發布日期：2022-07-14 點擊率：58
圖為冶金自動化研究設計院 總工程師、博士李崇堅
由中國機械工業聯合會指導，中國電器工業協會、機械工業信息研究院、上海電器科學研究所主辦，浙江正泰電器股份有限公司承辦，機工傳媒《電氣時代》雜志社協辦的“智能電器與裝備制造論壇”于2009年11月14日在溫州舉行。中國低壓電器網進行獨家圖文直播。上圖為冶金自動化研究設計院 總工程師、博士李崇堅
首先感謝大會，給我一個機會，也感謝正泰集團，向大家匯報一下關于智能電器和電氣傳動節能的一些體會。我的專業是電氣傳動，同時我又身處冶金行業，我想把這些方面的東西向大家介紹下。
今天主要談幾個方面：一、智能技術的發展歷程；二、電氣傳動系統的智能化；三、電機系統節能與智能化；四、鋼鐵生產流程的電氣裝備；五、電機變頻節能的一些問題。
智能技術的發展歷程
我們現在談的智能技術，其實是廣義智能控制，由三個部分組成：檢測（儀表）、控制（計算機）、執行（電力電子與電氣傳動）。
我國自動化技術的發展，是從工業改革開始。從時鐘、風車的控制，到蒸汽機和速度控制，到天文望遠鏡和水利發電，最后認識到反饋控制。20世紀40~60年代，經典控制理論出現。它主要是通過數學方程來描述。20世紀60~70年代，出現了現代控制理論，強調非線性時變系統和時域分析。1956年，美國心理學家、數學家，計算機科學家和信息論學家通過共同討論，建立起了智能科學。智能控制強調三點：非結構化、不確定性、高度自主。
自動化系統硬件的發展經歷了四個階段。第一階段，1900年，電氣時代開始；第二階段，1941年，世界上第一臺電子計算機這個龐然大物誕生；第三階段，模擬系統，人工記錄；第四階段，現代個人電腦。
當前電力、電子面臨技術與應用的轉變。能源是當今人類面臨的重大問題，而信息技術發展最快，電力電子是能源變換與信息控制的關鍵環節，因此，電力電子得到高度重視和發展。現在主要的問題，不同的國家和不同的領域，對智能電網的認識不同。但是總體來說，對我們電工行業來說，是一個非常大的發展商機。
電氣傳動系統的智能化
隨著單臺計算機數字控制調速系統的完善化、成熟化，現代自動化系統工程開始加強與數字調速系統的通訊聯網，國際上的電氣傳動產品都要求具有與基礎自動化系統通訊聯網的功能。電氣傳動作為自動化系統的執行部分，隨著計算機技術、自動化控制技術的發展，電氣傳動成為自動化網絡的智能終端。自動化系統在過去100多年來不斷發展，繼電器邏輯控制已逐步發展到可編程控制即PLC。另外，化工、石油化工儀表控制系統逐步發展為集散控制系統即DCS。電氣傳動實現了數字調速控制即DSC。今年，這三種控制系統開始逐步融合。
現場總線實現了這種聯網控制。特別是最近發展的能源互聯網、物聯網，為電工行業提供了一個發展的空間。我認為，在不同的行業，對現場總線有不同的認識。
現在已經有了專門做現場總線互換的公司，例如正泰電器。這些行業上的發展，需要我們認真去研究。
特別值得一提的是電氣傳動系統，發生了根本性的變革。現在的功能柜里面就是計算機，這也是智能的，用光纖連接在一起的。電氣傳動系統在不斷智能化，然后用光纖進行聯網。即使在外行看來只可能是一個普通的分流器，實際上卻是一個電壓檢測儀。
美國提出，智能功率模塊中，點的接口叫做PEBB。發展更進一步的，是器件一體化（IPM），將功率芯片和控制電路集成一體化，滿足低成本、小型化、高可靠性和易使用的要求。
電氣傳動系統配套智能電器，應該是具有自動化控制與信息聯網功能的電器設備。還有就是智能電機。智能電機將變頻器、電機、控制系統集成一體，形成信息傳遞、能量變換、運動控制一體的智能電機。
電機系統節能與智能化
2006年國家發改委啟動規劃提出的十大重點節能工程，其中第五項巍峨電機系統節能。每年國家資助約100個電機系統節能項目。“十一五”規劃目標“電機系統運行效率提高2個百分點，年節電200億千瓦時（相當于兩個三峽電站發電量）。電機系統節能。我本人也是參加電機轉化的一員。
這是一個整體電機系統，主要采用變頻調速方式，改變風機、水泵、壓縮機等驅動電機運行速度，效率可提高15—30% 從電網供電給變壓器，然后實現風機。這是一個廣義的階段，以最小的電能完成最大的功效。我們要根據這個工藝的變化，不斷來調整電機系統效率。煤礦的通風機是設計在15年以后，這個風道的風級需要2千千瓦。在15年以后，才大了3千千瓦，前15年，我們大量的風機都是這么用的。還有一個就是風力也有變化。夏天和冬天的情況都是不一樣的。但是設計的時候都是按照最復雜的情況設計的。
從存在問題來看，有四點。一、目前，我國電機系統運行效率低、能耗高，主要是電動機及被拖動設備本身效率低，另外系統匹配和調節方式不合理造成系統效率低。二、設備陳舊、效率低。電動機、風機、水泵等設備落后，效率比發達國家平均低3-5個百分點。三、“大馬拉小車”現象嚴重。由于我國設備可靠性差，設計選型富裕量大，設備長期字低負荷區運行。四、系統調節方式落后。風機、泵類調節大部分仍采用機械節流方式。我國中小電機設計與制造能力強，產品已能批量出口。按照國際IEC電機標準，高效電機效率為91—96%，低效電機為75—89%。
目前我國實際運行中的電動機主要集中在為———100 KW功率等級，為總運行臺數的95%以上，平均 效率為89.3%。
我國已能生產6英寸晶閘管，達到國際先進水平。 以晶閘管為功率器件的大功率交交變頻、高壓同步電機軟起動等技術已有相當的基礎，已可以實現國產化，廣泛應用于冶金、礦山等領域。但應用范圍局限，國家重大工程的大功率變頻調速依賴國外。高壓變率是當前電機節能的重點，國產化已占領市場60%以上，在高壓方面，我們的國家還是取得很大的成績。
我國電機系統節能產業存在諸多問題。我國電機系統節能技術與裝備水平距離節能的目標相差很遠，才用變頻調速的電機系統仍為少數，不到總量的10%；技術與產品落后與迅速發展的節能市場需求反差巨大，嚴重制約了我國電機系統節能的實現。國家還沒有形成電力電子及變頻調速領域技術和產品研發的平臺，無法形成產業規模。我國該領域技術在總體上與國際水平相差10年。
近年來，我國政府對電機系統節能及電力電子十分重視，給以政策、科研項目、節能資金等支持。
關于鋼鐵生產流程的電氣裝備
鋼鐵工業是重要的技術原材料工業，中國的鋼產量連續十幾年位居世界第一，2008年中國鋼鐵產量達5億噸。經濟危機預計造成2009年全球鋼鐵產量將減少8.6億噸。但中國鋼產量仍預計增長18%。2009年達到5.5億噸。鋼鐵行業產能過剩，面臨的主要任務是調整產業結構，推進節能減排和循環經濟。
新一代鋼鐵生產流程循環經濟鏈是國家科技部重點項目。具體內容是，利用煤氣建設120萬千瓦的發電廠，利用廢氣建設500萬噸的水泥廠。
現在，我國主要發展低炭經濟，要減少二氧化碳的排放，我們還要關注環保與余熱回收的問題。
鋼鐵循環經濟，廢鋼比例增加，電爐煉鋼隨之增加，要求大功率電力電子變換器，解決電網沖擊的無功補償器SVC。大型熱軋機已經得到了很快的發展，國產化設備市場占有率達到70%。大型的熱軋機已經飽和了。冷軋機大部分是進口的，國產化設備技術還不過硬。國內變頻器產業發展迅速，但技術性能，可靠性達不到軋機轉動要求。
關于電機變頻節能遇到的一些問題
隨著泵與變速泵的并聯運行，泵的并聯運行要分析阻力驅線，如果管網壓力有要求，并聯運用分析要慎重。某些條件下，變速要與定速并聯運行，不一定能達到節能效果。電機中斷的共模電壓，交直交變率其輸出PWW波形的問題。共模反射電壓引起過電壓，造成電機、電纜過電壓擊穿。
謝謝大家。
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