【《电气工程自动化节能环保应用探究》9600字】

摘要绪论1.1选题意义电气工程包括给排水、供暖、电梯、安全、消防等，在建筑中起着至关重要的作用，被称为建筑物神经和血管。该系统能根据负载，环境等特定情况对设备运行情况进行自动调整，始终确保设备运行时始终处于最优状态；该系统也能实现装置的监控，通过参数、报表等形式实时报告设备运行情况；此系统还可以在设备故障时自动采取处理措施，例如火灾、非法侵入、停电等意外状况，并对故障做记录，实现综合自动化控制。在设备通信、电气施工方面采用节能环保设备，可以加大对建筑物能耗的管控。而促进建筑业良好发展的关键就在于提高设备的节能环保成效，比如可以通过实时监控取暖、制冷、排放、采风等设备的运转状态，设备的参数根据实际需要自动调节，最终在运行设备最优化的模式下实现节能环保的要求。在设备中还可以运用传感器技术、通讯技术等先进技术，以加强电气设备的节能环保效果，推动电气设备自动化的发展。因此，节能环保技术对增加节能环保效益和提升建筑电气自动化程度起着关键作用。因此建议建筑单位要积极的使用先进技术，提高节能环保意识，让电气设备能最大程度的发挥其效用，将能源消耗降到最低。1.2国内外研究现状分析贺建新等人（2019）研究了基于PLC的压缩机节能控制系统，该系统能够实现对压缩机的节能控制和自动化监测。刘建文等人（2020）探讨了太阳能光伏与风力发电并网的自动化控制系统，该系统能够确保发电系统的安全运行和高效节能。王启明等人（2018）研究了一种智能家居节能控制系统，该系统通过自动化控制和数据分析技术，实现对家居能源的高效利用。RobertJ.Howlett等人（2018）分析了工业自动化技术在环境保护领域的应用，提出了一种基于智能传感器的自适应控制系统，该系统能够实现对工业过程的优化和节能减排。徐琳等人（2017）研究了一种新型的智能照明控制系统，该系统能够实现对室内光照强度的智能控制和节能管理。陈兵等人（2016）提出了一种基于模糊控制的电梯调度策略，该策略能够实现对电梯运行的高效调度和能耗管理。AshrafA.Elsharkawy等人（2015）研究了基于自适应控制技术的电机驱动系统，该系统能够实现对电机能耗的控制和优化。李鹏飞等人（2014）提出了一种基于PID控制的太阳能热水器控制系统，该系统能够实现对太阳能热水器的温度控制和节能管理。LijunYang等人（2013）研究了基于多智能体系统的电力系统自动化技术，该技术能够实现对电力系统的高效调度和节能管理。段建军等人（2012）探讨了节能环保型智能家居系统的设计与实现，该系统能够实现对家居能源的智能管理和高效利用。1.3研究内容本文首先进行了对设备电气工程自动化相关概念的详细分析，并通过对这些概念的深入剖析，建立了对课题研究的基本了解。接着，本文还详细分析了设备电气节能技术的原则以及应用，从立林企业的电气设备分布情况着手，对企业节能系统提出要求，然后从立林企业的冷冻站、空调机组、排风系统以及变配电系统等方面做了全方位的研究。通过本文的研究希望能给工厂或者企业电气设备节能控制研究提供可行性的参考借鉴。2相关概述2.1电气工程自动化系统的发展背景电气工程包括给排水、供暖、电梯、安全、消防等，在建筑中起着至关重要的作用，被称为建筑物神经和血管。该系统能根据负载，环境等特定情况对设备运行情况进行自动调整，始终确保设备运行时始终处于最优状态；该系统也能实现装置的监控，通过参数、报表等形式实时报告设备运行情况；此系统还可以在设备故障时自动采取处理措施，例如火灾、非法侵入、停电等意外状况，并对故障做记录，实现综合自动化控制。在设备通信、电气施工方面采用节能环保设备，可以加大对建筑物能耗的管控。而促进建筑业良好发展的关键就在于提高设备的节能环保成效，比如可以通过实时监控取暖、制冷、排放、采风等设备的运转状态，设备的参数根据实际需要自动调节，最终在运行设备最优化的模式下实现节能环保的要求。在设备中还可以运用传感器技术、通讯技术等先进技术，以加强电气设备的节能环保效果，推动电气设备自动化的发展。因此，节能环保技术对增加节能环保效益和提升建筑电气自动化程度起着关键作用。因此建议建筑单位要积极的使用先进技术，提高节能环保意识，让电气设备能最大程度的发挥其效用，将能源消耗降到最低。2.2电气工程自动化系统概述对电气工程自动化系统而言，控制对象核心部分主要涵括空调监控，照明监控，电流监控等、变电配电监控等、排水监控等等，这几个系统在建筑中属于核心关键系统。就电气工程自动化系统总体设计而言，每一个系统必须装备有与之相适应的具有较高处理性能的控制器，为了对它的操作进行有效的控制。在实际的管控过程当中，对于建筑的不同职能，有侧重性地加以管理与约束，能够全面提升整体建筑管理能力。同时在实时监测系统的辅助下，能够及时有效的解决有关设备异常的问题，从而完全减轻了故障造成的损失程度，并且较好地满足了节能和环保要求。根据电气工程自动化系统原理，以已有数据信息为主，经过分析，通过智能化装置进行针对性判断，分类处理，并将其作为科学，合理地处理故障的参考依据。智能建筑运行中，它的核心恰恰是电气工程的自动化系统，对建筑系统来说，网络通讯技术的综合应用，可统一使用、控制与管理的标准，能够有效地提升建筑整体细化管理效率。2.2.1电气工程自动化系统具备的功能（1）自动监视控，显示电气设备运行（包括启停和报警）。（2）自动显示设备运行参数变化趋势，自动存储历史数据。（3）检测并及时处理各种意外、突发事件。（4）根据变化自主调节，是设备运行始终处于良好状态。（5）建筑内电气设备管理统一、控制协调。2.2.2电气工程自动化系统的优点（1）低碳、节能环保、环保电气工程自动化系统采用后，可通过集中控制对时间程序进行处理，系统中的电源、照明、空调等设备可根据时间程序进行优化节能环保。（2）有效降低系统管理费用在选择了电气工程自动化系统之后，代替了原来人工管理模式，管理人员借助控制平台，IBMS监、可对系统内装置进行监督与控制，也可随环境及其他因素而改变，设置装置运行参数当然是，对应人工管理费用、办公环境也得到节约等等。（3）设备使用寿命延长设备可以在自动控制系统中依照自身的性能被全方位的监视和操控，不会因为错误动作而损坏设备，也不会出现因人员疏忽导致设备长时间运转造成的超负荷损伤，避免了这些情况的出现，设备就能拥有一个长期的、良好的运行环境，从而延长设备的使用寿命。（4）提高系统的可靠性和舒适性建立科学规范的电气工程自动化系统，不仅可以自动改变软环境(温度、湿度、水压等)，使建筑适应非常舒适的条件，还可以提高整个系统的安全性。不会因为人为过失或错误判断造成的各种损失。

3电气设备自动化的节能环保技术研究的原则3.1适用性在对电气工程进行自动节能环保优化控制的过程中，必须保证设备的通用性的基本功能得到全面运用，任何设计都应确保设备的核心功能能够合理使用。即使在节能环保优化设计的过程中，设计师要将设备的使用功能必须放在第一位，节能环保不可以过度强调，导致设备在运行过程中一些功能丢失，从而在使用中出现弱点。因此，在节能环保控制设计的过程中，设计者必须了解建筑的实际情况，分析电气工程的功能需求，高度融合实际使用需求，根据不同的配置环境制定专属设计，使设备的使用最大化，同时更好的体现节能环保的效果。3.2经济性经济性的设计原则主要是指在依照国家技能标准的前提下，在电气工程自动化节能环保控制设计的过程中要关注成本。电气工程建设中，必须在保证建筑投资能够依靠节能环保方法短时间内获得收益，并且对不允许出现单单是为了节能环保而增加费用的情况。在建筑领域的蓬勃发展中，电气工程的电气自动化控制可以通过降低人工操作、优化能源消耗等方式来大幅降低成本投资，但如果在节能环保控制设计过程中需要投入大量的资金，就会导致总成本的持平或增加，无法发挥电气自动化的应用效果。因此，在进行节能环保控制设计时，需要综合考虑成本和效益，制定出既能实现节能环保，又能降低成本的控制策略，从而达到最佳的经济效益和环保效益的平衡。因此，设计者对装置投资成本运用其作用进行全面分析，考虑到设备投入和产出之比，使得设计不仅能够全面展现电气工程所运用到的作用，还可以较好的达到对成本进行控制的效果。3.3环保性在建设发展的初级阶段，由于工业生产对环境保护的重视程度较低，造成了严重的生态恶化。随着社会的全面发展，工业部门中的自然生态越来越受到人们的关注。在建筑行业中，生态建筑被诸多的人们欢迎和认同。因此，建筑电气设备自动节能环保控制设计过程中的总体设计必须遵循环保理念，稳定发挥生态环保的实际效果。如果设计者采用的节能环保技术破坏了生态稳定，即使设计出整个系统的节能环保效果，也不会采用。切实保证节能环保技术设计的基础是节约资源，维护生态稳定，只有这样的设计才是符合可持续发展的，才能真正发挥出它的使用价值。4电气工程自动化节能环保技术的运用4.1照明系统设计整个照明系统的节能环保控制主要可以在区域照明、同步照明和智能照明三个方面进行。具有节能环保的区域照明控制，可根据大楼内不同的公共区域设计不同的照明，在任何空间都能达到有效的照明效果，如公共走道、工作空间、绿化种植区、应急电源等。就定时照明节能环保控制而言，须由控制后台自动操作，实现了不同地区不同灯光设计。比如办公场所，可以设置晚上下班后自动闭灯的控制，更好的实现电能的节能环保控制，发挥照明功能最大化。在智能照明的节能环保控制,建筑的电气自动化系统可以连接到监控和照明系统以统一的方式和监测技术，可以用来更好地实现不同地区不同的照明需求的设计,如过程中工人加班。智能照明系统可以自动重启照明，更好的发挥照明和节能环保的两用效果，使整个建筑照明系统的合理化、人性化和节能环保应用。4.2空调系统设计在电气工程的自动化控制的过程当中，空调系统耗能最大，所以，需要对空调系统实施有效节能环保控制。现有热泵节能环保控制技术多采用水源温度来控制水源热泵节能环保，对于地源热泵，采用底耦合式方式进行节能和环保控制。两种造型在应用时，可根据实际条件选用，热泵技术的运用，节能环保效果显着。一是能耗小、使用效率高。不论水源或土壤，均可很好地排水，而又可吸热，平衡效果比较突出。另外，以土壤、水源等为可再生资源，能够具有更好的循环使用效果。二是整个系统仅需采用一台电气设备即可达到完全控制运行。较过去具有更加丰富的性能及更加广阔的用途，尤其是大型超市，办公楼等建筑物，应用效果比较突出。三是此项技术应用受环境影响不大，更加利于利用环保。四是工艺全程操作，受到外界环境影响不大，可应用于各种场合，运行稳定。焓值是中央空调电气工程控制过程中的重要参考数据。节能环保控制可以较好地实现中央空调高效运行和降低能耗。对焓值进行分析的时候，焓的资料，空气的热量愈大，空气的热量愈小。中央空调焓节能环保控制技术研究，以空调部件的设计为主，操作时吸收室内大量热量及湿气，一部分出口，一部分回收。通过运用这一技术，可对中央空调工作时产生的各种新风、回风进行中和处理，使得中央空调在工作时能耗达到最小，取得了更好地节能环保效果。采用电气设备自动化系统，可根据夜、日气温变化而变化，或者视室内外不同气温，发展并设计出了不一样的图案，并可对焓进行动态监控，较好地实现了中央空调多模式运行，节能环保。4.3关于线路损耗的节能环保设计对于各种材料电线，所呈现导电能力亦大不相同。鉴于此，则要求在预算许可的限度之内，尽量选用电阻小，导电性能较好电线，这样可以较好地减少线损。电气工程自动化系统节能环保设计中，应着重考虑线损的影响，使电线长度尽量有可能被限制在最小范围内，布线走直，从源头上避免了“拐弯抹角”的现象。装变压器要讲究地点，应靠负荷中心设置，这就能进一步有效地减小变压器与供电机间的间距。导线要使用横截面大的，减少电阻，降低线损，充分实现节能环保的目的。5案例应用5.1案例的基本情况由于功能分区的不同，立林企业的电气设备自动化控制系统的设计也有所不同。主要功能分区如下：5.1.1地下部分东地下主要分为停车场、配电室、空调房、各种电器，包括四台冷水泵和四台冷却水泵、两台直热式电动机、两台热水泵、两台冷却塔。屋顶安装了20个集水坑和38个潜水泵，冷却塔配备了相应的设备。西部地下和东部地下差不多，环境也一样。此外，地下车库还安装了14台风扇。由于地下停车场相对集中，东西两侧分别安装了独立的XL500控制器。5.1.2地面部分本项目设备及电气工程主要包括6栋办公楼：办公楼长140米，宽约6层。空调房每层38台柜式空调。全楼设有6部电梯，机房位于顶层。公共照明区主要由走廊和人行道组成。B是一栋长宽约60米的写字楼，分为六层。每层空调机房安装6套空调系统和8变频空调系统。整栋楼设有三部电梯，机房位于顶层，位于公共照明区，主要由走廊和通道组成。办公楼C长140米，宽170米，共六层。空调房每层有36台空调。全楼共有电梯9部，机房位于顶层，公共照明区域主要集中在楼道及其过道。办公楼D长约60米，共六层。空调机房，每层安装6台空调。全楼共有电梯4部，机房位于顶层，公共照明区主要由走廊和过道组成。另外两座办公楼分别是会议中心和接待区。会展中心长160米，宽60米，主要用于举办各种会议。分为一个大型会议中心（可容纳1000人）和几个中小型会议室。一共六层，每层都有空调房，18台空调，4部电梯，顶层是电脑房，公共照明主要由楼道和走道组成。接待中心长136m，宽60m，主要从事酒店服务，兼有餐饮等服务。共分4层，每层空调房共有17台空调。整个电梯共有五部电梯。位于顶层，屋顶安装三台风扇，公共照明区主要由走廊和过道组成。5.1.3电气设备特点制冷站位于东西空调系统的地下室。本项目采用DDC直接数字控制，配备大型控制器控制电器设备。大型控制元件采用xl500控制器，再开发系统软件，实现节能自动控制。根据冷冻站现场情况选择MODBUS接口，控制自控系统的电气参数。由于室内湿度较大，在实施中央空调方案时采取了降湿措施。该项目提出了降低低温和湿度的方法。由于办公面积较大，主要办公楼比较分散。电气自动控制系统在各楼机房内采用DDC直接数字控制，通过小型通讯系统与办公楼OA控制中心相连。5.2节能系统设计要求5.2.1确保控制系统的稳定可靠运行企业的工厂自动化控制系统必须具有较高的稳定性和可靠性。我们在选择控制器的时候，一定要选择能够全天不间断工作，故障率低的产品。鉴于气候和后续维护，本项目的控制系统和传感器应小型化、节能化和“三个升级”（防尘、防水、防震）。在上述情况下，选择、安装和操作应尽可能方便。此设计应考虑系统的可移植性，以便将来添加功能。在DDC控制器的场地部分，应科学选择场地，保证系统稳定性，降低风险，并考虑安装方便性，最大限度降低安装成本。电气设备自动控制系统应具有更好的性能、更方便的设置、更好的控制和更方便的用户界面。他必须能够选择相对易于安装、使用和维护的系统，以便最好地满足需求并降低未来的劳动力成本。在立林电控中，中央工作站是一台计算机，负责对整个系统进行集中监控和优化控制。用于现场控制的DDC控制器必须具有高度兼容的网络接口，以方便机电设备的微机联网。5.2.2确保控制系统的经济性与开放性电气自动化控制系统必须充分考虑立林企业的实际需求和未来的发展趋势，其经济性必须达到同类系统中最好的水平。应充分考虑自控系统的建设成本、运行后获得的收益以及运行过程中产生的成本。当前，科学技术发展日新月异。它应该对在当前存在的类似系统中进一步开发该系统持非常开放的态度。其他硬件、通信、操作系统等都必须符合国际标准，才能完善未来系统的功能，使其有充足的改造升级机会。通过保证系统的开放性，不仅可以实现不同厂商设备的兼容，还可以协调不同设备的工作流程和管理。同时，开放的系统也有助于提高系统的经济性，提供更多的设备选择，可以根据自身情况自由选择性价比更高的产品。事实上，由于企业节能控制较多，用电设备较多，地点不同，控制系统复杂且影响深远，企业需要灵活分散的管控，设备控制中心可以实现统一管理。系统具有一定的先进可靠的网络管理功能。5.3节能控制系统设计5.3.1系统设计方案（1）设备节能运行方案立林自动化管理的首要任务是在保证用电设备便利性的同时，最大限度地节约能源。目前，电力工业自动化的发展方向是全局最优控制。该控制方式既能满足技术要求，又能在方便的环境下节约设备能源。根据室内实际负荷，严格控制所需风量/水量，以达到节能的目的。本项目采用气候控制、冷风机组控制、空调设备温湿度控制、空调系统寿命控制等多种先进节能技术，节约能源，降低后续运行成本。在能耗方面，照明能耗占空调系统能耗的大部分。在规划项目时，我们使用照明控制系统来调节公共区域的照明，并提供自然光检测设备。根据气候条件和实际照明条件进行规划，更有效地降低能源消耗。（2）系统节能控制功能为保证电气自动化系统的可靠性，系统的所有控制点和检测点均通过DDC控制器连接。没有直接的I/O来控制工作站和目标之间的关系，以确保DDC控制器编程配置的实时控制功能，包括DDC控制器可以独立工作的网络，因此配置方式保证了稳定性项目计划、观测点、调节处理和照明，这不仅增加了系统的稳定性，而且简化了控制功能的编程和组织。（3）节能闭环控制方案设计在该项目中，需要控制主要设备，例如空调系统，并制定PID控制PID控制的设置图如图3-1所示。图3-1PID闭环控制调节框图5.3.2冷冻站控制启动过程如下：开冷却塔风机——开冷却塔电动截止阀——开冷却冷凝器电动截止阀——开冷却水泵——开电动冷却水截止阀冷却蒸发器——打开冷却水泵——打开冰箱。关闭过程如下：关闭冷却水箱3分钟后，关闭冷却水泵，关闭冰箱蒸发器电动截止阀，关闭冷凝器电动截止阀，关闭截止阀。关闭阀门并关闭塔风机。实现更好的设备控制：冷却后温度、总负荷、总流量=各冷却水源总负荷。根据总负荷，监测运行设备，确定工作台数，平衡工作量和实际需求，根据实际需求计算水箱热负荷变化。系统水温波动计算公式：x=k×m(t2-t1)，其中x为制冷量，k为常数，m为流量，t1为回水管路总温，t2是供水的总温度。根据机组总数，通过控制冷热源实现节能模式。平衡控制：详细记录和保存设备运行情况。在调试过程中，应优先考虑运行时间最短的设备，尽可能平衡运行时间，以延长设备的使用寿命，提高系统的安全性和稳定性。动态显示制冷站和水泵的工作和故障状态，查看各开关和阀门的开启状态。采集和管理各种运行和传输信息，包括运行状态、告警信息、启停时间、运行时间、历史数据采集等。由于本项目是用电节能应用，用电的规律性很强，可以根据工作时间、节假日等不同时段对不同设备进行控制，使设备在不同时段有效运行，节约能源活力。5.3.3空调机组控制控制功能的实现包括：为了估算回风温度与设定温度的差值，采用PID整定阀控制冷热水阀开启区域的温度。当回风温度升高时，调节阀的开启面积增大，当回风温度降低时，调节阀的开启面积减小。监测CO2水平并控制新风风门的开启面积。本实用新型涉及一种能自动调节新风阀和回风阀开度的风机水控联锁阀。当风机停止时，新风阀和水阀关闭。当风扇打开时，空气阀会延迟打开。实施压差过滤器监控器，以提醒用户进行过滤器维护和清洁。按编程顺序组织风机启停，并记录运行时间。中心站可以监控和调节设备的温度。自动和手动控制装置自动记录企业外部温度和湿度，提高自动控制和烘烤控制性能，提高能源效率。中心站可以使用图形查看各种参数和信息，并将它们显示或打印为报表。图3-2监控原理图图3-3新风机组原理图5.3.4排风系统排风系统的主要监视和控制功能是风机的运行及其开/关控制，记录过载警报以及风机运行时间。中心站可以显示和记录，导出或打印以上参数。

6结论与展望6.1结论我国许多地区都引入了电气设备自动化技术，极大地促进了我国经济和科技的发展。供配电节能管理不仅可以保护企业的利益，而且对环境和人体健康也有一定的影响。经过研究发现，在节能供配电技术、节能控制技术中应用自动化技术，不仅能提高工作效率，还能有效保证节能供配电系统的运行，这将是最好的选择，因为供配电的节能控制为中国企业创造了发展机遇。本文通过对电气