探讨机电一体化技术在电力行业中的应用

2022-11-24洛阳市轨道交通集团有限责任公司张进星

电力设备管理 2022年14期

洛阳市轨道交通集团有限责任公司张进星

随着世界科技的高速发展、国民经济的快速提升与电力的广泛使用，用电的安全性问题受到越来越多人的关注，机电一体化技术为解决这一问题作出了贡献，可以保障用电的安全性。机电一体化技术可以将电和电力系统有机联合起来，最后形成一个完整的机电电力系统。这一新型系统具有较高较全面的使用意义，不仅功能覆盖面广、使用质量高、可靠性好，并且还能较大地减少能源的消耗使用。由于机电一体化技术不仅覆盖了技术层面，还覆盖了产品层面，因此其在电力系让应用方面更加广泛。下文对机电一体化技术在电力行业中的应用进行讨论叙述。

1 机电一体化技术的概念及其目的意义

1.1 机电一体化技术的概念

机电一体化技术，即在运用之中能够结合电子信息技术并与机电系统进行结合的一门技术。机电一体化又称为机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，其将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行巧妙地结合，并综合应用到实际中的高科技技术，现阶段的自动生产机器设备几乎是机电一体化的产物[1]。机电一体化技术可较大提高机械设备的工作效率，极大地解放劳动力，其应用范围广，通过比较全面的系统功能，让性能变得更加安全，具有较高的应用价值。

1.2 机电一体化技术的目的意义

和传统机电设备不同的是，机电一体化设备拥有功能多、应用广泛以及可提高使用精度和安全性能、可靠性能，同时操作便捷、柔韧性高、提高生产能力和工作质量等优势。机电一体化技术融合了电脑技术、机械技术、自动技术、系统技术、伺服技术与传感技术，促进电力系统逐步实现智能化与数字化。其减少了传动部件，简化了机构，使因机械配合与受力变形产生的误差大大减少。除此之外，机电一体化产品还具有主动报警、自动监控、自动诊断与保护等功能，能够避免对人类生命健康的威胁与设备损坏的可能[2]。研究机电一体化对提高电力行业的工作质量与生产能力有非常重要的意义。

2 电力行业的发展情况

电力行业的发展对于一个国家的国计民生具有重要的意义，密切联系着社会经济的发展，对于国民经济的发展与社会的进步起着较大的推动作用。现今的自动化设备虽使用较多，但由于受到环保与节能因素的限制，电力行业建设减缓。电力行业主要包括火电、水电、核电、风电及生物发电等。由于机电一体化技术的应用，清洁能源的使用占比在近年来呈快速上涨的趋势，水电和新能源各占一半，预计接下来还会保持持续增长的态势[3]。所以，目前来看极有可能会面临机电一体化技术无法满足之后电力行业发展所需。因此，进一步研究机电一体化技术在电力行业的应用是大势所趋。

3 机电一体化技术的发展状况与面临的难题

3.1 机电一体化技术的发展状况

面对现阶段电力行业的高速发展，机电一体化技术还远达不到其所要求的结果，尤其是现在社会对于低碳理念的思想加强，人们越来越关注环保问题，对于智能化、数字化与人性化的要求更高。因此，可以说目前机电一体化技术在此行业处于一个瓶颈期。

3.2 机电一体化技术面临的难题

目前，机电一体化技术所面临的难题主要是无法将此技术百分之百地投入电力行业中，导致电力行业需求大于供应。虽然机电一体化在人工智能、电子信息工程、电气及其自动化等方面都有投入，但是在电力方面仍是短板。机电一体化一些优秀的性能在电力方面无法很好地展现，相关研究人员对于这方面的研究也还处于初级阶段，没有太多经验可以参考也是其面临的难题之一。

4 机电一体化在电力行业多方面的应用

4.1 在水电站设备方面的应用

4.1.1 水电站水文水系统的监测

水文监测、消防用水和技术供排水三个重要部分共同组成了水电站中的水文水系统。水文监测主要是测量水电站的上下游水位，使用投入式液压计，测量出数据后通过液位变送器传送到数据解析控制器。除此之外，压力测量管道也起到传送数据的作用，其和压力变通器相连，所测量出的数据信息通过压力变通器传送到数据解析控制室。全厂渗漏排水系统和供排水系统两个部分共同组成了机组运行的技术供排水测控系统，而液位变化测控系统和水泵自动启停控制系统两个部分又共同组成了全厂渗漏排水系统。安装在集水井上的是液位控制系统，会通过多接点浮球水位测量仪来进行测控，其中浮球起主要作用，会在经过一个位置的时候发出信号，经过不一样的位置时会发出不同的信号，水泵启停控制系统最后会接收这些信号并进行分析做出判断结果，如果所得信息数据与原本预期所定数据没有差异，那么就没有问题，如果所得有差异，那么就会立刻停止水泵的运行。

除此之外，还会安装投入式液位变送器来避免造成损失，变送器的作用是及时传送信息数据到控制器提供给信息数据处理的工作人员，这样如果水泵自动启停系统发生故障没有办法及时处理信息数据，就可以通过人为方法停止水泵[4]。供排水系统的测控压力是由电接点压力表来控制的，被安装在管道上，除此之外还有管道式流量测控仪也安装在上面，其作用是用来测量流量，这两种设备测量出的信息数据最后也都会通过变送器送到控制室，接着工作人员会通过查看这些数据来判断水系统运行是否有错误。水电站还会配有消防系统，主要由水系消防系统和气体消防系统两个部分组成，水系消防系统主要是用于主变压器和机组定子的消防，当有危险需要消防时会通过自动报警系统来控制消防水泵的启动与停止。以上，是机电一体化监测水电站水文水系统的过程。

4.1.2 机组运行状态的监测

机组运行状态的监控主要有各部的轴承温度、冷却油槽油位、冷却油温度以及机组转速等方面。机组各部的轴承温度会通过热铂电阻来测量，测量出的温度数据会由自动控制系统与原本预期所定温度进行比较，如果此刻温度超过了预期所定温度，自动报警系统就会启动，然后工作人员就可以根据此刻温度来判断作出行动，选择降低温度或者迅速停止机组运行。冷却油位的监测主要由冷却油槽油位来进行，其需要使用油位计进行测量。

油位计有两种，分别是机械的油位计和磁翻转油位计，通过油位计上的电子接点可以测量油位是否处于正常范围以内，当然如果油位不在原本预定位置，那么自动控制系统会通过自动报警告知工作人员油位异常状况，以便于采取措施解决问题。机组转速是通过机组转速测控系统来检测的，其会使用旋转编码转速测量仪，如果机组转速上升影响了PLC微机调速器，使其转速不能调整到所需转速，此时机组转速测控系统会收到指令，自动调节甚至停机处理。

4.1.3 压缩空气系统的自动控制

水电站运行机组压缩空气系统起到了提供运输空气的这一作用。除此之外，压缩空气系统的使用还需要安全保护措施，所以会安装自动控制系统、压力变送器和电接点压力表等仪器设备来保证压缩空气系统的安全使用。压力变送器和电接点压力表起到的是一个检测信息数据的作用，而自动控制系统起到的是一个传送信息数据的作用，其中会有一个空气压缩机起到一个桥梁作用，如果此刻的压力值超过了额定压力值，那么该系统会自动启动压缩机直到压力值降到额定压力值以内。

4.1.4 PLC微机调速系统的自动控制

PLC微机调速系统是整个系统的主要核心系统，是水电站机电一体化技术使用最多的系统。该系统的一些优点完美地适用于水电工程，如灵敏度高以及可靠性强等特点。该系统可以让水电机组更好地实现自动调节，可以测量机组发电机的实时工作频率，而且可以在收到相应指令后，增大或者减小水轮机导水机构的开度[5]。该系统拥有机械液压装置，此装置是一个动力装置，机械液压装置的动力源可以控制齿轮油泵的启停，其工作压力要保持在安全范围之内。

4.2 水电工程中机电一体化集成

在水电站工作运行过程中，以上这些系统相互联系、紧密结合，共同组成了一个不可分割的整体，共同维护水电站运行的稳定性与安全性。这些系统各自负责自己的工作领域，看似毫不相关，实则牵一发而动全身，无论是哪一个系统出了问题，整个大系统就会受到影响。所以，无论是哪一个部分都是不可或缺的。

4.3 在输电方面的应用

在此方面，机电一体化技术可以充分发挥其灵活性高、容量大及易调节的优势。不仅仅有益于近距离输电，在远距离输电方面也丝毫不输。应用机电一体化技术可以高效控制停运问题，极大地提高了电能传输质量与效率。目前，我国在推广柔性交流输电技术，其可以结合多种高新技术，实现对信息数据以及各项指标的高效率管控，可极大地减少此过程能源损耗问题，优化输电环节。

4.4 在节能方面的应用

工程机械中机电一体化技术的应用能够做到节能的效果。众所周知，由于大量的机械设备都是处于超载状态或者是未达到额定功率进行运转的，导致浪费了很多的资源，因此传统的工程机械工作需要大量的资源作为基础。但是随着机电一体化技术的应用，这些问题都能够得到较好的解决，机电一体化技术能够对机械设备的功率进行自动调整，避免了资源浪费的问题。

4.5 在配电方面的应用

配电工作可以说是电力使用的最后一项流程，而机电一体化技术对于这一工作内容也起着较大的作用，可以直接影响用电的质量性问题。当然，在配电工作进程中，应用机电一体化技术需要注意以下几个问题。首先，配电过程会使用到多种相关设备，所以在进行配电工作之前，要保证所有即将工作的设备没有故障，能够正常运行。因此，这就需要工作人员提前检查好相关设备，务必要做到谨慎小心，没有任何安全性问题，还需要定期对这些设备进行维护保养，以此来延长设备的使用寿命，避免电线短路状况的发生，保证各项工作有序进行。其次，要做好信息数据的上传工作，能够保证配电工作的各项数据信息及时传递给上级部门，做好这方面的监督促进工作。