導語：如何才能寫好一篇智能化節(jié)能技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】智能化建筑；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

一、前言

智能建筑是以建筑物為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)等，將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理等進行優(yōu)化組合，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能的綠色建筑和生活環(huán)境。

當前，節(jié)能是我國的國策，任何一個行業(yè)都要求講求節(jié)能。其中，建筑節(jié)能是節(jié)能中的重中之重，建筑能耗在我國整個能耗中占有很大的比例。隨著人民生活水平的日益提高，空調(diào)的使用范圍越來越大，建筑能耗所占比重必然會不斷增加，由此帶來的國家能源的負擔將更加沉重。經(jīng)濟的高速增長給自然環(huán)境帶來的危害越來越嚴重，形勢日趨嚴峻。我國是能源短缺大國，但是建筑能耗卻是一些發(fā)達國家的2—3倍。高能耗不利于建筑的可持續(xù)發(fā)展，需要我們認真研究節(jié)能設(shè)計策略，充分挖掘建筑節(jié)能的潛能。

建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)的工程，不僅是建筑圍護結(jié)構(gòu)使用保溫材料，而且與設(shè)備的運行效率和能量的管理模式密切相關(guān)。

二、現(xiàn)代智能建筑的內(nèi)涵以及特點

建筑行業(yè)的發(fā)展反映了整個人類發(fā)展的歷史，代表著社會生產(chǎn)力的水平，與社會生產(chǎn)方式以及人們的生活水平息息相關(guān)，具有鮮明的時代特點。

20世紀80年代以來，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，人類社會逐步從工業(yè)時代跨入信息化時代。人們開始不斷關(guān)注建筑物的安全性、舒適性以及便捷性。1984年美國的“城市廣場”的建設(shè)，標志著世界上第一個智能建筑的誕生。在接下來的20年間，智能建筑得到了飛躍式的發(fā)展，實現(xiàn)了建筑業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的有機融合，給傳統(tǒng)的建筑業(yè)帶來了新的活力。

現(xiàn)代智能建筑指通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。修訂版的國家標準《智能建筑設(shè)計標準》GB/T50314-2006）對智能建筑定義為“以建筑物為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境”。

三、現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

1、建造內(nèi)保溫復合節(jié)能墻體

復合節(jié)能墻體通常由絕熱材料、傳統(tǒng)的墻體材料或者新型墻體材料復合而成。如果絕熱材料復合在建筑物外墻的內(nèi)側(cè)，則稱為內(nèi)保溫復合墻體。內(nèi)保溫復合墻體由墻體結(jié)構(gòu)層、空氣層、保溫隔熱層、保護層以及飾面層組成。根據(jù)各地的氣候以及地理環(huán)境，同時吸取各方面實踐的經(jīng)驗，在優(yōu)化組合的基礎(chǔ)上，開發(fā)墻體內(nèi)保溫板，具有保溫、隔熱隔音、防潮抗震等功能，已在工程中應(yīng)用。

2、使用節(jié)能的綠色建筑材料

建筑業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)是資源消耗大戶，目前，我國建筑物97%以上都屬于高耗能建筑，建筑總能耗已占社會總能耗的三分之一，是發(fā)達國家的2—3倍。要想建設(shè)節(jié)約型社會，在建筑領(lǐng)域就是要大力加快環(huán)保節(jié)能建筑材料的推廣。目前，很多企業(yè)正在積極地引進新型節(jié)能建筑材料，運用綠色節(jié)能材料的優(yōu)勢，有效地節(jié)約能源。

3、改善門窗的性能

智能化建筑能耗散失的最薄弱的部位就是門窗。門窗的能耗占建筑總能耗的比例較大，其中冷風滲透為三分之一，傳熱損失為百分之三十四。因此在設(shè)計的時候就要考慮到這個問題。在保證采光、觀景、日照等要求的前提下，盡可能的提高外門窗的氣密性，提高外門窗本身的保溫性能，減小住宅外門窗洞口的面積，減少冷風滲透?？梢圆捎靡韵聨醉棿胧┕?jié)能：①提高住宅外門窗的氣密性；②改善住宅門窗的保溫性能；③控制住宅窗墻比；④減少冷空氣滲透；⑤在室內(nèi)室外之間可以設(shè)置中間層，用以阻止室外冷風的直接滲透，減少門窗的熱耗損。

4、新能源的利用

首先是太陽能的利用。太陽能作為一種天然的潔凈能源，是居住建筑設(shè)計上廣泛推廣的節(jié)能設(shè)計之一。從近年來的能源使用和發(fā)展情況來看，煤、電、油的供應(yīng)緊張已經(jīng)不容忽視。太陽能應(yīng)該由“補充能源”向“替代能源”發(fā)展。太陽熱水器是太陽能熱利用比較具有代表性的一種裝置，用途較廣泛，形式也比較多樣化。太陽能空調(diào)系統(tǒng)兼顧供熱和制冷兩個方面的應(yīng)用，綜合辦公樓、學校等場所，都是理想的應(yīng)用對象。

第二是低熱利用。相對于太陽能和風能的不穩(wěn)定性相比，地熱能是較為可靠的可再生能源，這讓人們相信低熱能可以作為作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源。另一方面，地熱能確實是比較理想的清潔能源，能源儲藏豐富，并且在使用過程中不會產(chǎn)生溫室氣體，對地球環(huán)境不會產(chǎn)生危害，地能在冬季可以作為熱泵供暖的熱源，夏季可以作為空調(diào)的冷源。我國利用地熱供暖和供熱水的發(fā)展比較迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中最普遍的方式。

第三是空氣能的利用?？諝饽苁估脽岜醚h(huán)提高其能源品位后用于加熱生活熱水，由于使用一份電能可吸收3份空氣能，從而供應(yīng)4份熱能加熱熱水系統(tǒng)，因而其是一項極具開發(fā)和應(yīng)用潛力的節(jié)能。環(huán)保新技術(shù)具有很大的實用價值，此外，空氣能熱泵熱水器從根本上消除了電熱水器漏電，干燒等安全隱患，克服了太陽能熱水器陰雨天不能工作等缺點，具有高效節(jié)能、安全環(huán)保、全天候運行等優(yōu)點，符合我國能源、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，因此必然成為我國最具競爭力的新一代熱水器產(chǎn)品，為廣大城鄉(xiāng)居民提供安全，便利、廉價的衛(wèi)生熱水，提高他們的生活品質(zhì)，并造福于民眾。

篇2

【關(guān)鍵詞】智能化技術(shù)；節(jié)能建筑；綠色建筑；應(yīng)用分析

Application of Intelligent Technology in Energy - saving Buildings

Zheng Zhi-feng

（Kunshan Urban Construction Investment Development Group Co.， LtdKunshanJiangsu215300）

【Abstract】With the continuous development and popularization of science and technology， the support for the optimization and adjustment of the construction industry structure has been provided. However， the rapid development of the construction industry has caused some adverse effects on the environment. To achieve sustainable development， energy conservation buildings must be vigorously promoted. The application of intelligent technology in building energy management， the integration of green ideas into the planning and design of buildings， the design of safe， comfortable and efficient energy-saving buildings， construction industry has become the inevitable product of the development of the times， but also China's construction Industry future direction of development.

【Key words】Intelligent technology；Energy efficient building；Green building；Application analysis

建筑行I本身就是一個高能耗的行業(yè)，近年來隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，整體建筑呈現(xiàn)出越來越明顯的復雜化、大型化、綜合化和智能化特點，但隨之而來的，還有急劇上升的能源消耗問題。在發(fā)展與制約存在矛盾時，綠色節(jié)能建筑成為了發(fā)展的必然趨勢，并逐漸被大眾所接受。建筑智能化是指將建筑的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理通過優(yōu)化組合的方式建造舒適、安全、高效的建筑物。智能化技術(shù)主在建筑中的應(yīng)用主要包括控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等等。

1. 智能化技術(shù)應(yīng)用在節(jié)能建筑中的意義和現(xiàn)狀

（1）目前能源短缺問題日益嚴峻，此問題不僅是我國發(fā)展中面臨的難題，更是成為了世界性的難題。面對這樣的情況，政府和相關(guān)部門一直提倡綠色節(jié)能的理念，為響應(yīng)相關(guān)部門的號召，將節(jié)能措施落到實處，相關(guān)專家學者提出了在建筑行業(yè)中應(yīng)用智能化技術(shù)。智能化技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，對建筑業(yè)的節(jié)能有著重要的促進作用，既可以在一定程度上緩解能源短缺問題的加劇，也可以滿足時展對建筑的需求，從而促進國家經(jīng)濟的發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境，建設(shè)環(huán)境友好型社會。在節(jié)能建筑中，所采用的基本上都是節(jié)能減耗型的采暖器材，這些器材的使用改善了居民的生存環(huán)境，減少不必要的支出，還有效的緩解了建筑業(yè)的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，提升了居民的生活質(zhì)量。

（2）盡管智能化技術(shù)在節(jié)能建筑中的應(yīng)用在我國迅速發(fā)展，并被普遍認可，但是在實際的使用過程中并沒有達到設(shè)想的效果，也就是說智能化建筑在實際建設(shè)中沒有發(fā)揮實效。這是因為智能化技術(shù)應(yīng)用在建筑中不只是單一的技術(shù)和設(shè)備，要求各種技術(shù)能夠統(tǒng)一協(xié)作，但是在協(xié)作過程中產(chǎn)生了各種問題，影響了節(jié)能建筑智能化的正常運行。

2. 智能化技術(shù)在節(jié)能建筑中的需求

智能化技術(shù)主要包括了電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計算機技術(shù)，這些技術(shù)為智能節(jié)能建筑的發(fā)展提供了可靠保證，在節(jié)能建筑中應(yīng)用這些技術(shù)已經(jīng)成為主流的發(fā)展趨勢，因此，在節(jié)能建筑的智能化設(shè)計中，主要要考慮到以下幾個方面：

（1）采用主流技術(shù)。

在節(jié)能建筑中，要根據(jù)管理和監(jiān)控上的需求，利用一些安全可靠的主流技術(shù)，譬如電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及云計算機技術(shù)等，將地源熱泵系統(tǒng)、太陽能應(yīng)用系統(tǒng)和智能電網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一的進行規(guī)劃和建設(shè)，達到資源共享和信息互通的目的。

（2）保護環(huán)境、節(jié)約能源。

建筑節(jié)能設(shè)施要求低成本、高效益，因此要盡可能的開發(fā)和利用可再生能源，將太陽能和地熱能等應(yīng)用在智能化技術(shù)的設(shè)計中，達到低成本、高效益和節(jié)能環(huán)保的目標[1]。

（3）智能用電。

要充分利用現(xiàn)代通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)等，建設(shè)高效、安全的職能用電網(wǎng)，充分利用可再生能源，以智能電網(wǎng)作為平臺，對電能進行實時的監(jiān)控和管理，保障用戶節(jié)能用電的質(zhì)量和安全。

3. 智能化技術(shù)在地源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用

地源熱泵系統(tǒng)是未來智能化建筑中不可缺少的一部分，其主要是利用淺層地熱能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的中央空調(diào)系統(tǒng)。在對地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計過程中，可以基于傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)，使用光數(shù)字傳感器將所采集到的數(shù)據(jù)傳給計算機，通過計算機的模擬和計算，對系統(tǒng)的相應(yīng)功能模塊進行控制。通常地源熱泵系統(tǒng)是由地下埋管熱換器和熱泵機冷熱分配系統(tǒng)以及用戶終端所組成的，地下熱換器將埋在地下的封閉管道所采集到的地熱能與水源熱泵機進行熱交換，水源熱泵機通過各個環(huán)路的耦合，在制冷和制熱的循環(huán)中達到熱交換的目的，冷熱分配系統(tǒng)將冷熱水輸送到用戶終端，完成供暖和制冷的任務(wù)，另外，用戶終端的空氣處理系統(tǒng)還能夠?qū)諝膺M行凈化，從而在節(jié)能環(huán)保的同時提升了建筑的舒適度。

4. 智能化技術(shù)在太陽能系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于太陽能是一種可再生的清潔型能源，所以被廣泛的應(yīng)用于智能節(jié)能建筑中，而且太陽能熱水系統(tǒng)也是目前最經(jīng)濟、效率最高的系y。在太陽能熱水系統(tǒng)中，主要由太陽能集熱器、傳熱工質(zhì)、貯熱水箱和補給水箱以及連接管路等構(gòu)成，集熱器吸收太陽能的輻射，導致溫度升高，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能并傳遞給傳熱工質(zhì)，傳熱工質(zhì)以自然循環(huán)的方式加熱貯水箱中的水，控制裝置通過溫度差判斷是否需要進行水補給。除此之外，還要考慮到光照不足的陰雨天和冬季陽光強度不足的情況，設(shè)置輔助加熱裝置。

5. 智能化技術(shù)在電網(wǎng)節(jié)能中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)實際上是一個能源計算網(wǎng)絡(luò)，利用微處理器和模擬技術(shù)就可以對電網(wǎng)進行完整的監(jiān)控，保證用戶的用電安全。在配置上要能夠?qū)崿F(xiàn)儀表測量、自動配電、中斷恢復和高效節(jié)能的功能，同時要實現(xiàn)電網(wǎng)的安全可靠，并能夠?qū)⑿畔⒓皶r反饋。在這種智能化技術(shù)的基礎(chǔ)上，智能用電網(wǎng)要包括智能微電網(wǎng)、電能管理主站、傳輸網(wǎng)絡(luò)通信、電能信息傳感器和用電設(shè)備等等。在智能用電網(wǎng)中，智能微電網(wǎng)可以通過各種新材料技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，將電力資源轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驖M足用戶多元化需求的資源[2]。與此同時，設(shè)置智能電網(wǎng)可以對整個系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的實時情況進行監(jiān)測和控制，將信息及時的進行反饋，實現(xiàn)電能計量、儲存和處理信息以及自動控制和信息交互的功能。

6. 結(jié)束語：

通過上述分析可以看出，在節(jié)能建筑應(yīng)用智能化技術(shù)的過程中，盡管政府已經(jīng)大力的提倡和扶持，在實施的過程中仍然與發(fā)達國家存在較大的差距，因此，我們應(yīng)該通過借鑒國內(nèi)外的先進技術(shù)和經(jīng)驗，對智能化節(jié)能技術(shù)不斷的進行完善，彌補我國節(jié)能建筑發(fā)展中的不足，促進智能化技術(shù)在節(jié)能建筑中的應(yīng)用，推動建筑的智能化發(fā)展，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，從而推動整個社會的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]陳遠棟.建筑智能化應(yīng)用中的節(jié)能建筑探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015，（12）：2292～2293.

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關(guān)鍵詞：焊接機器人　系統(tǒng)組成　點焊　二次開發(fā)

中圖分類號：TP2　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)006-060-02

1　焊接機器人在焊接中的地位與優(yōu)勢

機器人制造是一種新興的現(xiàn)代制造技術(shù)，對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域以及人們的生活產(chǎn)生了重要影響。焊接機器人是應(yīng)用最廣泛的一類工業(yè)機器人，在全世界的工業(yè)機器人比例中大約占總數(shù)的60％以上。我國目前大約有700臺以上的焊接機器人用于點焊和弧焊。

機器人焊接是焊接行業(yè)的突破性進步。它相對于傳統(tǒng)的焊接剛性自動化方式而言，是一種柔性的自動化新方式。這樣柔性主要表現(xiàn)在，想要讓焊接機器人完成一項焊接任務(wù)，只需焊工給它做一次示范，它就可以模仿人的每一步動作。若要機器人去做另一項任務(wù)，不需要改變硬件，對它再作一次示范就可以了。機器人的這種性能，讓小批量不同產(chǎn)品的自動化焊接成為了可能。而剛性自動化焊接設(shè)備一般都是專用的，只能完成一種焊接任務(wù)，通常用于中、大批量焊接產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)。

2　焊接機器人系統(tǒng)的組成部分

2.1　機械手臂

別名操作機，是焊接機器人的操作部分，由它直接帶動末端焊槍飛點焊鉗實現(xiàn)各種操作，它的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，根據(jù)實際需要，其追求的目標是高質(zhì)量、高靈活性。

(1)關(guān)節(jié)式手臂是通用焊接機器人的最常見結(jié)構(gòu)，通常有六個或更多的運動軸。關(guān)節(jié)式手臂的優(yōu)勢在于它的靈活性高，而且能夠到達手工焊接難以到達的區(qū)域。

(2)直角坐標式手臂是另外一種結(jié)構(gòu)，它可以用于一些小型的高精度加工和一些需要大型的操作范圍的場合。

(3)機床式手臂這種機械手結(jié)構(gòu)類似機床。這種形式的機械手優(yōu)點是精度高，缺點是機構(gòu)笨重，占地面積大。簡易焊接機器人常采用這種形式

2.2　焊接部件

(1)對于電阻焊來說，機器人的末端執(zhí)行機構(gòu)需要一個便攜式的電阻焊槍。對于電阻焊槍，有兩方面的要求。因為焊槍需要重復操作，保證它的堅固性是很重要的。不過，焊槍也必須是緊湊且可靈活操縱的。

(2)對于電弧焊接來說，輸出穩(wěn)定的弧焊電源是必不可少的。

(3)對于激光焊接來說，一系列傳輸激光的鏡片是必要的。激光束沿著機器人手臂傳輸?shù)焦ぷ髋_，二氧化碳激光通過一系列鏡片傳輸。而一些特別的激光束，如光纖激光，需要利用柔韌的光纖光纜傳輸。

2.3　機器人控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)有3個部分組成。

(1)操作界面。焊接機器人系統(tǒng)最起碼需要有生產(chǎn)操作界面與示教編程界面。前者用于選擇一個特定的已編程作業(yè)，后者用于允許示范和檢查焊接操作。

(2)位置控制部分。通過驅(qū)動三個或更多的執(zhí)行器，機器人手臂的末端可以在三維環(huán)境中跟隨任意路徑。

(3)功能控制部分。這部分以一種可控的方式來協(xié)調(diào)控制機械手臂的運動和所要求焊接的功能。

3　點焊機器人具體分析

(1)點焊機器人的應(yīng)用領(lǐng)域

點焊機器人的典型應(yīng)用領(lǐng)域是汽車工業(yè)。一般裝配每臺汽車車體大約需要完成3000―4000個焊點，而其中絕大部分是由機器人完成的。

(2)點焊機器人的分類、特征以及用途

1)垂直多關(guān)節(jié)落地式，工作空間／安裝面積之比大，持重多數(shù)為1000N左右，有時還可以附加整機移動自由度，主要用于增強焊點作業(yè)。

2)垂直多關(guān)節(jié)懸掛式，工作空間均在機器人的下方，主要用于車體的拼接作業(yè)。

3)直角坐標型，多數(shù)為4、5軸，適合于連續(xù)直線焊縫，價格便宜。

4)定位焊接用機器人，可以承受1000KG加壓反力的高剛度機器人。有些機器人本身帶加壓功能，主要用于車身底板的定位。

(3)點焊機器人的組成部分

點焊機器人雖然有多種結(jié)構(gòu)形式，但大體上都可以分為3大組成部分，即機器人本體、點焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用較廣的點焊機器人，其本體形式為直角坐標簡易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有1～3個自由度，焊件及焊點位置受到限制；后者具有5～6個自由度，分DC伺服和AC伺服兩種形式，能在可到達的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿態(tài)，以適應(yīng)多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。

4　激光焊接機器人具體分析

激光焊接機器人的應(yīng)用領(lǐng)域由于現(xiàn)在的電子裝置、數(shù)碼產(chǎn)品向著微型化發(fā)展，集成電路元件的引腳間距變得越來越小，部件之間的空間也越來越小。激光焊接機器人系統(tǒng)就被應(yīng)用于手機，筆記本電腦，數(shù)字相機的微小部件焊接。而且，在航空航天軍工制造，高端汽車部件制造領(lǐng)域，激光焊接機器人也有應(yīng)用。

5　弧焊機器人具體分析

(1)弧焊機器人的應(yīng)用領(lǐng)域

由于弧焊在各種行業(yè)得到了普及，所以它在汽車、機械、金屬等許多行業(yè)中都有應(yīng)用。

(2)弧焊機器人的分類

從機構(gòu)上劃分，分為直角坐標型和關(guān)節(jié)型的弧焊機器人。

(3)弧焊機器人的組成部分

1)機器人機械手

2)周邊設(shè)備弧焊機器人只是焊接機器人系統(tǒng)的一部分，還應(yīng)有行進機構(gòu)。通過這些機構(gòu)來擴大工業(yè)機器人的工作范圍。

3)焊接設(shè)備包括焊接電源和送絲機構(gòu)

4)控制系統(tǒng)與設(shè)備的連接工業(yè)控制系統(tǒng)不僅要控制機器人機械手的運動，還需控制設(shè)備的動作、開啟、切斷以及安全防護。

6　焊接機器人的二次開發(fā)(智能化)

一般工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的焊接機器人大都是示教再現(xiàn)型的，這種焊接機器人對示教條件以外的焊接過程動態(tài)變化和隨機因素干擾等不具有適應(yīng)能力。這就需要對本體機器人焊接系統(tǒng)進行二次開發(fā)。通常包括給焊接機器人配置適當?shù)膫鞲衅?，柔性周邊設(shè)備以及相應(yīng)軟件功能。這些功能大大擴展了基本示教再現(xiàn)焊接機器人的功能，從某種意義上講，這樣的焊接機器人系統(tǒng)已具有一定的智能行為。目前，這種焊接機器人智能化系統(tǒng)已成發(fā)展趨勢，現(xiàn)行機器人焊接智能化系統(tǒng)由以下幾部分組成(1)任務(wù)規(guī)劃技術(shù)；(2)焊接環(huán)境等的傳感技術(shù)；(3)協(xié)調(diào)控制技術(shù)；(4)人機交互界面：(5)機器人控制技術(shù)。

7　焊接機器人與人工焊接比較

在西方發(fā)達國家，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機器人的價格指數(shù)在不斷地降低，而相反的是，勞動力成本的持續(xù)提高為企業(yè)帶來了很大的壓力。雖然焊接機器人的價格依舊高于勞動力，但它只是一次性投資比較大，而工人在焊接中可能遇到事故，這都需要企業(yè)來賠償，高質(zhì)量的焊接機器人發(fā)生事故，造成損失的概率非常之效。所以采用焊接機器人帶來的利潤比采用人力才來的利潤大。而且，焊接機器人的焊接接頭質(zhì)量遠遠不是人工焊接所能夠比擬的，采用焊接機器人，無疑能夠提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。

8　我國焊接機器人的發(fā)展與挑戰(zhàn)

我國的工業(yè)機器人從863科技攻關(guān)開始起步，現(xiàn)在已基本掌握了焊接機器人的制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴涂、弧焊、點焊等機器人。但總的來看，我國的焊接機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平與國外比還有一定的距離。第一是數(shù)量，根據(jù)統(tǒng)計，日本有將近40萬的工業(yè)機器人，而我國，尚沒有形成沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)。第二是批量大小，當前我國的機器人生產(chǎn)是根據(jù)單個用戶的要求進行小批量生產(chǎn)，而國外在大型、成套裝備方面有很大優(yōu)勢，并且在成套裝備的高技術(shù)化方面，取得了巨大的進展。在嶄新的21世紀第二個十年，面對新的機遇和挑戰(zhàn)，不僅要緊跟世界科技發(fā)展的潮流，研究與開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)制造裝備：而且，通過引進和消化，吸收一些現(xiàn)有的先進技術(shù)，站在巨人的肩膀上，盡快縮短和別人的差距。

篇4

1智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)優(yōu)越性

1.1大大提高了作物灌溉用水效率

通過智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，根據(jù)實時監(jiān)測土壤濕度及其他環(huán)境信息，通過計算機處理分析，再根據(jù)作為生長所需水閾值，實現(xiàn)了作物灌溉用水控制精準化，大大提高了作物灌溉用水的有效利用率，極大的節(jié)約了水資源。

1.2實現(xiàn)了適時適量、科學合理的精細灌溉

智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)可自動根據(jù)作物種植區(qū)實時的氣候情況、所種植作物需水情況和土壤濕度情況進行適時、適量地灌溉，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)種植的精細灌溉，使得灌溉更加科學合理，提高了灌溉質(zhì)量。

1.3大大提高了作物生產(chǎn)管理水平

通過智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，可以在節(jié)水灌溉系統(tǒng)顯示屏上，觀看土壤水肥供應(yīng)數(shù)據(jù)，通過自動裝置，智能控制灌水量和時間，不僅減輕了勞動強度，還解決了以往施肥、滴水的精準度難于把握的難題，有效的提高了作物生產(chǎn)管理水平，節(jié)約了人工管理成本。

1.4促進了作物增產(chǎn)

智能化噴灌、滴灌系統(tǒng)，應(yīng)用于小麥、棉花等作物，與常規(guī)灌溉相比，平均可增產(chǎn)10%以上。智能化微灌系統(tǒng)，在種植蔬菜、水果時使用，增產(chǎn)效果更加顯著，果實質(zhì)量更好。

2智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)在我國研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1智能化節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)研究

智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)在節(jié)水灌溉發(fā)達國家發(fā)展較早較快，尤其是以色列等嚴重缺水國家，節(jié)水灌溉配套的智能化控制系統(tǒng)較先進。我國節(jié)水灌溉技術(shù)起步較晚，智能化節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)方面更是落后，自行研制的、成型的自動控制產(chǎn)品較少，絕大部分都依靠從國外進口。周子瑾、任盛明等對GIS在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了研究，分析了GIS技術(shù)在節(jié)水灌溉中應(yīng)用的特點及優(yōu)勢。戴彬虎、劉凱、倪濤等人研究了單片機技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用，基于此技術(shù)的灌溉系統(tǒng)具有成本低、運行可靠、可拓展性好等特點。無線傳感器由于具有應(yīng)用成本低、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、數(shù)據(jù)傳輸距離遠等優(yōu)點，在智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)中得以迅速應(yīng)用。李祥林等人設(shè)計出基于ZigBee分布式無線傳感網(wǎng)絡(luò)進行精確農(nóng)田信息實時采集的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)。王驥等人利用無線傳感器技術(shù)，提高了灌溉系統(tǒng)的自動化與監(jiān)測水平。趙南等設(shè)計了一套農(nóng)田灌溉無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)。曹成茂、湯萬龍、高曉紅等人對自動灌溉策略進行了研究，提高了灌溉系統(tǒng)的控制精度。以上研究主要是課題研究，多數(shù)研究尚未與農(nóng)作物生長相結(jié)合，成果轉(zhuǎn)化率低，實用性較差[1]。為此，我國加快對種植作物情況下智能化灌溉系統(tǒng)研究步伐。韓建明、何志剛等人在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院溧水高科技農(nóng)業(yè)示范園，研制了一套以設(shè)施葡萄為目標作物的智能化灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用目前世界上先進的WSN技術(shù)，克服了傳統(tǒng)農(nóng)田環(huán)境信息有線檢測、實時監(jiān)控等難、繁、不易操作的缺點，具有廣闊的應(yīng)用前景。其自主研發(fā)了土壤濕度傳感器，同時開發(fā)設(shè)計了不帶LED大屏顯示裝置的便攜式機型，其體積小，適合于普及推廣應(yīng)用[1]。南京理工大學的陳巧莉等人對智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)進行了研究。采用了傳感技術(shù)與單片微機技術(shù)，結(jié)合了工業(yè)測控技術(shù)和農(nóng)業(yè)種植與灌溉技術(shù)，實現(xiàn)了適時，按需精確灌溉。該系統(tǒng)的節(jié)水灌溉控制儀體積小、操作簡單靈活、成本低、工作可靠，易于推廣[2]。江蘇省常熟市水利技術(shù)推廣站開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)受益灌溉面積總計2600hm2，灌溉水利用率由0.6提高至0.9以上，實現(xiàn)節(jié)水25%，改變了因傳統(tǒng)灌溉帶來的面源污染，減輕氮磷負荷70%。

2.2智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

在加大研發(fā)力度的同時，我國不斷加大對節(jié)水灌溉項目的中央資金扶持力度，涌現(xiàn)了一批高效節(jié)水灌溉試點縣和示范區(qū)，智能化節(jié)水灌溉技術(shù)逐步得到發(fā)展。新疆是我國節(jié)水灌溉技術(shù)范圍最廣、面積最大、發(fā)展最快的地區(qū)之一，是我國農(nóng)業(yè)節(jié)水滴灌的技術(shù)應(yīng)用的樣板。2003年，兵團第七師130團率先在大田棉花上開發(fā)和應(yīng)用了智能化滴灌控制，并于2004年和2005年逐步提高完善，該系統(tǒng)結(jié)合了滴灌技術(shù)、土壤水分檢測技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時間經(jīng)驗，利用移動通訊GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了精準農(nóng)業(yè)灌溉。2005年，第一師3團建成3萬畝棉田滴灌自動化控制系統(tǒng)，由團場自主設(shè)計、聯(lián)合研發(fā)了棉田膜下自動化滴灌智能化分析決策系統(tǒng)，具有節(jié)水、省勞力、自動化程度高、分析決策準確等特點。截止2014年7月，全兵團共建設(shè)大田自動化滴灌面積約2.67萬hm2，實際在用約1.13萬hm2。據(jù)不完全統(tǒng)計，全疆已建成大田自動化滴灌面積約4萬hm2，每年新增約1～1.33萬hm2，應(yīng)用作物主要在棉花、加工番茄和果樹上，近兩年在玉米、小麥等大田糧食作物上也開始應(yīng)用。寧波市近年來開始實施智能化微噴灌工程建設(shè)，在我國處于領(lǐng)先水平。江蘇省無錫市錫山區(qū)東港鎮(zhèn)的太湖水稻示范園首次采用了水稻智能化灌溉系統(tǒng)，充分發(fā)揮了該系統(tǒng)節(jié)水、省工、增產(chǎn)、增效的特點。江蘇省海門常樂鎮(zhèn)實現(xiàn)了對233.33hm2大棚作物的智能化節(jié)水灌溉。江蘇徐州市邳州率先在鮮切花種植中引進智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，比普通灌溉節(jié)水40%～50%。山東省濟寧市金鄉(xiāng)縣化雨鎮(zhèn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)實現(xiàn)了智能化的節(jié)水灌溉技術(shù)，受益農(nóng)田達2000hm2。山東省德州市陵縣滋鎮(zhèn)德強農(nóng)場采用智能化噴灌設(shè)備，實現(xiàn)了節(jié)水灌溉高產(chǎn)試驗區(qū)的自動化、信息化、安全化。山東省濱州市焦橋鎮(zhèn)5533.33hm2土地全部實現(xiàn)了智能化節(jié)水灌溉。云南省昭通市昭陽區(qū)對173.33hm2蘋果園實施了智能化灌溉，年可節(jié)約18萬m3左右的水量，增產(chǎn)蘋果500kg/667m2。河北省張家口塞北管理區(qū)重點實施了智能化控制灌溉工程，年均節(jié)約用水180萬m3，節(jié)水覆蓋率達到80%。

3智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)存在的問題及對策

3.1存在問題

智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)了精準（精準灌水、精準施肥等）高效（勞動效率高、增產(chǎn)幅度大）、節(jié)約（節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)肥等）、環(huán)保（環(huán)境友好、鹽漬良利用等）、易控（機械化、自動化、集約化），也促進我國農(nóng)業(yè)向規(guī)?；?、集約化、標準化、信息化、現(xiàn)代化方向發(fā)展；但在其應(yīng)用中仍存在以下問題。3.1.1　智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)研究推廣較發(fā)達國家仍存在很大差距，急需加大研發(fā)及示范推廣力度。與智能化節(jié)水灌溉研究較為先進的以色列等國家相比，我國的智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)研究整體水平較低，缺乏標志性研究成果，無法在更大范圍、更高層次實現(xiàn)對節(jié)水灌溉實踐的有效支撐，制約了系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和效用發(fā)揮。3.1.2　智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)造價仍然偏高，影響了大面積推廣。智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)涉及產(chǎn)品較多，科技含量較高，目前多為國外進口，系統(tǒng)整體造價相對偏高，這給經(jīng)濟實力原本有限的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位造成了沉重的經(jīng)濟負擔，許多單位因此而主動放棄購買使用，客觀上影響了智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)的大面積推廣。3.1.3　缺乏專門的灌溉系統(tǒng)管理技術(shù)人才?，F(xiàn)有的管理人員技術(shù)水平較低，缺乏系統(tǒng)化的專業(yè)培訓，造成系統(tǒng)管理維者對系統(tǒng)的性能和特點不了解，對設(shè)備的操作和維護不熟練，造成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不暢、效率低下、難以達到預期效果，嚴重制約了系統(tǒng)促產(chǎn)增效作用的發(fā)揮，影響了人們的使用積極性。

3.2對策

篇5

 

本文通過對國內(nèi)外智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀分析，分析了我國智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其存在問題，并闡述了在我國發(fā)展智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的必要性，這將對節(jié)約用水、提高作物產(chǎn)量，促進我國現(xiàn)代化節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

 

我國水資源總量豐富，但人均占有量不足世界人均值的1/4，作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占據(jù)全國總用水量的70%以上，日益嚴重的水環(huán)境污染和水資源浪費，更加劇了水資源的缺乏，使得用水矛盾更加凸顯。隨著水資源的日趨緊張，世界各國都在積極探索行之有效的節(jié)水措施[1]。

 

噴灌法、微灌法、滲灌法等，都是為解決水資源不足、提高灌溉水利用效率而發(fā)展起來的現(xiàn)代化的高效節(jié)水措施[2-3]。然而與節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家相比，我國的噴灌、滴灌占有效灌溉面積的比例極低，且自動化、智能化程度不高，這與我國水資源嚴重緊缺的形勢不相適應(yīng)。

 

1 國外智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的研究

 

智能化灌溉是為了能更加高效的利用水資源，達到最優(yōu)的節(jié)水增產(chǎn)目標，把生物學、人工智能、微電子等多種高新技術(shù)結(jié)合到節(jié)水灌溉技術(shù)中，按照不同作物對水的需求量不同進行不同水量的灌溉。

 

其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心，能根據(jù)降雨量、當前溫度、歷史用水情況，以及土壤含水量等要素，自動調(diào)整灌溉運行時間[4]。

 

隨著現(xiàn)代工業(yè)向農(nóng)業(yè)的滲透和微電子技術(shù)的應(yīng)用，國外的設(shè)施農(nóng)業(yè)也不斷地向智能化方向發(fā)展[5]。雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司在20世紀80年代成功研制了智能化中央計算機灌溉控制系統(tǒng)，并且隨著計算機硬件、軟件的飛速發(fā)展，該系統(tǒng)也得到了越來越多的應(yīng)用。

 

國外節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展較早，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，加上他們利用先進的電子計算機技術(shù)實現(xiàn)了對灌溉控制的自動化管理。其中又以美國、以色列、澳大利亞等幾個國家最為突出。

 

美國瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司和ARS公司聯(lián)合開發(fā)的一種紅外濕度計能夠自動讀取作物葉面濕度，并將其反饋給中央控制器，然后通過電腦對灌溉系統(tǒng)發(fā)出灌水的指令;以色列極度缺水，通過全國鋪設(shè)管道輸水來降低輸水損失，并大量采用噴灌、滴灌技術(shù)，通過家庭計算機和無線控制技術(shù)對灌溉實行自動化的管理使得其灌溉水有效利用系數(shù)達0.9以上[6-7]。

 

2 國內(nèi)智能化節(jié)水灌溉技術(shù)研究現(xiàn)狀

 

我國的節(jié)水農(nóng)業(yè)根據(jù)我國國情，在科技工作者不斷地推陳創(chuàng)新中形成了自己的特色和優(yōu)勢，但在現(xiàn)代化的信息技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)、人工智能的利用上與發(fā)達國家相比依舊存在差距。在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)上缺乏競爭力。

 

自1990年起科技部通過863計劃，我國就開始實施農(nóng)業(yè)節(jié)水智能化示范區(qū)的工程建設(shè)，近些年來智能化節(jié)水灌溉已有所發(fā)展。

 

北京市第1個農(nóng)村節(jié)水灌溉計量信息化管理的示范區(qū)通州區(qū)，于2010年建成實現(xiàn)了村級農(nóng)業(yè)用水的智能化計量管理[8];云南省昭通市昭陽區(qū)的智能化灌溉蘋果園，利用電磁閥實現(xiàn)了對園內(nèi)滴管、微噴設(shè)施的遠程控制[9];

 

唐山市豐南區(qū)的智能井房建設(shè)更是做到了計算機與遙感技術(shù)、傳感器等的結(jié)合，聯(lián)系農(nóng)業(yè)部土壤墑情、氣候預報，做到了更加精準的農(nóng)業(yè)灌溉[10]。這些智能化的灌溉及管理措施給當?shù)毓┧块T的工作帶來了便利的同時也極大地提高了農(nóng)業(yè)用水的效率，也實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收。

 

雖然智能化節(jié)水灌溉在我國已有所探索并在局部地區(qū)開始應(yīng)用，但這些只是局部小范圍的，而且靠大量的財政扶持，尚沒有形成一個完整的產(chǎn)業(yè)體系，也沒有做到大范圍的推廣。

 

3 智能化節(jié)水灌溉的必要性與趨勢

 

2012年國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要(2012-2020年)》[11]給出了到2020年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達0.55以上發(fā)展目標。截止2013年底，我國高效節(jié)水灌溉面積為1.42×107hm2[12]，根據(jù)相關(guān)部門預測，到2030年底我國缺水量將高達1300～2600億m3，其中農(nóng)業(yè)缺水量達500～700億m3。

 

而且我國水資源分布極不均勻，在地域上南多北少、東多西少，在時間上雨季旱季明顯，占耕地面積60%以上的北方水資源量只有20%左右。

 

“十三五”規(guī)劃中，我國要新增高效節(jié)水灌溉面積0.067億hm2，農(nóng)田有效灌溉面積達0.67億hm2以上。如何解決缺水與灌溉面積增加之間的矛盾，來緩解水資源緊缺的問題，實現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，這就需要在灌溉系統(tǒng)中合理地推廣自動化控制，并逐步提高節(jié)水灌溉的智能化水平。

 

就目前而言，我國智能化節(jié)水灌溉技術(shù)還處于初級發(fā)展階段。與節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家相比，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)有水平不高，在引進的自動化控制器中大多不能適應(yīng)中國的實際情況，不僅如此，高昂的價格更是阻礙了在我國的推廣[14-16]。

 

在國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展要求和農(nóng)業(yè)用水緊缺的矛盾中，高效的、自動化、智能化的節(jié)水方式應(yīng)該成為我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展目標。而發(fā)展的相對滯后也帶來了潛在的巨大市場。

 

4 結(jié)束語

 

水資源短缺與水污染嚴重是世界性問題，農(nóng)業(yè)是用水大戶，如何解決農(nóng)業(yè)用水浪費、提高灌溉水利用率是世界各國面臨的共同問題。在現(xiàn)代工業(yè)的支撐下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)也在向著智能化方向發(fā)展。

 

隨著社會對農(nóng)業(yè)要求的不斷增高以及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，結(jié)合人工智能、現(xiàn)代信息技術(shù)、3S技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)也將有更深層次的發(fā)展，從自動化的不斷普及開始，向更安全、高效、多功能控制的智能化節(jié)水灌溉方式邁進，這必將給中國的節(jié)水農(nóng)業(yè)帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

篇6

農(nóng)田灌溉自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)精細、適時灌溉，不僅能提高水利資源的利用率，還能促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收。發(fā)達國家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的一個重要途徑就是灌溉管理的自動化，對灌區(qū)內(nèi)水情、墑情實時監(jiān)測預報、并根據(jù)作物的生長情況制定相應(yīng)灌溉規(guī)劃。我國農(nóng)田灌溉自動化研究處于起步階段，目前主要依靠人工測量和控制， 數(shù)據(jù)收集和處理難，不利于用水的精確管理和合理化灌溉。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)田灌溉自動化變得越來越重要。

二、現(xiàn)實意義

為了解決我國農(nóng)業(yè)用水存在的水資源緊缺與水資源污染、浪費嚴重的突出矛盾以及節(jié)水灌溉管理體系有待加強完善的問題，應(yīng)該更新觀念，以現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的發(fā)展為中心，不斷向節(jié)水灌溉、高效用水模型和綠色環(huán)保的研究領(lǐng)域擴展、加強作物需水規(guī)律和灌溉制度的研究、加強農(nóng)田水利應(yīng)用基礎(chǔ)研究等措施，解決農(nóng)業(yè)水資源短缺，保證農(nóng)業(yè)、水利可持續(xù)發(fā)展。

三、研究目的

實現(xiàn)水稻用水灌溉的最優(yōu)控制，為農(nóng)田灌溉排水工程設(shè)計和運行管理提供科學依據(jù)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐，對現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)發(fā)展起到引領(lǐng)和示范帶動的作用。

四、系統(tǒng)功能

把田間多余灌溉用水排進蓄水池進行保存，最大限度地節(jié)約水資源。由于循環(huán)水中含有化肥、農(nóng)藥、養(yǎng)料，使之循環(huán)利用，做到不污染環(huán)境，節(jié)約農(nóng)藥、化肥、節(jié)約生產(chǎn)成本，綠色環(huán)保。水稻田間鋪設(shè)灌水、排水管道，田間裝設(shè)電動進水閥門和電動排水閥門、電磁流量計、水位計、水質(zhì)檢測等儀表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水規(guī)程要求，做到灌溉水的自動循環(huán)利用，減輕勞動強度，降低人工成本。

五、系統(tǒng)理論基礎(chǔ)

智能化循環(huán)節(jié)水灌溉項目以水稻葉齡診斷技術(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)水稻不同葉齡時期的需水規(guī)律，分別制定出水稻各葉齡生育時期的灌溉控制策略。秧苗三葉一心開始插秧，田間保持花達水狀態(tài)；4葉返青期，上護苗水3-5cm；分蘗期保持3-5cm水層，分蘗盛期即7葉期晾田控蘗5天左右；拔節(jié)期和孕穗期實行間歇灌溉，水層自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根據(jù)水稻長勢適當晾田；抽穗、開花至蠟熟期繼續(xù)實行間歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收獲。

六、系統(tǒng)工作過程

安裝在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制裝置接到系統(tǒng)決策指令后，通過控制灌水和排水電磁閥的開啟和關(guān)閉，將蓄水池中的水流入格田或?qū)⒏裉飪?nèi)多余的灌溉水回收到蓄水池進行儲存，供下次灌溉使用，從而實現(xiàn)自動化的循環(huán)灌溉。

由于天氣高溫、蒸發(fā)量大或其他原因造成格田內(nèi)的水層深度低于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統(tǒng)對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行分析診斷后，自動發(fā)出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即啟動，蓄水池中儲存的灌溉水流向灌水渠，同時灌水渠的電磁閥自動打開，灌溉水進入到格田內(nèi)。當格田內(nèi)的水層深度達到系統(tǒng)預設(shè)值時，系統(tǒng)發(fā)出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠電磁閥自動關(guān)閉，停止灌溉。

由于栽培技術(shù)要求需要排水，或者是遇到較強的降雨造成格田內(nèi)的水層深度高于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統(tǒng)診斷后立即發(fā)出排水指令，排水渠電磁閥自動打開，田間多余的水通過排水渠流向蓄水池并儲存起來。當格田內(nèi)的水層深度降到系統(tǒng)預設(shè)值時，系統(tǒng)發(fā)出停止排水指令，排水渠電磁閥關(guān)閉，停止排水。

七、應(yīng)用效果分析

1、 用水量監(jiān)測

對系統(tǒng)灌溉監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，智能化循環(huán)節(jié)水灌溉用水量107m3/畝，其中排水量45m3/畝，需地下水62m3/畝，常規(guī)灌溉需地下水128m3/畝，全年省水66m3/畝。節(jié)約了水資源，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2、 節(jié)約肥料成本分析

分別在水稻插秧排水、分蘗、曬田排水和齊穗4個時期，采集水樣。養(yǎng)分化驗結(jié)果見下表1。

蓄水池全氮含量1.2mg/L，曬水池全氮含量0.34mg/L，差值為0.86mg/L，循環(huán)水二次利用水量45m3/畝，增加全氮養(yǎng)分含量38.7g/畝，可節(jié)約尿素0.09kg/畝；磷肥比較穩(wěn)定，養(yǎng)分流失量很小，可忽略不計，速效鉀流失量最高，按上述方法計算，可節(jié)約50%硫酸鉀0.6kg/畝，通過智能化循環(huán)節(jié)水灌溉技術(shù)畝節(jié)約尿素0.09kg，50%硫酸鉀0.6kg，節(jié)約肥料成本3.1元/畝。

2、 節(jié)約人工成本分析

應(yīng)用該項技術(shù)實現(xiàn)灌溉管理的智能化、自動化控制，節(jié)約水稻生產(chǎn)灌溉田間管理人工費15元/畝。

八、技術(shù)應(yīng)用結(jié)論與討論

篇7

關(guān)鍵詞： 綜合智能控制技術(shù) 電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)

廣東省電力系統(tǒng)包括21個地市電網(wǎng)，現(xiàn)有最高運行電壓等級為500kV，珠江三角洲地區(qū)已形成500kV環(huán)網(wǎng)，并以500kV電壓與廣西聯(lián)網(wǎng)，以400kV和110kV電壓分別與香港和澳門聯(lián)網(wǎng)。此外，廣東電網(wǎng)還向湖南宜章和臨武兩縣以及江西贛南地區(qū)供電。

粵中(珠江三角洲地區(qū))地網(wǎng)是廣東電網(wǎng)的核心，也是全省最大的負荷中心，該電網(wǎng)與廣西、香港等電網(wǎng)互聯(lián)，除了向珠江三角洲地區(qū)提供電力外，還擔負著電力交換任務(wù)。在粵中地區(qū)建設(shè)一個強大的500kV電網(wǎng)，對保證廣東電網(wǎng)乃至香港電網(wǎng)以及澳門電網(wǎng)的安全運行有著重大意義。廣東500kV電網(wǎng)東已延伸至汕頭西翼，江門――茂名500kV輸變電工程已投入使用。

廣東省的電力工業(yè)已經(jīng)步入了大電網(wǎng)、高電壓和大機組時代。隨著整個電網(wǎng)變得越來越復雜，電網(wǎng)規(guī)劃中以往那種人為臆斷和局部最優(yōu)的規(guī)劃方式會給電網(wǎng)運行、發(fā)展帶來隱患，資金盲目使用的可能性加大。結(jié)合目前理論的發(fā)展，我們認為電網(wǎng)規(guī)劃是一個受到多種條件約束的、以電網(wǎng)總效益為最終目標的多目標的系統(tǒng)工程。對于這樣一個系統(tǒng)，我們認為適宜以控制論為基礎(chǔ)，結(jié)合信息論、運籌學和系統(tǒng)工程等理論來研究。

從控制論角度來看，電網(wǎng)是一個巨維數(shù)的典型動態(tài)大系統(tǒng)，它具有強非線性、時變且參數(shù)不確切可知、含大量未建模動態(tài)部分的特征。另外，電力網(wǎng)絡(luò)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復雜的物理特性，對這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)有效決策控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線路的不滿日益增強，線路造價，特別是走廊使用權(quán)的費用日益昂貴，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對電力網(wǎng)絡(luò)的決策控制提出了越來越高的要求。正是由于電網(wǎng)具有這樣的特征，一些先進的控制論思想和技術(shù)被不斷地引入到電網(wǎng)中來。下面將闡明綜合智能控制技術(shù)引入電網(wǎng)規(guī)劃中的必要性和可行性。

一、綜合智能控制技術(shù)

1.1智能控制的概念

迄今為止，智能控制尚無統(tǒng)一的概念，文獻［1］有如下歸納：

a)最早提出智能控制概念當推傅京孫教授，他通過對人-機控制器和機器人方面的研究，將智能控制概括為自動控制和人工智能的結(jié)合。他認為在低層次控制中用常規(guī)的基本控制器，而在高層次的智能決策，應(yīng)具有擬人化功能。

b)Saridis在傅京孫工作的基礎(chǔ)上，提出了三元結(jié)構(gòu)的智能控制理論體系，他認為僅有二元結(jié)合無助于智能控制的有效和成功應(yīng)用，必須引入運籌學，使其成為三元結(jié)合，并提出了其遞階智能控制的理論框架。

c)國內(nèi)蔡自興教授在研究了上述理論結(jié)構(gòu)以后，從系統(tǒng)的整體性和目的性出發(fā)，于1986年提出了四元結(jié)構(gòu)價格體系，將智能控制概括為控制理論、人工智能、運籌學和系統(tǒng)理論4學科交叉。

總之，智能控制是多學科知識的結(jié)合，除了從控制論出發(fā)來研究它，還可以從信息論、生物學以及社會科學角度來討論和研究。

1.2綜合智能控制技術(shù)

綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統(tǒng)方法的結(jié)合，如模糊變結(jié)構(gòu)控制，自適應(yīng)模糊控制，自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等；另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合，如專家模糊控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。

二、一個國外的電網(wǎng)規(guī)劃專家系統(tǒng)

目前為止，在電網(wǎng)規(guī)劃方面較成功的綜合智能控制技術(shù)系統(tǒng)不是很多，其中比較好的有加拿大魁北克水電公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計專家系統(tǒng)”。

在80年代末期，隨著人員的退休和長期不用，一些60年代和70年代加拿大電網(wǎng)高速發(fā)展時期由工程師們獲得的大量有關(guān)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的專門知識逐漸被人遺忘，這引起了加拿大電力部門的關(guān)注，魁北克水電公司將專家系統(tǒng)技術(shù)看成是表達和保存某些目前在人類專家頭腦中的專門經(jīng)驗和知識的潛在方法。他們認為在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域里，專門知識的損失非常明顯，尤其是在電力系統(tǒng)增長緩慢的時期。這些專門知識來自于各門學科，在多層次的電力系統(tǒng)設(shè)計決策過程中起著重要的作用。一些選擇決策，如發(fā)電類型、發(fā)電廠位置、輸電類型(交流/直流)、電壓等級、輸電線路的數(shù)量型號和補償設(shè)備的數(shù)量型號的選擇必須根據(jù)一些準則仔細權(quán)衡，包括可靠性、穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、費用和環(huán)境狀況的準則等?；诖?，魁北克水電公司的專家們開發(fā)了一個用于輸電網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計的專家系統(tǒng)，該專家系統(tǒng)具有以下特點。

2.1目標和預期效益

主要目的是研究使用專家系統(tǒng)(ES)來模仿人類專家在AC/DC輸電網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計中的行為的可能性。系統(tǒng)地確定和表達進行一項合格設(shè)計所必須的知識，包括符號和數(shù)字數(shù)據(jù)，以及指導該項設(shè)計的原理、規(guī)則、準則折衷方法和數(shù)學模型。合格的設(shè)計基于費用、環(huán)境狀況、穩(wěn)定性、可靠性和設(shè)計靈敏度或魯棒性等準則。ES原型還應(yīng)指導用戶通過完成設(shè)計所需的各步驟，使用戶與知識庫交互作用，并提供達到每一中間步驟后相應(yīng)推理路徑的解釋。預期的主要效益是：

a)專家知識能夠保留和傳授給未來的工程師；

b)知識可以用更加具體的形式加以表達，而不是一些不明確的、沒有根據(jù)的判斷；

c)將獲得更一致的結(jié)果；

d)與人類專家相比，ES可以檢查、比較更多的方案，得到更經(jīng)濟的設(shè)計；

e)借助于推理解釋功能，ES可以作為未來專家的教學和訓練工具；

f)作為一種“咨詢”手段或者一個對已有設(shè)計進行評價和改進的工具，ES對專家將很有幫助；

g)ES將充當進行各種電力系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計的專家系統(tǒng)家族的先驅(qū)，作為一種模型，從中抽取更加一般的設(shè)計方法論；

h)ES起到收集常常分散在整個設(shè)計機構(gòu)中的知識的作用。

2.2領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師的交互作用

知識工程師應(yīng)當具有電力系統(tǒng)分析和設(shè)計領(lǐng)域以及人工智能(AI)領(lǐng)域的經(jīng)驗，已經(jīng)證明兩種知識的混合對于從領(lǐng)域?qū)＜姨幊槿『蜐饪s專家知識非常有效。專家知識來自于電力系統(tǒng)規(guī)劃工程師，他們具有多年的規(guī)劃、設(shè)計和調(diào)試大型工程項目的經(jīng)驗。

2.3對設(shè)計的評價因素一個候選的設(shè)計必須滿足下述條件：

a)DC系統(tǒng)最小故障恢復特性；

b)容許的無線電和諧波干擾要求；

c)故障后的最小穩(wěn)定判據(jù)；

d)穩(wěn)定電壓和無功電源的極限；

e)甩負荷后的暫態(tài)過電壓極限；

f)可靠性所要求的最小設(shè)備冗余度；

g)必須對輸入數(shù)據(jù)變化不敏感(魯棒性)；

h)必須滿足某一最大費用要求；

i)必須適合現(xiàn)有技術(shù)。

魁北克水電公司的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計專家系統(tǒng)”已經(jīng)成功地應(yīng)用了近十年，并在不斷地發(fā)展、完善。隨著模糊技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的迅速發(fā)展，綜合智能控制技術(shù)在電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用前景愈來愈廣闊。

三、電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)的分解及協(xié)調(diào)

電網(wǎng)的建設(shè)是資金和技術(shù)密集型的工程，線路和設(shè)備的經(jīng)濟使用壽命長達數(shù)十年之久，所以網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)合理與否，對電網(wǎng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟效益將產(chǎn)生長期的影響。一次規(guī)劃失誤的損失，若干年難以挽回。隨著廣東省電網(wǎng)的不斷發(fā)展，如何合理地布局電網(wǎng)已是當前電網(wǎng)乃至整個電力工業(yè)發(fā)展的重要課題之一。

電網(wǎng)規(guī)劃需要確定的決策是大量的，而這些決策在時間和空間上是相互影響的。目前，限于各方面條件，無法將其統(tǒng)一在一個模型中考慮。只能將其分解成相對簡單的子問題，再通過子問題間的迭代進行協(xié)調(diào)。按照問題劃分，電網(wǎng)規(guī)劃可分為：負荷預測，網(wǎng)架規(guī)劃，無功規(guī)劃，穩(wěn)定性分析，短路電流分析。

四、結(jié)束語

電網(wǎng)負擔著將電源與用戶連接起來的任務(wù)。此外為了得到最大的供電可靠性和經(jīng)濟性，它還擔負著與鄰近地區(qū)電力系統(tǒng)聯(lián)系起來的任務(wù)。由于電網(wǎng)設(shè)備投資需求大，并且設(shè)備壽命長達數(shù)十年，從而導致電力系統(tǒng)強烈地受“過去權(quán)重”的制約，因此，尋求最佳的電網(wǎng)投資決策以保證整個電力系統(tǒng)的長期優(yōu)化發(fā)展，是電網(wǎng)規(guī)劃所要達到的目標。

結(jié)合本文的論述可以看出，電網(wǎng)這一巨維數(shù)的典型動態(tài)大系數(shù)，具有強非線性、時變且參數(shù)不確切可知、含大量未建模動態(tài)部分的特征，而我們所要達到的控制效果是一種多目標、滾動優(yōu)化的動態(tài)非量化指標(電網(wǎng)的工程效益)，在這個過程中知識的表示和處理占了較大的比重。這樣就需要利用綜合智能控制技術(shù)去有效地組織有關(guān)電網(wǎng)規(guī)劃的大量知識，進行選優(yōu)運算，得到優(yōu)化的決策。目前廣東省電力工業(yè)局聯(lián)合華南理工大學電力學院共同開展了“電網(wǎng)規(guī)劃專家決策系統(tǒng)”的有關(guān)理論研究工作，并有望在2000年開發(fā)一個有效的基于綜合智能控制技術(shù)的電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)，它的使用將對廣東省電網(wǎng)的建設(shè)起到積極的促進作用。

篇8

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(yīng)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(shè)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(yīng)盡量選擇節(jié)能型的電力設(shè)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(shè)計時，可合理選取設(shè)計參數(shù)和調(diào)整電路負荷，從而提高電氣系統(tǒng)電源設(shè)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(shè)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(wù)，歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]

配電設(shè)計應(yīng)首先考慮電氣自動化系統(tǒng)的適用性，滿足供電設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性要求和用電設(shè)備的電力負荷容量要求以及電氣設(shè)備度對控制方法的要求等。在設(shè)計配電系統(tǒng)時，除了要滿足電氣設(shè)備和用電設(shè)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(shè)計走線時，應(yīng)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(shè)備和用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定性，同時應(yīng)做好電氣自動化系統(tǒng)的接地和防雷設(shè)計[2]。

3 節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(yīng)滿足以下要求：其一，根據(jù)電網(wǎng)無功功率情況，設(shè)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(yīng)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(yīng)優(yōu)化變壓器的選擇，一方面，電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)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(shè)計，通過在三相電源上均勻分解單相設(shè)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(chǔ)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(shè)計布線路徑，電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計在導線布線時，應(yīng)合理設(shè)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(wù)，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(shè)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(yīng)用多種節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)節(jié)能設(shè)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

[1]馬建華.數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].制造業(yè)自動化，2012，06：142-144.

篇9

【關(guān)鍵詞】柔性供電技術(shù) 電能質(zhì)量 調(diào)控 應(yīng)用 分析

現(xiàn)代化社會的不斷發(fā)展，電力的工藝在實時性以及準確性和安全性方面的要求也在不斷的提高，高效優(yōu)質(zhì)的供電是電力發(fā)展的一個主要方向。柔性化供電技術(shù)，在一定程度上為現(xiàn)代社會高效優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)解決多條件約束提供了重要技術(shù)手段。柔流輸電系統(tǒng)，在電力供應(yīng)領(lǐng)域可以將其進一步的看成是FEDE供電技術(shù)在供用電領(lǐng)域中的延伸。在供配電領(lǐng)域，是電力供應(yīng)與終端用戶的直接聯(lián)系紐帶，電力供應(yīng)的調(diào)控運行過程中的狀況，在一定程度上對終端用戶電能質(zhì)量的好壞進行直接的反應(yīng)。

1 關(guān)于柔性化供電技術(shù)的概念

柔性化供電技術(shù)可以定義成為針對不同電力用戶以及負荷的需要，進而提供不同質(zhì)量以及形式的電力供應(yīng)，具有著高度的可靠性、靈活性以及信息化和智能化的供電技術(shù)。這一概念主要是和美國學者以及日本學者所提出來的概念類似，我們也是在這個基礎(chǔ)上行通過對供電形式以及覆蓋層進行拓展之后提出了柔性化供電技術(shù)的概念。柔性化供電技術(shù)也可以看做是柔流輸電系統(tǒng)在供用電的領(lǐng)域一個延伸。然而事實上，因為供用電系統(tǒng)直接和用戶有關(guān)，最終電能質(zhì)量的好壞在很大程度上是取決于供電系統(tǒng)的運行情況。所以供電系統(tǒng)更加需要電能的靈活控制和可靠運行，并且供電系統(tǒng)的電壓比較低，結(jié)構(gòu)相對比較分散，同時控制需求也是多樣化，這就為當前水平的電力電子器件的應(yīng)用提高了適宜的場所。

2 關(guān)于在電能質(zhì)量控制過程中柔性化技術(shù)的作用

目前在我國電網(wǎng)系統(tǒng)中，隨著電網(wǎng)的容量以及結(jié)構(gòu)在不斷的進行著完善，從而使其區(qū)域大供電已經(jīng)是成為了目前的發(fā)展重點。然而對于不同的用電終端客戶，其供電系統(tǒng)所提出了電能質(zhì)量調(diào)控的靈活性以及實用性，但是對于一些大區(qū)域供電系統(tǒng)中依然是存在著電壓的偏低和結(jié)構(gòu)分散的情況，進而嚴重的影響了其多樣化的控制內(nèi)容。在此背景下，必須要求電力電子的調(diào)控能夠具有著靈活的調(diào)節(jié)范圍，以此為其供電的高效優(yōu)質(zhì)提供供核心技術(shù)支持，同時在柔性供電技術(shù)中對于電能質(zhì)量的調(diào)控，主要有以下方面的作用。

實現(xiàn)多種電能質(zhì)量及多種電能形式的同步可靠電力供應(yīng)。但是在供電的系統(tǒng)當中，不僅僅存在著普通的供電，同時也存在著等級相對來說比較高的供電。因此，柔性化供電技術(shù)必須要能夠滿足不同用電質(zhì)量的需要。除此之外，還應(yīng)該要保證柔性化供電技術(shù)能夠具有普通的工頻交流的供電以及直流的供電等形式，這樣才能夠使其滿足不同電力需要的用戶需求。

其次FAcTs柔性化供電技術(shù)，在一定程度上應(yīng)以電力電子元器件為主要核心，對供電系統(tǒng)中各特殊部位的電能質(zhì)量在線監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)手段進行不斷的不斷完善，其主要包括以下方面的內(nèi)容：一是電網(wǎng)的諧波；二是DG的分布發(fā)電；三是VQC電壓的無功能調(diào)劑，同時也要對電網(wǎng)中一些重要結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控等。

再次具備完整的電力信息采集、傳輸、運算分析，以及設(shè)備遠程操控能力。

與此同時還能夠進行遠程操控方面的能力。從而使其能夠更好的為用電客戶提供電網(wǎng)信息相關(guān)服務(wù)工作，最終能夠更加充分的調(diào)動用戶在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中的積極參性和主動參與性。

最后對電網(wǎng)系統(tǒng)中的調(diào)控運行進行不斷的優(yōu)化，同時對其以往的信息進行不斷的分析，在通過結(jié)合配電的終端作為其核心所在，進而使其更好的實現(xiàn)了對供電網(wǎng)絡(luò)的不斷優(yōu)化以及降低其損耗。通過對變頻調(diào)壓等技術(shù)能夠更好的實現(xiàn)其經(jīng)濟運行，在一定程度上能夠更好的為客戶提供出優(yōu)質(zhì)的供電。

在供電系統(tǒng)的電壓出現(xiàn)比較劇烈的波動過程中，對于DVR動態(tài)的電壓調(diào)節(jié)器來說，其不僅僅能夠更好的實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的實際情況，同時還能夠更好的對電壓所出現(xiàn)的波動做出更加快速準確的反映，進而使其注入了三個與供電系統(tǒng)頻率相同的電壓分量。其中關(guān)于幅度的問題主要是經(jīng)過內(nèi)部的運輸所獲得的，在運算的過程中通過預設(shè)電壓以及波動電壓之間的偏差，從而使其控制串聯(lián)的變壓器能夠很好的注入相關(guān)的電壓分量，最終使其實現(xiàn)了DVR動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器以及供電系統(tǒng)之間的同步交換，同時也能夠更好的將波動的范圍進行有效的控制在允許的范圍之內(nèi)。在這個調(diào)節(jié)的影響作用力之下，也能夠根據(jù)電網(wǎng)中的電壓相位的不同，進而使其DVR動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器控制的方法能夠?qū)㈦妷貉a償進行控制，進行最小的能量補償控制，最終使其相應(yīng)的電器設(shè)備能夠得到更加穩(wěn)定以及高效的運行，也能夠更好的為社會提供相應(yīng)的服務(wù)。

3 關(guān)于柔性化供電技術(shù)的電能質(zhì)量改善辦法

3.1關(guān)于電網(wǎng)系統(tǒng)當中的動態(tài)電壓恢復器

在電網(wǎng)系統(tǒng)當中，通過進行供電線路中的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，能夠在一定程度上更好的在供電線路當中實現(xiàn)供電系統(tǒng)以及電力用戶之間的聯(lián)系，同時電網(wǎng)系統(tǒng)中的動態(tài)電壓器能夠更好的消除供電系統(tǒng)當中的諧波等不利的影響，并且也能夠消除對于一些終端電力用戶產(chǎn)生不利的影響因素，能夠更好提供供電電能質(zhì)量。對于DVR的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器來說，主要采用低功耗的IGBT絕緣柵雙極型晶體管或IGCT集成門極換流晶閘管等固態(tài)可關(guān)斷器件，通過使用裝置來提供更好的服務(wù)，同時也能夠進一步的為電壓的順利運行提供有效的保障，使其能夠更好的服務(wù)于社會。

3.2關(guān)于電網(wǎng)系統(tǒng)中的SSCB固態(tài)短路器

對于這種斷路器來說，其主要是在柔性的交流輸電系統(tǒng)當中，能夠更好的將自身的作用發(fā)揮出來，保證供電系統(tǒng)的調(diào)控以及運行能夠更好的快速以及靈活，能夠更好的監(jiān)測核心的電氣設(shè)備實際運行情況。

SSCB在一定程度上利用晶閘管動作響應(yīng)速度快優(yōu)點、無觸點靈活調(diào)控優(yōu)點等，進一步的實現(xiàn)分支線路中組合開關(guān)的快速無電弧投切，所以可有效抑制供配電系統(tǒng)電壓瞬時大范圍跌落和大故障電流，給重要負荷帶來的重要危害。如果SSCB能夠處在一個穩(wěn)定的運行情況當中，那么便能夠更好的利用電氣接觸點接觸電阻較小的特點進而使其提高了SSCB的運行效率，這樣也更好的控制裝置當中所需要使用的散熱裝置，同時可以在一定程度上有效的避免常規(guī)調(diào)控裝置所需的復雜散熱裝置。用GOT半導體電力電子元件去清除非常大的故障電流，不僅不經(jīng)濟，同時在很多場合GOT元件很難達到相關(guān)技術(shù)質(zhì)量指標要求。因此在工程當中，如果把SSCB以及機械斷路器來進行混合的使用，這樣能夠更好的來提高其電力系統(tǒng)當中的控制靈活準確，與此同時也能夠使其工程項目的投資變得更加的經(jīng)濟性，使工程綜合投資在一定程度上具有良好經(jīng)濟性。

4結(jié)語

在對電能的質(zhì)量進行調(diào)控的過程中，工程當中還需要對其進行無功補償裝置，的實現(xiàn)其電能質(zhì)量的優(yōu)化以及調(diào)控。通過對柔性化供電技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好的綜合供電系統(tǒng)電能質(zhì)量優(yōu)點，同時也能夠在一定程度上使其在電網(wǎng)系統(tǒng)運行的過程中實現(xiàn)靈活以及穩(wěn)定的作用，這種技術(shù)應(yīng)用的前景也是十分廣泛的。同時在工程中對其進行綜合的利用，能夠在一定程度上更好的對工程質(zhì)量以及安全提供全面的保障。

參考文獻：

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篇10

關(guān)鍵詞：異步電動機 軟起動 節(jié)能運行 智能馬達優(yōu)化控制器。

1 前 言

目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動機（包括380V/660V低壓電動機和3KV/6KV中壓電動機），有相當多的異步電動機及其拖動系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟運行的狀態(tài)，白白地浪費掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的：

①由于大部分電機采用直接起動方式，除了造成對電網(wǎng)及拖動系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。

②在進行電動機容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結(jié)果使電動機容量過大，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導致電動機偏離最佳工況點，運行效率和功率因數(shù)降低。

③從電動機拖動的生產(chǎn)機械自身的運行經(jīng)濟性考慮，往往要求電力拖動系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失。

電動機的非經(jīng)濟運行情況，早已引起國家有關(guān)部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個強制性的國家標準：《三相異步電動機經(jīng)濟運行》（GB12497-1995）。希望依此來規(guī)范三相異步電動機的經(jīng)濟運行，國標的對低壓電動機的經(jīng)濟運行起了很大的促進作用，但對中壓電動機則收效甚微。其原因是：

（1）中壓電動機一般容量較大，一旦發(fā)生故障，其影響也大，因此對節(jié)電措施的可靠性的要求就更高；

（2）中壓電動機節(jié)電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術(shù)上難度更大一些。

到目前為上，國內(nèi)尚無成型的中壓電動機軟起動和節(jié)電運行的產(chǎn)品面市。

2 異步電動機的軟起動

由于工業(yè)生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面：

①要求電動機有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動轉(zhuǎn)矩和符合要求的機械特性曲線；

②盡可能小的起動電流；

③起動設(shè)備盡可能簡單、經(jīng)濟、可靠，起動操作方便；

④起動過程中的功率消耗應(yīng)盡可能的少。根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。

2.1 直接起動的危害

直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將電動機直接接到電網(wǎng)上。直接起動的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單，起動速度快。但是直接起動的危害很大；

①電網(wǎng)沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達額定電流的4~7倍，帶載起動時可達8~10倍或更大），會造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備的正常運行，還可能使欠壓保護動作，造成設(shè)備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命。

②機械沖擊：過大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成電動機轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致?lián)舸龣C；轉(zhuǎn)軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。

③對生產(chǎn)機械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。

所有這些都給設(shè)備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更是如此。因此對電動機直接起動有以下限制條件：

①生產(chǎn)機械是否允許拖動電動機直接起動，這是先決條件；

②電動機的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的10~15%；

③起動過程中的電壓降U應(yīng)不大于額定電壓的15%。對于中、大功率的電動機一般都不允許直接起動，而要求采用一定的起動設(shè)備，方可完成正常的起動工作。

2.2 老式降壓起動方式的適用場合及性能比較：

降壓起動的目的是減小起動電流，但它同時也使起動轉(zhuǎn)矩下降了。對于重載起動，帶有大的峰值負載的生產(chǎn)機械，就不能用這種方式起動。傳統(tǒng)的降壓起動有以下幾種方法：

（1）星形/三角形轉(zhuǎn)換器：這種方法適用于正常運行時定子繞組采用接法的電動機。定子有六個接頭引出，接到轉(zhuǎn)換開關(guān)上，起動時采用星形接法，起動完畢后再切換成接法。起動電壓為220V，運行電壓為380V。這種起動設(shè)備的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單，起動過程中消耗能量少。缺點是有二次電流沖擊，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護，所以不宜使用在頻繁起動的設(shè)備上。在轉(zhuǎn)換過程中，由于瞬變電勢和電動機剩磁產(chǎn)生的電勢往往與電源電壓有相位差，嚴重時會產(chǎn)生電壓相加，引起過大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此大大地限制了它的使　用。由于起動電壓為運行電壓的 ，故其起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1/3，只能用在空載或輕載（負載率小于1/3）起動的設(shè)備。在電動機輕載或空載運行時，也可利用該起動設(shè)備作降壓運行，以提高電動機的功率因數(shù)和效率。

（2）自耦變壓器降壓起動：三相自耦變壓器（也稱補償器）高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接電動機，一般有幾個分接頭，可選擇不同的電壓比，相對于不同起動轉(zhuǎn)矩的負載。在電動機起動后再將其切除。其優(yōu)點是起動電壓可以選擇，如0.65、0.8或0.9UN，以適應(yīng)不同負載的要求。缺點是體積大，重量重，且要消耗較多有色金屬，故障率高，維修費用高。

(3) 磁控軟起動器：磁控軟起動器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在電動機起動過程中電壓可由一個較低的值平滑地上升到全壓，使電動機軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，起動特性變軟，并可實現(xiàn)軟停車。但其起控電壓在200V左右，用戶不可調(diào)整，會有較大的電流沖擊，且體積較大。

(4) 對于高壓電機，可在定子線路中串聯(lián)電抗器或水電阻實現(xiàn)降壓起動，待起動完成后再將其切除。但電抗器成本高，水電阻損耗又大。

(5) 對于繞線式異步電動機，可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實現(xiàn)起動，待起動完成后再將其切除。但頻敏變阻器成本高，而水電阻損耗又大。其他還有延邊三角形起動，定子串電阻起動等方法。

值得指出的是：盡管各種老式降壓起動方法各有其優(yōu)缺點，但它們有一個共同的優(yōu)點：就是沒有諧波污染。

2.3 新型的電子式軟起動器

隨著電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外相繼開發(fā)出一系列電子式起動控制設(shè)備，用于異步電動機的起動控制，以取代傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備。新型的電子式軟起動器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于電動機的三相供電線路上。當起動器的微機控制系統(tǒng)接到起動指令后，便進行有關(guān)的計算，輸出晶閘管的觸發(fā)信號，通過控制晶閘管的異通角β，使起動器按所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，以控制電動機的起動過程。當起動過程完成后，一般起動器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電動機直接投入電網(wǎng)運行，以避免不必要的電能損耗。

所謂“軟起動”，實際上就是按照預先設(shè)定的控制模式進行的降壓起動過程。目前的軟起動器一般有以下幾種起動方式：

(1) 限流軟起動：限流起動顧名思義就是在電動機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值（Im）的軟起動方式。主要用在輕載起動的負載的降壓起動，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達到預先設(shè)定的電流限值Im，然后在保持輸出電流I

這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整，（起動電流的限值Im必須根據(jù)電動機的起動轉(zhuǎn)矩來設(shè)定，Im設(shè)置過小，將會使起動失敗或燒毀電機。）對電網(wǎng)電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動轉(zhuǎn)矩，起 動時間相對較長。

(2) 電壓鈄坡起動：輸出電壓由小到大鈄坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動變有級為無級，主要用在重載起動。它的缺點是起動轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對起動不利，且起動時間長，對電機不利。改進的方法是采用雙鈄坡起動：輸出電壓先迅速升至U1，U1為電動機起動所需的最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達到額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。這種起動方式的特點是起動電流相對較大，但起動時間相對較短，適用于重載起動的電機。

(3) 轉(zhuǎn)矩控制起動：主要用在重載起動，它是按電動機的起動轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓，它的優(yōu)點是起動平滑、柔性好，對拖動系統(tǒng)有利，同時減少對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式。它的缺點是起動時間較長。

(4) 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動一樣也是用在重載起動的場合。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩，克服拖動系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，使用時應(yīng)特別注意。

(5) 電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降的前提下使電動機獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩，盡可能地 縮短起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。

停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動停車。軟起動器帶來的最大好處是軟停車和制動 停車，軟停車消除了拖動系統(tǒng)的反慣性沖擊，對于水泵 就是“水錘”效應(yīng)；制動停車則在一定場合代替了反接 制動停車功能。

2.4 軟起動器與傳統(tǒng)降壓起動器的比較軟起動器與傳統(tǒng)降壓起動器的性能。

2.5 軟起動器的適用場合

(1) 生產(chǎn)設(shè)備精密，不允許起動沖擊，否則會造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場合；

(2) 電動機功率較大，若直接起動，要求主變壓器容量加大的場合；

(3) 對電網(wǎng)電壓波動要求嚴格，對壓降要求≤10% UN的供電系統(tǒng)；

(4) 對起動轉(zhuǎn)矩要求不高，可進行空載或輕載起動的設(shè)備。

嚴格地講，起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)當小于額定轉(zhuǎn)矩50%的拖動系統(tǒng)，才適合使用軟起動器解決起動沖擊問題。對于需重載或滿載起動的設(shè)備，若采用軟起動器起動，不但達不到減小起動電流的目的，反而會要求增加軟起動器晶閘管的容量，增加成本；若操作不當，還有可能燒毀晶閘管。此時只能采用變頻軟起動。因為軟起動器調(diào)壓不調(diào)頻，轉(zhuǎn)差功率始終存在，難免過大的起動電流；而變頻器采用調(diào)頻調(diào)壓方式，可實現(xiàn)無過流軟起動，且可提供1.2~2倍額定轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩，特別適用于重載起動的設(shè)備。但是變頻器的價格就要比軟起動器的價格高得多了。

3 異步電動機經(jīng)濟運行和優(yōu)化節(jié)電控制技術(shù)

3.1 異步電動機降壓節(jié)電技術(shù)概述

對于滿載或重載運行的電動機，降低其端電壓將會造成嚴重后果，隨著端電壓的降低，電動機的磁通和電動勢隨之減小，鐵耗無疑將下降。但與此同時，隨電壓平方變化的電動機轉(zhuǎn)矩也迅速下降而小于負載轉(zhuǎn)矩，電動機只能依靠增大轉(zhuǎn)差率，提高電磁轉(zhuǎn)矩以達到與負載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)。轉(zhuǎn)差率的增大，引起轉(zhuǎn)子電流增大，同時引起定子和轉(zhuǎn)子電壓間的相角增大，導致定子電流增大，從而使定子和轉(zhuǎn)子銅耗增加值大大超過鐵耗的下降值，這時電動機繞組溫升將會增高，效率將會下降，甚至發(fā)生電動機燒毀事故。因而，一般規(guī)程都規(guī)定了電動機正常運行時電壓變化范圍不得超過額定電壓的95%~110%。

然而對于輕載運行的電動機，情況就截然不同，使供電電壓適當降低，在經(jīng)濟上是有利的。這是因為在輕載運行時，電動機的實際轉(zhuǎn)差率大大小于額定值，轉(zhuǎn)子電流并不大，在降壓運行時，轉(zhuǎn)子電流增加的數(shù)值有限。而另一方面，卻由于電壓的降低，使空載電流和鐵損大幅減少。在這種情況下，電動機的總損耗就可降低，定子溫升，運行效率和功率因數(shù)同時得到改善。由此可見，電動機的運行經(jīng)濟性與電動機負載率同運行電壓是否合理匹配關(guān)系極大。理論分析表明電動機的力能指標（運行效率與功率因數(shù)）與其端電壓之間存在如下的數(shù)量關(guān)系[2]：

……………………………………（1）

…………………………………………………（2）

SN和S—電動機額定工況和降壓運行的轉(zhuǎn)差率；

和 —電動機額定工況和降壓運行的功率因數(shù)；

ηN和η—電動機額定工況和降壓運行的效率；

KU—電動機的調(diào)壓系數(shù)，KU=U/UN；

UN和U—電動機額定電壓和降壓運行時的實際電壓；

K1—電動機的空載電流系數(shù)，K1=Io/IN；

IN和Io一電動機的額定電流和空載電流。

從式（2）不難看出：并不是所有的降壓行為都能達到節(jié)電的目的，只有當電壓降低程度大于轉(zhuǎn)差率及功率因數(shù)上升程度時，才能使運行效率提高。實際上，電動機效率隨電壓降低而變化的關(guān)系呈馬鞍形曲線，對應(yīng)于每一個輸出功率（或負載系數(shù)），必然存在一個最佳調(diào)壓系數(shù)Kum，當Ku=Kum時，電動機的損耗最低，效率最高。Kum稱為電動機的最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)。不同負載下最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum可按電動機的負載系數(shù)β由下式確定[1]：

……………………………………………………（3）

式中： —電動機額定負載時的有功損耗（kW）；

Po—電動機的空載損耗（kW）；

K—計算系數(shù)，K=（Po-Pfw）/ΣPN；

Pfw—電動機的機械損耗（kW）；

β—電動機的負載系數(shù)，β=P2/PN·100%

P2—電動機的輸出功率；

PN—電動機的額定功率。

文獻[1]給出了輕載電動機采用降壓節(jié)電措施后，節(jié)約電能的計算公式為：節(jié)約的有功功率

………………………………………（4）

節(jié)約的無功功率：

…………………………………………（5）

節(jié)約的電能：

…………………………………………………（6）

式中：QN—電動機帶額定負載時的無功功率（Kvar）；

Qo—電動機的空載無功功率（Kvar）；

KQ—無功經(jīng)濟當量，當電動機直連電機母線KQ=0.02~0.04，二次變壓取KQ=0.05~0.07，三次變壓取KQ=0.08~0.10；

Tec—電動機年運行時間（h）。

3.2 優(yōu)化節(jié)電的控制依據(jù)

(1) 功率因數(shù)（ ）控制法：

最早出現(xiàn)的異步電機優(yōu)化節(jié)電器為№La 功率因數(shù)控制器，其原理是通過檢測電動機運行中的 值，與預先設(shè)定的基準值比較，當實際值低于設(shè)定值時，說明電動機為輕載，通過降低電動機的端電壓來提高 ，直到實際的 測量值達到設(shè)定值為止，實現(xiàn)了節(jié)電； 數(shù)值高表明是重載，則升高電機端電壓，以保證軸上的輸出功率。這是一種間接節(jié)電法：控制對象是電動機的功率因數(shù)，而目的是節(jié)電。由于交流異步電機的最佳功率因數(shù)在全工作范圍內(nèi)呈曲線變化；不同制造廠生產(chǎn)的同一規(guī)格的異步電機的功率因數(shù)呈一定的離散性；同一臺電機在其新舊壽命期，在同一工況下的功率因數(shù)也呈現(xiàn)一定的離散性，這就給設(shè)計和調(diào)整帶來一定的困難。故這種方法是不能達到最佳節(jié)電效果的，并且理論與實踐都已證明，過高的功率因數(shù)值對于異步電機來說，并不節(jié)電。

（2）最小輸入功率法：

交流異步電機工作時，從電網(wǎng)輸入的電功率P1，一部分轉(zhuǎn)換成電機軸上的機械功率P2輸出，另一部分則是自身的損耗PS，包括鐵耗與銅耗兩部分。共中鐵耗與輸入電壓的平方成正比，而銅耗則與其電流的平方成正比，只有在銅耗等于鐵耗時，電機的效率最高，損耗PS最小。最小輸入功率法的原理就是在電機工作的任一負載點上，在保證軸上機械功率輸出的前提下，通過降低電機的端電壓而減小電機自身的損耗，從而達到節(jié)能的目的。雖然降壓可以降低鐵耗，而當電壓降到一定程度之后，若繼續(xù)下降，則電流又要增加，因而又增加了銅耗。通過微機自動尋優(yōu)，讓鐵耗和銅耗都維持在最低的水平，也即電壓與電流的乘積——輸入的電功率達到最小值，實現(xiàn)最優(yōu)節(jié)電目的。

（3）突加負載控制

當電動機軸上的負載急劇上升時，又要能在極短的時間內(nèi)（

3.3 優(yōu)化節(jié)電的適用對象

對于電機轉(zhuǎn)速無嚴格要求，及不需要調(diào)速運行的場合，特別是對于經(jīng)常大幅度變動的負載，或者長時間處于輕載或空載的電動機，例如軋鋼機、鍛壓機、抽油機等負載，使用優(yōu)化節(jié)電技術(shù)，可以收到明顯的節(jié)電效果。其節(jié)電量視電動機的負載系數(shù)及輕載運行的時間長短而定。

3.4 降壓起動優(yōu)化節(jié)電計算實例

為一臺輕載運行的Y1600—10/1730型6000V電動機配置一套優(yōu)化控制系統(tǒng)，著重計算其起動性能參數(shù)和節(jié)電效果。

Y1600—10/1730型電動機的原始數(shù)據(jù)：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=6.0kV，額定電流IN=185A，額定轉(zhuǎn)速nN=595r/min；最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.22，起動電流倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=5.53，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=0.824，額定效率ηN=94.49%，額定功率因數(shù) 。電動機額定負載時的有功損耗ΣPN=93.3kW，電動機的空載損耗Po=29.6kW，電動機的空載電流Io=46.25A，電動機帶額定負載時的無功功率QN=918Kvar，電動機的空載無功功率Qo=480.6Kvar。

(1) 輕載運行降壓節(jié)電效果計算

（1）不同負載系數(shù)下，電動機的最佳調(diào)壓系數(shù)Kum的計算按式（3）進行，計算結(jié)果示于表2。

（2）當U=UN時，不同負載系數(shù)下，電動機的綜合功率損耗ΣPc的計算按（7）式進行[1] ，計算結(jié)果示于表2

………………（7）

（3）按最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)進行調(diào)壓后節(jié)省的電量計算按式（4）、式（5）和式（6）進行，計算結(jié)果示于表2。

表2 按最佳調(diào)壓系數(shù)進行降壓后節(jié)省的電量計算值

電動機負載系數(shù)B

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum

0.374

0.53

0.647

0.747

0.836

0.916

節(jié)省的有功功率P（KW）

24.2

17.0

11.0

6.4

3.0

0.86

節(jié)省的無功功率Q（Kvar）

386.5

300.8

224.8

157.0

97.6

47.2

節(jié)省的綜合有功功率P+KqQ（Kvar）

47.4

35.05

24.5

15.8

8.86

3.7

U=UN時電機綜合功率損耗ΣPC（KW）

59.34

62.04

66.53

72.83

80.93

90.82

節(jié)電率（%）

79%

56.4%

36.8%

21.7%

11%

4%

(2) 降壓起動時電動機起動特性估算

由電動機的原始數(shù)據(jù)得知，電動機直接起動時，起動參數(shù)如下：起動電流IK=5.53IN，起動轉(zhuǎn)矩Mk=0.824MN。

① 采用降壓起動時，調(diào)壓系數(shù)Ku的確定：

……………………………………………（8）

式中：Un——電動機電壓，V；

UN——電動機額定電壓，UN=6.0KV

MN——生產(chǎn)機械要求的最小起動轉(zhuǎn)矩，當采用輕載起動方式時，MN≥0.2MN。

代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 。

② 采用降壓起動時，起動參數(shù)計算

起動電流In=KU·IK=2.72IN

起動電壓Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起動轉(zhuǎn)矩

③ 降壓起動的節(jié)電效果計算

直接起動時從電網(wǎng)吸收的無功功率計算[1]

…………………………………（9）

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

降壓起動時從電網(wǎng)吸收的無功功率計算[1]

…………………………………（10）

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

節(jié)約的無功功率 &nbs

電網(wǎng)傳輸Q所消耗的有功功率

Pn=KQ·Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降壓起動的無功節(jié)電率

4 異步電動機的調(diào)壓調(diào)速

異步電動機的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因為在調(diào)速過程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗，因此調(diào)壓調(diào)速有很大的限制，不是任何一臺普通的籠型電機加上一套晶閘管調(diào)壓裝置，就可以實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。

首先必須改變電動機的外特性，新的外特性必須使電動機有一個寬廣的穩(wěn)定的調(diào)速范圍。一般要采用高轉(zhuǎn)差率電機，交流力矩電機或在繞線式電機的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，才能進行穩(wěn)定的調(diào)速。

其次是要將調(diào)速過程中由于轉(zhuǎn)差功率引起的轉(zhuǎn)子的溫升很好地導出機外，才能實現(xiàn)長期穩(wěn)定工作。這里可采取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)，也可采取特殊風道冷卻結(jié)構(gòu)，都是行之有效的方法。

在電力電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，變頻調(diào)速裝置的價格已不再昂貴的情況下，再考慮調(diào)壓調(diào)速，似乎已無多大的現(xiàn)實意義了。

5 智能馬達優(yōu)化控制器（IMOC系列）

在對交流異步電動機的軟起動和優(yōu)化節(jié)電技術(shù)的長期深入研究的基礎(chǔ)上，研制成功了智能馬達優(yōu)化控制器（IMOC系列），適配電機功率從5.5KW-110KW。

該控制器采用了16位馬達控制專用單片微處理器Intel 80C 196MC，具有完善的檢測控制功能；主功率器件則采用具有世界高技術(shù)水平的專利產(chǎn)品——集成移相調(diào)控晶閘管模塊，該模塊突破以往晶閘管模塊的概念，將復雜的移相控制電路與晶閘管管芯創(chuàng)造性地集成為一體，組成一個完整的電力移相調(diào)控的開環(huán)系統(tǒng)。用它組成的控制器，不但使體積大大縮小，而且增加了設(shè)備的可靠性和抗干擾的能力。

在技術(shù)上更是集眾家之長，并大大突破國內(nèi)外同類產(chǎn)品的功能，除了起動保護，優(yōu)化節(jié)電外，還增加了風機，水泵類負載的調(diào)速功能；抽油機間歇工作節(jié)電功能，無功功率就地補償功能。尤其是完善的保護功能：有過電流、過電壓、過負載、短路、接地、缺相、相間不平衡及功率模塊超溫和電機超溫保護等功能。是電機安全經(jīng)濟運行的保護神。該控制器具有以下功能特點：

（1）16位微電腦智能化控制，鍵盤設(shè)定，數(shù)碼顯示，操作簡單直觀。

（2）軟起動，軟停車功能，有效減小起動沖擊。

（3）優(yōu)化馬達運行方式，節(jié)電、改善功率因數(shù)。

（4）風機、水泵類負載的調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制功能。

（5）具有泵控制功能，可避免或減小液流喘振和“水錘”效應(yīng)。

（6）具有相平衡和電源電壓自動補償功能。

（7）具有完善的保護、報警功能。

（8）起動方式、起動電壓、起動電流、額定電流及負載類型等參數(shù)均可設(shè)定。

（9）具有遠方控制及聯(lián)網(wǎng)通訊功能。

（10）自診斷功能。

經(jīng)過在不同工業(yè)現(xiàn)場的長期使用，取得了可觀的經(jīng)濟效益。

6 結(jié) 論

（1）電子式軟起動器結(jié)構(gòu)簡單，較之傳統(tǒng)的/Y起動器，自耦變壓器起動器具有無觸點、無噪音、重量輕、體積小，起動電流及起動時間可控制，起動過程平滑等優(yōu)點，并且維護工作量小。當電動機空載或輕載時，節(jié)能效果顯著，特別適用于短時滿載，長時間空載的負載。

（2）對于高轉(zhuǎn)差電機，實心轉(zhuǎn)子電機，力矩電機等，尤其是在帶風機、水泵類負載時，有較好的調(diào)速性能，但不適用于普通的籠型電機調(diào)速。