自動化控制技術在節能環保應用探究

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摘要：有效運用自動控制領域相關技術，可以降低作業能耗，有助于節能環保事業的建設發展?；诖耍疚膹脑诠澞墉h保領域中應用自動化控制技術的重要性展開論述，以自動化控制技術在供暖系統節能環保建設中的應用為例，采用案例分析的方式，對節能環保領域內，自動化控制技術的應用進行了深入分析，希望能夠為自動化控制技術的應用和發展提供助力。

關鍵詞：自動化控制；節能環保；應用趨勢

傳統節能環保技術依賴人的自覺性，著眼于事后治理，包括跑冒滴漏的整治、富余能量的二次利用。而自動化技術可以在沒有人工干預的情況下，實現精密的自動運行，從源頭上統籌能源的配備和使用，提高能源整體的利用效率，這使得自動控制技術在節能環保方面一直具有顯著的使用優勢，因此，應積極探索該技術的實踐應用，以充分發揮該技術的效能，推動節能環保領域的建設發展。

1在節能環保領域中應用自動化控制技術的重要性

在節能環保領域，自動化控制技術依托于配套的系統、控制器運行，可以讓設備在沒有人工干預的情況下，實現精密的自動運行，并根據實際需求調整設備功率，減少污染和能耗，而且該技術支持節能環保措施的事前干預，并可以通過自動分析場景需要，動態的更具有針對性的調整能源配備和和使用，最大效率的提高能源利用，而不是在末端考慮能源回收，因此，就目前來看，自動化控制技術是一項重要的節能環保技術。在此背景下，燃煤鍋爐供暖系統作為維持群眾正常生活的基礎設施，其在運行中存在的高能耗、高污染問題，一直以來都是節能環保領域攻克的難點，人們通過運用自動控制技術，對系統進行改造升級，并提取煤礦生產過程中形成的廢熱，作為供暖熱能能源，不僅可以提高供熱效率，還能夠減少污染，有助于節能環保事業建設工作的推進，由此可見，在節能環保領域，自動化控制技術的應用具有極為重要的意義。

2自動化控制技術在節能環保領域的應用研究

2.1應用案例概況

當冬季來臨時，為了保證正常的生活和生產，人們需要依靠供暖系統來調節室內環境、用水溫度，但該地區所采用的供暖系統為傳統的燃煤鍋爐系統，該系統在運行期間，不僅有較大的能耗需求，而且會產生大量的大氣污染物，對當地的生態環境造成了嚴重的污染。在此背景下，考慮到自動控制技術在節能環保方面的諸多優勢，人們使用了該技術對現有的傳統燃煤鍋爐系統進行了升級改造，構建出了一種更為節能、環保的供暖方式，即新能源供暖方式，由此實現了該技術在節能環保領域內的應用。在此過程中，人們開創性地將自動控制技術與碳晶供暖技術、余熱提取利用技術等高新技術進行了融合應用，構建出了適配于西部高寒地區的清潔供暖模式，通過利用余熱，代替煤炭燃燒進行供暖，達到了節能減排的效果。在此案例中，運用自動控制技術將燃煤鍋爐供暖系統，改造成為新能源供暖系統之后，除了可以大幅度地降低污染和能耗，而且平均每年還可以節約資金成本500.42萬元，由此可見，自動控制技術具有極大的應用價值。

2.2碳晶供暖+自動控制技術的應用

2.2.1技術整體思路。傳統技術中，所應用的發熱材料，主要以水、鑄鐵暖氣片為主，此類發熱材料的熱損耗較高，使得供暖需要更多的能耗。在自動控制技術的應用中，人們將碳素晶體發熱板作為發熱材料，通過電力讓碳晶產生布朗運動，由此發熱供暖，同時提取煤礦生產礦井與空氣壓縮機的余熱進行供暖，并借助自動控制技術，使碳晶供暖、余熱利用供暖實現自動化運行，保證上述復雜性較強的供暖體系具有足夠的可行性。在此過程中，基于碳晶的供暖運行，能夠達到99.8%的電能轉換，且能夠在5~10min之內實現迅速發熱，帶動屋內溫度的高效提升。在此過程中，人們使用了RS485平臺控制架構，作為自動控制技術架構，這種架構支持操作者通過操作電腦軟件，來實現遠程的室內溫度設定，并根據自身的需求，遠程控制晶體發熱的啟停，而且該架構下的自動控制系統，可以對供熱運行時間、能耗進行持續、實時的監測、統計，以及自動控制，由此在保證正常取暖的前提下，控制能耗。基于余熱利用的供暖運行，主要依托于自動控制技術下的換熱系統的運行，人們借助自動控制系統，可以對換熱設施的運行進行自動控制，讓礦井水、礦井風、空氣壓縮機的余熱，能夠被自動地應用到室內供熱、洗浴供熱上，節約了能耗，由此確立了無需燒煤的供暖模式，實現了自動控制技術在節能環保領域中的應用。2.2.2礦井水余熱提取供暖自動控制技術的應用。在傳統技術下，礦井水的余熱大部分會被直接釋放到環境中，導致了此部分熱能的浪費。本案例中，煤礦礦井的排水量為208m3/h，水溫在15~17℃。在此情況下，借助自動控制技術以及余熱提取技術，可以從礦井水中提取余熱2426kW/h，將其應用到供暖系統中，可以減少系統對電力的需求，由此降低供暖系統的能耗，達到節能環保的效果。在自動控制技術的應用中，人們采用了PLC自動控制系統，對熱泵機及其配套設施進行了自動控制，同時將熱泵機與供熱管道設置成為了一個閉環的結構，由此不斷地向供暖管道輸送熱量。在自動控制運行中，礦井水會被污水泵輸送到換熱器處完成換熱，且此部分余熱會被用于加熱清水，然后被加熱的清水則會通過熱泵機組，輸送到供暖管道中，待散熱后，再由熱泵機組送回換熱器處進行加熱，以循環利用，省去一部分的加熱能耗，實現節能環保。此外，在自動控制技術的應用中，所使用的污水泵，帶有反沖洗裝置，能夠避免礦井水中的污物、雜質，進入換熱器，減少了換熱器的故障幾率，以及維護能耗成本，深入優化了余熱供暖系統的節能環保效果。2.2.3風井乏風余熱換熱供暖和井筒防凍保溫自動控制技術的應用。在傳統技術下，由于換熱、防凍操作對人工操作的依賴比較大，因此，經常會受到人的因素的影響，導致換熱、防凍效果難以達到預期，形成熱能浪費的問題，而且也容易出現井筒受凍情況，增加后期的維護檢修成本，影響了節能環保措施的實施效果。本案例中，煤礦礦井的進風量為6300m3/min，排風量為6400m3/min，排風溫度為17~20℃。在此情況下，人們能夠從風中提取余熱4802kW/h，然后將其應用到供暖中，減少供暖能耗，實現節能環保。在此過程中，人們應用了自動控制技術，進行了風井乏風余熱換熱供暖，以及井筒防凍保溫，由此讓余熱的提取和高效利用具備了更高的可行性，增強了自動控制技術在節能環保領域的應用效果。在換熱供暖、防凍保溫運行中，所用的自動控制技術為模糊控制技術，人們運用模糊控制技術，通過對9個換熱模塊進行自動控制，并以每3個模塊，為一套加熱組。當乏風進入換熱器后，換熱模塊就會在自動控制系統的管控下，對乏風進行三次換熱，高效提取其中的熱能，再將失去熱能的風排放到大氣中，這在一定程度上，減少了廢熱為環境帶來的影響。在此過程中，人們在井口，設置了熱源為礦井水的暖風機，與換熱供暖系統相互配合，在模糊控制技術的應用下，先借助乏風余熱，對井筒進行防凍處理，并當溫度過低，乏風溫度不足以起到防凍作用時，再開啟暖風機，由此滿足井筒防凍需求，消除冬季條件下，井筒的供暖能耗，達到節能的效果，實現節能環保領域內，自動控制技術的應用。2.2.4空氣壓縮機節能改造及余熱利用洗浴。自動控制技術的應用在礦井生產中，空氣壓縮機通常被用于增加空氣的勢能，但其中會有85%的電能，未能作用在空氣勢能的增加上，而是轉化為了熱能。如果使用自動控制技術，對空氣壓縮機進行節能改造，可以從中提取用于供暖的熱能，折合為壓縮機功率，大概為壓縮機功率的60%。為此，在節能環保領域內，本文的案例，借助全自動控制技術，對空氣壓縮機進行了節能改造，由此降低了其的能耗，同時，借此提取空氣壓縮機運行中產生的熱能用于供暖，實現節能環保。在本文的自動控制技術應用案例中，人們使用了一臺560kW的離心式空氣壓縮機，代替傳統的高能耗壓縮機，讓壓縮機的功率消耗減少了4.76kW/(m3·min)，此類壓縮機支持借助自動控制技術，根據風量需求，調節功率、壓縮機搭配，消除了傳統模式下的功率浪費問題，降低了空氣壓縮機的能耗。但在此背景下，壓縮機運行期間依然存在部分電能轉化成熱能的情況。為此，人們運用全自動控制技術，將此部分熱能提取出來，用于洗浴供暖，以節約能耗。在此過程中，本文案例將壓縮機的余熱劃分為兩個部分，即機油余熱、空氣余熱，并借助自動控制技術，將洗浴用水泵送到換熱器處，通過換熱運用機油余熱對其進行加熱，再將加熱后的洗浴水繼續泵送到專門的集水池中，與壓縮空氣進行換熱，完成二次加熱，此時洗浴水的溫度基本就可以滿足洗浴需求。為有效實現此項自動控制技術，工作者在各個管道處，均設置了電動閥、傳感器，并構建出了配套的系統，用于根據空氣溫度、油溫、洗浴水溫度，控制電動閥的運行，由此實現全自動的余熱提取和利用，節約能耗、保護環境。

3未來自動化技術的趨勢

根據上述論述可以看出，應用自動化技術，能夠通過利用余熱、提高供熱效率，構建出更加清潔的供暖模式，實現在取消高污染、高能耗的鍋爐，達到取暖不用煤的節能環保效果。而該成果可以精準地迎合當前國家提出的可持續發展戰略，并降低了供暖的資金成本，由此可見，自動控制技術的應用，會讓節能環保方案的實施打破人工控制的制約，由此，消除國家、行業傳統環保技術下，存在的受人的因、事后治理等方面的弊端，同時借助自動控制技術，人們還可以從事前入手，最大效率的提高能源利用，而不是在末端考慮能源回收，提高節能環保效果，因此，自動控制技術將會在節能環保領域內具有良好的發展趨勢。從本案例來看，在環保領域內，自動控制技術適用于不環保、高能耗的傳統燃煤鍋爐供暖系統改造，而目前，此類供暖系統在全國各地均大量應用，因此，該技術存在全國推廣應用的趨勢。在此背景下，人們借助該技術，能夠實現余熱的利用，符合國家的可持續發展政策，所以，使用方有資格獲取政策性補貼，這使得自動控制技術對于企業來說，也存在極大的推廣應用價值，讓該技術具備了更優的發展趨勢?？傮w來看，雖然自動控制技術在節能環保領域內存在全國推廣、普及的趨勢，但由于該技術在此方面的應用實踐經驗有限，而且前期需要一定建設成本，因此，很大一部分企業出于技術、資金等方面的考慮，對該技術的應用積極性并不高。基于此，為保持自動控制技術的良好發展趨勢狀態，應適當采取一些激勵措施，讓自動控制技術在環保節能領域中的效能得到充分發揮，使企業更愿意應用該技術，推動自身的升級轉型。為此，可以考慮適當針對節能環保領域的自動控制技術，增加一些政策性的補貼、優惠，并提供技術咨詢服務，為自動控制技術的應用提供良好條件。此外，在技術的應用上，配套人才作為最重要的技術應用支持條件之一，應當注重技術人才的培養，并積極引導各大高等院校，開設相應的專業，以持續地向社會輸入自動控制技術人才，同時也要專門設置節能環保領域內的自動控制課程，打造出適用節能環保領域的技術人才團隊，讓技術應用更加可行，確立深度推廣的技術應用趨勢，持續推進節能環保事業的建設發展。

4結論

綜上所述，增強電氣自動化控制技術的應用效果，可以獲得更大的經濟效益和社會效益。在節能環保領域內，借助電氣自動化控制技術，來降低能耗、污染，能夠將節能環保工作的切入點提前到事前，而且也可以規避傳統技術下，人的因素造成的各類節能環保措施落實效果達不到預期的問題，從而推動節能環保工作的不斷深入。

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作者:林立 金鵬 馬聰 王斌 單位:山推工程機械股份有限公司