè)備的改造創(chuàng)新也不斷得以實(shí)現(xiàn)，通過對船閘電氣自動化設(shè)備改造審計路線進(jìn)行分析，可將改造升級路線進(jìn)行分類，大致分為電氣拖動及調(diào)速技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與船閘控制四個方面。在科技的進(jìn)一步發(fā)展下，我國船閘電氣設(shè)備自動化也將得到更好的提升。
電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新分析:火力發(fā)電廠電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用研究
摘要：火力發(fā)電是我國電廠發(fā)電的主要組成部分，目前國內(nèi)高參數(shù)、大容量的火電機(jī)組已經(jīng)成為主力，電氣自動化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用越來越廣泛，越來越先進(jìn)。為了保障機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，其創(chuàng)新和應(yīng)用的研究日益得到了重視。
關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣自動化技術(shù)；創(chuàng)新；應(yīng)用
伴隨著科技的進(jìn)步，電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠廠用電氣系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用愈來愈廣泛，系統(tǒng)控制方式從以前單純的DCS監(jiān)控方式逐步向具備信息管理、設(shè)備管理、故障分析及自動抄表等多種高級運(yùn)行管理功能的方向發(fā)展。目前，國內(nèi)的電氣自動化控制技術(shù)逐步完善，集監(jiān)控、測量、繼電保護(hù)、通訊、安全自動裝置等位一體的電氣自動化系統(tǒng)也越來越成熟，集多種功能于一體的電氣綜合自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用得以逐步推廣。由此可見運(yùn)用電氣自動化技術(shù)已經(jīng)成為火力發(fā)電廠生產(chǎn)與發(fā)展的必由之路。
1火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀
火力發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的發(fā)展也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，電氣保護(hù)監(jiān)控裝置也可實(shí)現(xiàn)交流采樣的測量、控制、保護(hù)與通信，新型的計算機(jī)保護(hù)監(jiān)控可以很方便的利用現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)，火力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)步也為數(shù)據(jù)采集，信息通信開拓了新了技術(shù)革新[3]。
通常情況下，電氣自動化系統(tǒng)是由控制層、間隔層和通信層三大主要部分組成，并通過分布分層的方式實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視與控制。下層的功能則可以擺脫對上層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的依賴而獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。另外，電氣自動化系統(tǒng)的控制層是整個系統(tǒng)的核心，其主要任務(wù)是監(jiān)視、控制、采集和整理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，需要依賴上層的主站系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。通信層的主要任務(wù)則是要完成系統(tǒng)間隔層與各站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交流、互訪與轉(zhuǎn)換，邏輯監(jiān)視與控制電氣設(shè)備。至于電氣自動化系統(tǒng)的間隔層，則是由保護(hù)裝置和智能設(shè)備兩大部分組成，通過網(wǎng)絡(luò)和接口等方法實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)上層功能的數(shù)據(jù)互訪與溝通。當(dāng)前，火力發(fā)電廠的電氣自動化系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)也已經(jīng)與其他相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的信息化管理與控制。
2電氣自動化在火力發(fā)電廠中的發(fā)展趨勢
2.1實(shí)現(xiàn)對廠用電氣全通信控制
由于通信速度和系統(tǒng)性還有一定的距離，目前的ECS系統(tǒng)還不能滿足從DCS通過ECS對電氣系統(tǒng)的“通信全控”方式，ECS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)問還保留了一部分硬接線。要實(shí)現(xiàn)全控模式，首先必須解決好熱工工藝連鎖問題。目前大部分電氣后臺系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用基本處于初級階段，只能進(jìn)行基本的運(yùn)行監(jiān)視功能，離實(shí)質(zhì)性地實(shí)現(xiàn)控制邏輯、提高電氣控制水平及系統(tǒng)運(yùn)行管理水平的且標(biāo)還有較大距離。
2.2創(chuàng)新控制保護(hù)手段
一般來說，在傳統(tǒng)的火力發(fā)電中所采用的系統(tǒng)控制和保護(hù)手段為報警和連鎖，僅僅只能實(shí)現(xiàn)超限報警以及聯(lián)鎖跳機(jī)的波動性控制和保護(hù)。而通過創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)，可以通過采用計算機(jī)的控制保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)營檢測和故障診斷等，從而提前發(fā)現(xiàn)火電設(shè)備的系統(tǒng)隱患，并改變控制和保護(hù)策略，采取諸如系統(tǒng)冗余等一些主動性控制和保護(hù)措施，對系統(tǒng)故障的范圍進(jìn)行自動控制，防患于未然，保障電氣自動化系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持運(yùn)行狀態(tài)。。
2．3技術(shù)革新
電氣自動化技術(shù)根本上是各類技術(shù)的融合體，包括計算機(jī)、電子信息、電氣控制等多方面實(shí)用技術(shù)。把這一技術(shù)貫穿到火力發(fā)電生產(chǎn)中，將推動火力發(fā)電行業(yè)技術(shù)的革新，給發(fā)電作業(yè)人員的工作帶來很大的方便。同時，經(jīng)過一段時間的運(yùn)用后也會促進(jìn)火力發(fā)電技術(shù)的改革?；鹆Πl(fā)電廠為使將來的發(fā)展趨勢更好，就必須注重技術(shù)的革新。
3 電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的具體應(yīng)用
3.1 聯(lián)鎖保護(hù)
火力發(fā)電廠在運(yùn)行過程中會遇到各種不同的故障，會導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法正常工作。而電氣自動化技術(shù)可以對設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)異常問題時，可以及時自動切斷閘門，停止故障設(shè)備的運(yùn)行，從而防止電力設(shè)備受到進(jìn)一步的破壞。
3.2 裝置保護(hù)
火力發(fā)電廠中需要用到的保護(hù)裝置有安全門、危機(jī)保安器等等的多種，電氣自動化技術(shù)的使用可以將這些保護(hù)裝置協(xié)調(diào)搭配起來，根據(jù)電氣操控指令運(yùn)行，防止設(shè)備受到外在因素的干擾。
3.3 繼電保護(hù)
將繼電器與計算機(jī)連接起來，可以構(gòu)建出一道能夠調(diào)控火力發(fā)電廠繼電器運(yùn)行的自動化控制模式。繼電器自動化模式主要是根據(jù)電氣以及熱工參量的限制來判斷設(shè)備的狀況，另外結(jié)合與火電廠相配套的裝置構(gòu)成一整套的保護(hù)回路
3.4 防雷保護(hù)
在電能生產(chǎn)中，部分電機(jī)設(shè)備可能受到雷擊的干擾，出現(xiàn)連接中斷、線路損毀，甚至可能直接損壞設(shè)備。而自動化的運(yùn)行模式中添加了電力設(shè)備保護(hù)控制，可以利用防雷器來增強(qiáng)設(shè)備的抗雷擊性能，以免造成不必要的損失。
3.5 集中控制
對那些規(guī)模大、電能產(chǎn)量高的火力發(fā)電廠，由于設(shè)備很多，如何處理好設(shè)備之間的協(xié)調(diào)關(guān)系顯得尤為重要。電氣自動化技術(shù)科技將汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備合理的組合起來，實(shí)現(xiàn)集中控制操作，有效的提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。
3.6 就地控制
對那些規(guī)模小、電能產(chǎn)量低的火力發(fā)電廠，設(shè)備較少，但也需要構(gòu)建一套綜合的控制體系，將鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組這些重要的設(shè)備和裝置綜合連接起來，避免設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行時帶來的不便利。
3.7 自動控制
電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用必然帶來電能生產(chǎn)的自動化，例如：計算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用擺脫了原來人工控制設(shè)備的模式，實(shí)現(xiàn)自動化控制，不僅減少了設(shè)備運(yùn)行過程中錯誤，還降低了電能生產(chǎn)的難度，可以提升企業(yè)的電能產(chǎn)量，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
3.8 故障控制
電氣自動化技術(shù)除了在電能生產(chǎn)中具備很多使用價值之外，還可以起到設(shè)備故障控制的作用。技術(shù)人員可以通過計算機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)對火電廠的各項設(shè)備的異常情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和及時診斷。對于一些小的故障，系統(tǒng)還可以根據(jù)相應(yīng)的操作指令，自行處理。
結(jié)語
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得電氣自動化技術(shù)的運(yùn)用更加廣泛，也為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益?；痣姀S在引進(jìn)這一新技術(shù)參與生產(chǎn)時，可進(jìn)一步提高電廠自動化水平，特別是電氣運(yùn)行管理水平。新建和改造電廠系統(tǒng)時，電氣系統(tǒng)采用電氣自動化技術(shù)可節(jié)省大量的資金，提高性。