自動化控制技術(shù)在節(jié)能環(huán)保應(yīng)用探究

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摘要：有效運用自動控制領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)，可以降低作業(yè)能耗，有助于節(jié)能環(huán)保事業(yè)的建設(shè)發(fā)展?；诖耍疚膹脑诠?jié)能環(huán)保領(lǐng)域中應(yīng)用自動化控制技術(shù)的重要性展開論述，以自動化控制技術(shù)在供暖系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保建設(shè)中的應(yīng)用為例，采用案例分析的方式，對節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用進行了深入分析，希望能夠為自動化控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：自動化控制；節(jié)能環(huán)保；應(yīng)用趨勢

傳統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)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(shù)可以在沒有人工干預(yù)的情況下，實現(xiàn)精密的自動運行，從源頭上統(tǒng)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(shù)在節(jié)能環(huán)保方面一直具有顯著的使用優(yōu)勢，因此，應(yīng)積極探索該技術(shù)的實踐應(yīng)用，以充分發(fā)揮該技術(shù)的效能，推動節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展。

1在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中應(yīng)用自動化控制技術(shù)的重要性

在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，自動化控制技術(shù)依托于配套的系統(tǒng)、控制器運行，可以讓設(shè)備在沒有人工干預(yù)的情況下，實現(xiàn)精密的自動運行，并根據(jù)實際需求調(diào)整設(shè)備功率，減少污染和能耗，而且該技術(shù)支持節(jié)能環(huán)保措施的事前干預(yù)，并可以通過自動分析場景需要，動態(tài)的更具有針對性的調(diào)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(shù)是一項重要的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。在此背景下，燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)作為維持群眾正常生活的基礎(chǔ)設(shè)施，其在運行中存在的高能耗、高污染問題，一直以來都是節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域攻克的難點，人們通過運用自動控制技術(shù)，對系統(tǒng)進行改造升級，并提取煤礦生產(chǎn)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(jié)能環(huán)保事業(yè)建設(shè)工作的推進，由此可見，在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用具有極為重要的意義。

2自動化控制技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用研究

2.1應(yīng)用案例概況

當(dāng)冬季來臨時，為了保證正常的生活和生產(chǎn)，人們需要依靠供暖系統(tǒng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境、用水溫度，但該地區(qū)所采用的供暖系統(tǒng)為傳統(tǒng)的燃煤鍋爐系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運行期間，不僅有較大的能耗需求，而且會產(chǎn)生大量的大氣污染物，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。在此背景下，考慮到自動控制技術(shù)在節(jié)能環(huán)保方面的諸多優(yōu)勢，人們使用了該技術(shù)對現(xiàn)有的傳統(tǒng)燃煤鍋爐系統(tǒng)進行了升級改造，構(gòu)建出了一種更為節(jié)能、環(huán)保的供暖方式，即新能源供暖方式，由此實現(xiàn)了該技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。在此過程中，人們開創(chuàng)性地將自動控制技術(shù)與碳晶供暖技術(shù)、余熱提取利用技術(shù)等高新技術(shù)進行了融合應(yīng)用，構(gòu)建出了適配于西部高寒地區(qū)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(jié)能減排的效果。在此案例中，運用自動控制技術(shù)將燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)，改造成為新能源供暖系統(tǒng)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(jié)約資金成本500.42萬元，由此可見，自動控制技術(shù)具有極大的應(yīng)用價值。

2.2碳晶供暖+自動控制技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1技術(shù)整體思路。傳統(tǒng)技術(shù)中，所應(yīng)用的發(fā)熱材料，主要以水、鑄鐵暖氣片為主，此類發(fā)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(shù)的應(yīng)用中，人們將碳素晶體發(fā)熱板作為發(fā)熱材料，通過電力讓碳晶產(chǎn)生布朗運動，由此發(fā)熱供暖，同時提取煤礦生產(chǎn)礦井與空氣壓縮機的余熱進行供暖，并借助自動控制技術(shù)，使碳晶供暖、余熱利用供暖實現(xiàn)自動化運行，保證上述復(fù)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(zhuǎn)換，且能夠在5~10min之內(nèi)實現(xiàn)迅速發(fā)熱，帶動屋內(nèi)溫度的高效提升。在此過程中，人們使用了RS485平臺控制架構(gòu)，作為自動控制技術(shù)架構(gòu)，這種架構(gòu)支持操作者通過操作電腦軟件，來實現(xiàn)遠程的室內(nèi)溫度設(shè)定，并根據(jù)自身的需求，遠程控制晶體發(fā)熱的啟停，而且該架構(gòu)下的自動控制系統(tǒng)，可以對供熱運行時間、能耗進行持續(xù)、實時的監(jiān)測、統(tǒng)計，以及自動控制，由此在保證正常取暖的前提下，控制能耗?；谟酂崂玫墓┡\行，主要依托于自動控制技術(shù)下的換熱系統(tǒng)的運行，人們借助自動控制系統(tǒng)，可以對換熱設(shè)施的運行進行自動控制，讓礦井水、礦井風(fēng)、空氣壓縮機的余熱，能夠被自動地應(yīng)用到室內(nèi)供熱、洗浴供熱上，節(jié)約了能耗，由此確立了無需燒煤的供暖模式，實現(xiàn)了自動控制技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用。2.2.2礦井水余熱提取供暖自動控制技術(shù)的應(yīng)用。在傳統(tǒng)技術(shù)下，礦井水的余熱大部分會被直接釋放到環(huán)境中，導(dǎo)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(shù)以及余熱提取技術(shù)，可以從礦井水中提取余熱2426kW/h，將其應(yīng)用到供暖系統(tǒng)中，可以減少系統(tǒng)對電力的需求，由此降低供暖系統(tǒng)的能耗，達到節(jié)能環(huán)保的效果。在自動控制技術(shù)的應(yīng)用中，人們采用了PLC自動控制系統(tǒng)，對熱泵機及其配套設(shè)施進行了自動控制，同時將熱泵機與供熱管道設(shè)置成為了一個閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，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(huán)利用，省去一部分的加熱能耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。此外，在自動控制技術(shù)的應(yīng)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(zhì)，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(yōu)化了余熱供暖系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保效果。2.2.3風(fēng)井乏風(fēng)余熱換熱供暖和井筒防凍保溫自動控制技術(shù)的應(yīng)用。在傳統(tǒng)技術(shù)下，由于換熱、防凍操作對人工操作的依賴比較大，因此，經(jīng)常會受到人的因素的影響，導(dǎo)致?lián)Q熱、防凍效果難以達到預(yù)期，形成熱能浪費的問題，而且也容易出現(xiàn)井筒受凍情況，增加后期的維護檢修成本，影響了節(jié)能環(huán)保措施的實施效果。本案例中，煤礦礦井的進風(fēng)量為6300m3/min，排風(fēng)量為6400m3/min，排風(fēng)溫度為17~20℃。在此情況下，人們能夠從風(fēng)中提取余熱4802kW/h，然后將其應(yīng)用到供暖中，減少供暖能耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在此過程中，人們應(yīng)用了自動控制技術(shù)，進行了風(fēng)井乏風(fēng)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(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用效果。在換熱供暖、防凍保溫運行中，所用的自動控制技術(shù)為模糊控制技術(shù)，人們運用模糊控制技術(shù)，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(dāng)乏風(fēng)進入換熱器后，換熱模塊就會在自動控制系統(tǒng)的管控下，對乏風(fēng)進行三次換熱，高效提取其中的熱能，再將失去熱能的風(fēng)排放到大氣中，這在一定程度上，減少了廢熱為環(huán)境帶來的影響。在此過程中，人們在井口，設(shè)置了熱源為礦井水的暖風(fēng)機，與換熱供暖系統(tǒng)相互配合，在模糊控制技術(shù)的應(yīng)用下，先借助乏風(fēng)余熱，對井筒進行防凍處理，并當(dāng)溫度過低，乏風(fēng)溫度不足以起到防凍作用時，再開啟暖風(fēng)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(jié)能的效果，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，自動控制技術(shù)的應(yīng)用。2.2.4空氣壓縮機節(jié)能改造及余熱利用洗浴。自動控制技術(shù)的應(yīng)用在礦井生產(chǎn)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(zhuǎn)化為了熱能。如果使用自動控制技術(shù)，對空氣壓縮機進行節(jié)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(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，本文的案例，借助全自動控制技術(shù)，對空氣壓縮機進行了節(jié)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(chǎn)生的熱能用于供暖，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在本文的自動控制技術(shù)應(yīng)用案例中，人們使用了一臺560kW的離心式空氣壓縮機，代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(shù)，根據(jù)風(fēng)量需求，調(diào)節(jié)功率、壓縮機搭配，消除了傳統(tǒng)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(zhuǎn)化成熱能的情況。為此，人們運用全自動控制技術(shù)，將此部分熱能提取出來，用于洗浴供暖，以節(jié)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(shù)，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(xù)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(xiàn)此項自動控制技術(shù)，工作者在各個管道處，均設(shè)置了電動閥、傳感器，并構(gòu)建出了配套的系統(tǒng)，用于根據(jù)空氣溫度、油溫、洗浴水溫度，控制電動閥的運行，由此實現(xiàn)全自動的余熱提取和利用，節(jié)約能耗、保護環(huán)境。

3未來自動化技術(shù)的趨勢

根據(jù)上述論述可以看出，應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠通過利用余熱、提高供熱效率，構(gòu)建出更加清潔的供暖模式，實現(xiàn)在取消高污染、高能耗的鍋爐，達到取暖不用煤的節(jié)能環(huán)保效果。而該成果可以精準(zhǔn)地迎合當(dāng)前國家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并降低了供暖的資金成本，由此可見，自動控制技術(shù)的應(yīng)用，會讓節(jié)能環(huán)保方案的實施打破人工控制的制約，由此，消除國家、行業(yè)傳統(tǒng)環(huán)保技術(shù)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(shù)，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(jié)能環(huán)保效果，因此，自動控制技術(shù)將會在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)具有良好的發(fā)展趨勢。從本案例來看，在環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，自動控制技術(shù)適用于不環(huán)保、高能耗的傳統(tǒng)燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)改造，而目前，此類供暖系統(tǒng)在全國各地均大量應(yīng)用，因此，該技術(shù)存在全國推廣應(yīng)用的趨勢。在此背景下，人們借助該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)余熱的利用，符合國家的可持續(xù)發(fā)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(shù)對于企業(yè)來說，也存在極大的推廣應(yīng)用價值，讓該技術(shù)具備了更優(yōu)的發(fā)展趨勢?？傮w來看，雖然自動控制技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)存在全國推廣、普及的趨勢，但由于該技術(shù)在此方面的應(yīng)用實踐經(jīng)驗有限，而且前期需要一定建設(shè)成本，因此，很大一部分企業(yè)出于技術(shù)、資金等方面的考慮，對該技術(shù)的應(yīng)用積極性并不高?；诖?，為保持自動控制技術(shù)的良好發(fā)展趨勢狀態(tài)，應(yīng)適當(dāng)采取一些激勵措施，讓自動控制技術(shù)在環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域中的效能得到充分發(fā)揮，使企業(yè)更愿意應(yīng)用該技術(shù)，推動自身的升級轉(zhuǎn)型。為此，可以考慮適當(dāng)針對節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的自動控制技術(shù)，增加一些政策性的補貼、優(yōu)惠，并提供技術(shù)咨詢服務(wù)，為自動控制技術(shù)的應(yīng)用提供良好條件。此外，在技術(shù)的應(yīng)用上，配套人才作為最重要的技術(shù)應(yīng)用支持條件之一，應(yīng)當(dāng)注重技術(shù)人才的培養(yǎng)，并積極引導(dǎo)各大高等院校，開設(shè)相應(yīng)的專業(yè)，以持續(xù)地向社會輸入自動控制技術(shù)人才，同時也要專門設(shè)置節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的自動控制課程，打造出適用節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)人才團隊，讓技術(shù)應(yīng)用更加可行，確立深度推廣的技術(shù)應(yīng)用趨勢，持續(xù)推進節(jié)能環(huán)保事業(yè)的建設(shè)發(fā)展。

4結(jié)論

綜上所述，增強電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用效果，可以獲得更大的經(jīng)濟效益和社會效益。在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，借助電氣自動化控制技術(shù)，來降低能耗、污染，能夠?qū)⒐?jié)能環(huán)保工作的切入點提前到事前，而且也可以規(guī)避傳統(tǒng)技術(shù)下，人的因素造成的各類節(jié)能環(huán)保措施落實效果達不到預(yù)期的問題，從而推動節(jié)能環(huán)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