第一篇：PSA自動化發展

PSA自動化水平的發展

概述

變壓吸附(Pressure swing Adsorption)技術，簡稱PSA，是一種新型的氣體分離技術，主要是利用氣體介質中不同組份在吸附劉上的吸附容量的不同，在壓力下進行選擇性吸附、降壓時使氣體解吸，以實現氣體的分離。原化工部西南化工研究

設計院(現四川天一科技股份有限公司)從70年代初期就開始對PSA工藝過程及自動控制系統進行了開發研究，20余年來在國內已建成500余套各種類型的PSA裝置。在化工、石油煉制、冶金、食品、醫藥等行業中成功推廣應用。

由于門人工藝要求周期性地切換閥門，閥門數量多，動作頻繁、人工操作是無法進行的、因此提高變壓吸附自動化水平是推廣應用這項新技術的前提。變壓吸附裝置自動化經歷了從氣動控制到微型計算機控制，從單純的開關量控制到模擬量控制的發展過程，控制器的功能也日趨完善。

隨著PSA技術應用領域相處理規模不斷擴大，對控制系統的要求也不斷提高，為滿足不同規模、不同用戶的要求，四川天一科技股份有限公司開發了不同檔次、多種形式的7種控制系統：氣動邏輯控制器、電動邏輯控制器、單片機控制器、小型PLC控制器、中規模PLC控制系統、大規模PLC控制系統和分散型控制系統。早期水平

2．1氣動邏輯控制器

早期的PSA裝置用常規氣動II型或III型表實現參數檢測及調節，用氣動邏輯控制器或單板機實現順序控制。氣動邏輯控制器不用電氣轉換系統，結構簡便、價格低，但控制精度差、功能少，對氣源要求高，目前已不采用。2．2 電動邏輯控制器

用高電平TTL電路組成的電動邏輯控制器，雖具有開發方便、控制功能強等優點，但可靠性較差，目前已不采用。2．3單片機控制器

單片機控制器集成度和可靠性高、價格低，但由于芯片和其它元件質量不易保證，且加工工藝不能適應高的要求，使系統的可靠性受到影響，目前已不采用。中期水平

在小型PSA裝置中，采用進口可編程序控制器(簡稱PLC)作為控制器的主機，以保證高可靠性，用單片微型計算機擴展控制器功能作狀態、時間和報警顯示。3．1 可編程序控制器

可編程序控制器具有通用性好、可靠性高、環境適應性好、抗干擾能力強、功能強、接線簡單、易編程、使用方便、體積小、重量輕和功耗低等特點。

目前主要選用的可編程序控制器有C200H，西門子S7—300等．在中小型PSA裝置中得到廣泛應用。3．2 PSA控制器

PSA控制器以日本三菱公司MELSEC—F系列超小型PLC為核心，主要用于PSA裝置的開關量輸入、輸出和報警聯鎖控制，并輔以盤裝表實現裝置的模擬量控制，由于這種控制方式投資省、操作維護方便，目前在小型PSA裝置小有一定的推廣市場。

目前水平

PSA控制器利用常規模擬調節表組成的過程控制系統，雖然具有可靠性高、成本低、易于維護等優點，但隨著裝置規模擴大，它的局限性越來越明顯，因此，在大型PSA裝置中目前普遍采用分散型控制系統(DCS)。現已成功外發的DCS系統有RS3、Cenlum、Deltv、TDC-3000等。以大慶油田化工總廠5000Nm3／h催化干氣氫提濃裝置為例，它是600kt／a柴油加氫改質裝置 的配套裝置，其DCS控制系統設置在ABGC、產品精制裝置、氣體分餾裝置、MTBE裝置所共用的聯合中心控制室內。

PSA裝置的控制室監控系統采用HoneywellTDC-3000TPS系統與計算機操作界面相結合，彩色CRT顯示及配備打印機打針報表等。根據工藝生產特點和操作要求，采用集中顯示，控制和現場監測的方案，重要參數均可在操作室CRT上進行監視和操作。設計時既充分體現了技術先進的優勢，又解決了工程放大的配套間題。

該裝置共設置自動調節系統9套(其中壓力調節5套，壓力分程調節1套，液位調節1套，流量調節1套，溫度調節1套)，手操系統3套，分析聯鎖系統1套，程控系統1套(共計DO：79點，DI：79點)。另外集中顯示記錄的參數30點(其中溫度6點，壓力13點，流量1點，液位1點，成分分析1點，可燃氣體泄漏檢測8點)。4．1 TPS系統配置

TPS控制系統型號，是在原Honeywell TDC—3000基礎上的升級產品。4.2 控制過程及組態

(1)回路控制主要由現場儀表采集信號送至DCS系統，完成PID控制和各種算法，其輸出信號控制調節閥開度，以完成整個回路控制。PID的各種設定參數可在操作臺上輸入和修改。

(2)邏輯控制由DCS完成、其輸出信號可根據各工藝控制要求自動控制各程控閥門的開閉，同時DCS接受現場閥門開閉狀態信號，并結合工藝參數和機內存貯的工藝數據和控制時序表，綜合判斷閥門動作是否正常。(3)15—4裝置中程序控制系統可實現多塔切換功能：因提氫工序有9床(9—4—3／V)、8床(8—3—3/V)、7床(7—2—3／V)、6床(6—2—2／V)、兩套可單獨或聯合的5床工藝步驟等運行力式，當原料氣負荷減少或程序控制閥出現故障時，系統可自動切換程序轉換為其它運行方式．或者由使用者手動切換程序，以滿足不同負荷的需要。

(4)在優化控制的情況下，DCS系統能按照當時的工藝條件，過程控制模型，自動調整控制參數，以實現在保證產品純度的情況下，獲得最大的收率。(5)DCS可實現關鍵設備的冗余控制，系統可配故障診斷及專家處理系統，在出現故障時，對系統進行調整以維持系統運行，保證了全系統工作的可靠性。(6)軟件支持多種數據類型酌數據交換，通過讀寫所有監控單元采集生產過程的數據，進行監測分析，為生產過程提供高級控制。

(7)為提高裝置的可靠性，每臺程控閥門上均配備了閥位反饋裝置。在對閥檢信號的檢測過程中，由于不同通徑閥門開關過渡時間不同，容易引起閥檢裝置的誤報警，程序設計時考慮用時間延長定時器來解決，這樣。系統能采集到準確的閥檢信號，大大降低了誤報警的可能性。

（8)在帶控制點工藝流程圖上，所有測量數據均實時動態顯示；閥門開度以百分數表示；液位用色彩模擬液體在容器內的波動，形象逼真；物料用不同顏色順其流向交替顯示形成流動感，使畫面更加生動。

(9)因系統在失電后的重新上電過程中，容易出現原運行參數的丟失、程序被錯誤復位等情況，故在程序設計中全部采用有電池后備的付儲單元，并在按到電源報警時記錄全部重要運行參數、當電源系統恢復正常供電時，程序自動取出電源故降前的數據，保證了系統的正常運行。

(10)PID調節器、開關控制、手動操作等做成與真實的調節器、電氣按鈕、操作器等外形相同的實體圖形，用鼠標選擇圖標按鈕，使操作儀表化而交易被操作人員認可。5 將來的發展

現場總線控制技術是20世紀末在DCS基礎上發展起來的新—代控制系統。隨著儀表智能化和通訊數字化技術的發展．現場總線已經發展成為集計算機網絡、現場控制、生產管理等內容為—體的現場總線控制技術FCS。

目前四川天一科技股份有限公司成功開發的現場總線技術有：上海吳涇500Nm3／h PSA—CO裝置，昆明鋼鐵廠500Nm3／h PSA—H2裝置。

現場總線技術是傳統分散型控制系統(DCS）的一次變革，對控制系統從單純控制向管理控制一體化轉變將產生深遠的影響。因此．現場總線技術必將在今后的PSA裝置中得到廣泛的應用。

結語

四川天一科技股份有限公司先后在工藝流程、自動切換閥門、多通道邏輯組合閥、程序控制系統以及工藝系統的模擬量自動控制等方面作了深入細致的研究與開發，正是由于四川天一科技股份有限公司采用了先進的自控水平和運行可靠的自動閥門，使得變壓吸附技術日益受到廣大用戶的重視，應用范圍越來越廣泛。

第二篇：PSA制氧機簡介

制氧機采用的是最新的變壓吸附空分制氧技術。將空氣進行凈化、分離、篩析、濕化最終獲得高濃度的新鮮氧氣，該技術獲得了多項國家專利和國際專利，并通過了國內國際權威機構的相關檢測和認證。

家用制氧機特點：

1：不需要任何的添加劑

2：只需要插電就能源源不斷的產生濃度高達90%的氧 3：每分鐘的出氧量最大可達到5升

4：吸氧一小時的成本僅僅為使用的電費1毛8分錢

5：產生的氧氣不只濃度高，還去除了空氣中的其他有害氣體分子與細菌。6：富氧氣量大,氧濃度在45%以上，高氧氣量小氧濃度在90以上 A:核心技術

高端配置——專業氧療級氧氣機卓越性能的有力保證

大排量無油壓縮機：采用進口高耐磨皮碗與電機材料組裝而成，氣量足，使用壽命長；

預緊填裝一體化鋁合金進口分子篩組件：最大限度保持分子篩活性，提高氧氣分離效率；

專業完善的機器運行熱平衡系統：充分保證散熱效率，長久保持機器運行穩定； 專業合金組合電子控制閥：充分保證機器運行壽命； 進口氧濃度監控探頭：國內獨家采用，質量穩定可靠；

采用時間、壓力多變量控制技術，自主開發專業控制芯片，動態調節機器運行狀態，確保機器性能最優化。

氧生活制氧機在淘寶網有很多賣家，銷售火爆，評價多多。質量可靠，良好 的售后服務，是氧生活制氧機對賣家的承諾。B: 七大優勢

四個第一——專業氧療級氧氣機高品質與人性化的完美體現

機器性能穩定可靠-可以連續不停機運行，氧濃度仍持續保持穩定 氧濃度自動監控-隨時保證吸到合格的醫用氧氣

配有累計計時功能-方便顧客客觀考察機器性能，并為售后服務提供數據來源 噪音最代，對客戶的影響最低

單次計時、定時功能-方便顧客科學、放心掌握吸氧時間 使用壽命長-使用壽命達國際先進水平，綜合性價比高 氣量足-出口壓力達0.05-0.08Mpa，氧療效果更明顯 第一個采用國際標準(ISO 8359)設計制造 第一個產品配置溫度監控系統

第一個產品配置自發光分區流量計 第一個采用大液晶數字LED 對于家用制氧機哪種好，我們買家用制氧機主要是看看它的特點和功能。關于家用制氧機市面上有多種家用制氧機，由于制氧的原理不同，各家用制氧機的使用特點也就不同。家用制氧機制氧原理有1是分子篩原理，2高分子富氧膜原理，3電解水原理，4化學反應制氧原理。家用制氧機使用方便，移動輕巧，適合廣大保健者使用。車載家居兩用型，既能適合家用，也能利用汽車電源家用制氧機結構特點放在車上使用。氧氣為無色無味的氣體，是人體賴以生存的重要物質，也是其它動植物賴以生存的重要物質。http://www.tmdps.cn/

第三篇：PSA操作說說明

1000Nm3/h 制氫裝置變壓吸附系統

說明：（此說明書不是最終版，供參考）變壓吸附操作運行說明書 二零零八年七月

目 錄 前 言

第一章 工藝

第一節 PSA工作原理和基本工作步驟 第二節 PSA工作過程

第二章 自動調節系統及工藝過程參數檢測 第一節 程序控制系統（KC—201）第二節 自動調節系統功能說明 第三節 流量控制功能說明 第四節 盤裝儀表

第五節 現場工藝參數檢測點 第三章 開車

第一節 初次開車前的準備工作 第二節 投料啟動

第四章 停車和停車后再啟動 第一節 正常停車 第二節 緊急停車 第三節 臨時停車 第四節 長期停車

第五節 停車后再啟動 第五章 故障與處理方法 第六章 安全技術 第一節 氫氣的性質 第二節 裝臵的安全設施

第三節 氫氣系統運行安全要點 第四節 消防

第五節 安全生產基本注意事項 附：PSA工段管道及儀表流程圖前言

本裝臵采用變壓吸附（簡稱PSA）法提純氫氣，原料氣組成改變操作條件可 以生產不同純度的氫氣，純度可達99.99%以上。

由于甲醇轉化氣、產品H2均屬易燃、易爆物，本裝臵的操作壓力在1.2Mpa 左右。而產品純度、產品回收率以及生產的穩定性在很大程度上取決于操作水平的高低，因此必須對操作過程給予足夠的重視。在PSA系統運行之前，有關生產 管理、操作及維修人員必須熟悉本說明書，并經考核合格后方能上崗。本說明書涉及到的壓力均為表壓，濃度為摩爾百分數，流量則指標準狀態下 的流量。第一章 工藝 PSA提純氫氣裝臵是由六臺吸附塔（T201A～F，下簡稱A、B、C、D、E、F塔）、一臺產品氣緩沖罐(V201)和一系列程控閥等組成。壓力～1.2Mpa的甲醇裂解轉化

氣進入吸附塔(T201A、B、C、D、E、F)進行吸附，得到的產品氣經過產品氣緩沖

罐(V201)的緩沖之后去用戶。雜質氣體即尾氣通過放空總管放空。第一節 PSA工作原理和基本工作步驟 一 PSA工作原理：

采用PSA氣體分離技術從甲醇裂解轉化氣中提純氫氣的原理是利用吸附劑對 不同吸附介質的選擇性和吸附劑對吸附介質的吸附容量隨壓力改變而變化的特 性。在高壓下吸附原料氣中的雜質組分、低壓下脫附這些雜質而使吸附劑獲得再 生。整個操作過程均在環境溫度下進行。二 基本工作步驟：

變壓吸附基本工作步驟分為吸附和再生兩步。而再生又包括以下三步驟： 1．吸附塔壓力降至低壓

首先是逆著吸附的方向進行降壓（以下簡稱為逆向放壓），接著是利用其它塔的順

放氣來進行沖洗（以下簡稱沖洗）。逆向放壓時，被吸附的部分雜質從吸附劑中解吸，并被排除出吸附塔，隨后，利用順放氣將吸附塔中被吸附的雜質從吸附劑中解析，并被

排除出吸附塔。

2．吸附塔升至吸附壓力，以準備再次分離原料氣。本裝臵采用六塔三次均壓兩塔同時吸附過程，每個吸附塔在一次循環中均需經歷吸附（A）、一均降壓（E1D）、二均降壓（E2D）、順放（PP）、三均降壓（E3D）、逆向放壓（D）、沖洗（P）、三均升壓（E3R）、二均升壓（E2R）、一均升壓（E1R）以及最終升壓（FR）等十一個步驟。六個吸附塔在執行程序的安排上相互錯開，構成一個閉路循環，以保證原料連續輸入和產品不斷輸出。四川亞連科技有限責任公司變壓吸附操作運行說明書

整個過程主要由31個程序控制閥來實現。程序閥編號如下： KV20XY、KV: 程序控制閥 2:PSA系統編號 X:閥門的功能

1—原料氣進口閥 2—產品出口閥

3—逆向放壓閥 4—一次均壓閥/三次均壓閥 5—二次均壓閥/順放閥 6—降噪閥

Y:與吸附塔的編號A、B、C、D、E、F對應的閥門編號：a、b、c、d、e、f 第二節PSA工作過程

前已述及，每個吸附塔在一次循環中均需經歷吸附（A）、一均降壓（E1D）、二均降壓（E2D）、順放（PP）、三均降壓（E3D）、逆向放壓（D）、沖洗（P）、三均升壓（E3R）、二均升壓（E2R）__________、一均升壓（E1R）以及最終升壓（FR）等十一個步驟。六個吸附塔在執行程序的安排上相互錯開，構成一個閉路循環，以保證原料連續輸入和產品不斷輸出。各塔相互工作關系如下： 見附表一：

現以A塔為例對工作過程進行說明：(閥門的開關只介紹與A塔該步驟有關的)一吸附（A）開啟閥KV201a;原料氣通過閥KV201a自下而上進入A塔，在工作壓力下吸附雜質組份，未被 吸附的產品氣組份，通過閥KV202a流出，其中大部分作為產品氣從本系統中輸出，剩余部分通過手動調節閥HV201、程控閥KV204c向C塔進行最終升壓。吸附完畢,關閉閥KV201a。二 一均降（E1D）開啟閥KV204a、d A塔停止吸附后，與結束二均升步驟的D塔以出口端相連，即通過閥KV204a、KV204d與D塔進行第一級壓力平衡，A塔壓力降低至0.90MPa,均壓結束后A、D塔壓力基本相等。

一均降完畢，關閉閥KV204d。三 二均降（E2D）開啟閥KV204e；

A塔完成一均降步驟后，與剛結束三均升步驟的E塔以出口端相連，即通過閥 KV204a、KV204e與E塔進行第二級壓力平衡，A塔壓力降低至0.61MPa,均壓后A、E塔壓力基本相等。

四川亞連科技有限責任公司變壓吸附操作運行說明書 二均降完畢，關閉閥KV204e。四 順放（PP）

開啟閥HV202與KV205f；

利用A塔的順放氣對剛結束逆放步驟的F塔進行沖洗，使F塔內的雜質進一 步脫除。

五 三均降（E3D）

順放步驟完成后繼續開啟閥HV202與KV205f，關閉KV203f；

使A塔與F塔以出口端相連，進行第三次均壓，均壓后壓力達到0.31Mpa左 右，完成三均操作。六 逆放（D）開啟閥KV203a；

A塔降壓平衡步驟結束后，逆著吸附的方向雜質氣體流向放空管,A塔壓力降為 0.02MPa。

逆放完畢，閥KV203a繼續開啟。七 沖洗（P）

繼續開啟閥KV203a；同時開啟閥KV205a、KV205b；

A塔完成逆放步驟后，利用B塔的順放氣對它進行沖洗，把尚殘留在塔內的雜 質進一步脫除，讓吸附劑得到再生。關閉閥KV203a。八 三均升（E3R）

沖洗步驟完成后繼續開啟閥KV205a與KV205b；

使B塔與A塔以出口端相連，進行第三次均壓，均壓后兩塔壓力基本達到平衡狀態。

九 二均升（E2R）開啟閥KV204c；

A塔完成三均升步驟之后,與剛結束一均降步驟的C塔以出口端相連,即通過

閥KV204a、KV204c與C塔進行第二級壓力平衡，A塔壓力升高至0.61MPa。均壓后A、C塔壓力基本相等。

二均升完畢，關閉閥KV204c。九 一均升（E1R）開啟閥KV204d；

A塔完成二均升步驟之后,與剛結束吸附步驟的D塔以出口端相連,即通過閥

KV204a、KV204d與D塔進行第一級壓力平衡，A塔壓力升高至0.90MPa。均壓后A、四川亞連科技有限責任公司變壓吸附操作運行說明書 D塔壓力基本相等。

一均升完畢，關閉KV204d。十 終充（FR）

繼續開啟閥KV204a；

A塔的終充是利用產品氣進行的，產品氣經遙控調節閥HV201及KV204e，由出 口端進入A塔，最終使A塔壓力基本接近吸附壓力（1.2MPa）。通過這一步驟后，再生過程全部結束，緊接著便進行下一次吸附循環。終充完畢，關閉閥KV204a。

其它六個塔的操作步驟與A塔相同，不過在時間上是相互錯開的。

這些程控閥按規定的程序操作，使變壓吸附工藝過程能不斷凈化原料氣，輸 出產品氣。

變壓吸附操作運行說明書13-切塔時序：6-2-3/P 11 12 13 21 22 23 31 32 33 41 42 43 51 52 53 61 62 63 1 A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R E1R FR 2 E1R FR A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R 3 E3R E2R E1R FR A E1D E2D PP E3D D P 4 E3D D P E3R E2R E1R FR A E1D E2D PP 5 E1D E2D PP E3D D P E3R E2R E1R FR A 6 A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R E1R FR A_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

第四篇：電力系統自動化的發展

電力系統自動化的發展

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新疆xxxx學校電力xxxx班

摘要：電力系統自動化的發展都向著智能化控制方面發展，隨著不可再生的能源的日益減少，電力系統自動化要向著新能源方向發展

[關鍵詞]電力系統自動化 發展 應用儲能 水力發電風力發電

整個電力系統自動化的發展則趨向于:

(1)由開環監測向閉環控制發展,例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制)。

(2)由高電壓等級向低電壓擴展,例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統)。

(3)由單個元件向部分區域及全系統發展,例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展。

(4)由單一功能向多功能、一體化發展,例如變電站綜合自動化的發展。

(5)裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展,例如繼電保護技術的演變。

(6)追求的目標向最優化、協調化、智能化發展,例如勵磁控制、潮流控制。

(7)由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展,例如MIS(管理信息系統)在電力系統中的應用。

近20年來,隨著 計算 機技術、通信技術、控制技術的發展,現代電力系統已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(Power System Equiqments and Power Electronics)的統一體,簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入,外延不斷擴展。電力系統自動化處理的信息量越來越大,考慮的因素越來越多,直接可觀可測的范圍越來越廣,能夠閉環控制的對象越來越豐富。

二、具有變革性重要影響的三項新技術

1.電力系統的智能控制

電力系統的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段:基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制階段;智能控制階段。電力系統控制面臨的主要技術困難有:

(1)電力系統是一個具有強非線性的、變參數(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態大系統。

(2)具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。

(3)不僅需要本地不同控制器間協調,也需要異地不同控制器間協調控制。智能控制是當今控制理論發展的新的階段,主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統。

智能控制在電力系統工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經 網絡 適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統結構,多機系統中的ASVG(新型靜止無功發生器)的自學習功能等。

2.FACTS和DFACTS

(1)FACTS概念的提出

在電力系統的 發展 迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統穩定性的時候,一種改變傳統輸電能力的新技術——柔性交流輸電系統(FACTS)技術悄然興起。

所謂“柔性交流輸電系統”技術又稱“靈活交流輸電系統”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力 電子 裝置,對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統,以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節電效益的新型綜合技術。中國論文聯盟

編輯。(2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現狀各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發生器。

ASVC由二相逆變器和并聯電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節范圍大,反應速度快,不會發生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態裝置,所以能響應 網絡 中的暫態也能響應穩態變化,因此其控制能力大大優于同步調相機。

(3)DFACTS的研究態勢

隨著高科技產業和信息化的發展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。

DFACTS是指應用于配電系統中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。

3.基于GPS統一時鐘的新一代EMS和動態安全監控系統

(1)基于GPS統一時鐘的新一代EMS

目前應用的電力系統監測手段主要有側重于記錄電磁暫態過程的各種故障錄波儀和側重于系統穩態運行情況的監視控制與數據采集(SCADA)系統。前者記錄數據冗余,記錄時間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對于系統整體動態特性分析困難;后者數據刷新間隔較長,只能用于分析系統的穩態特性。兩者還具有一個共同的不足,即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記,記錄數據只是局部有效,難以用于對全系統動態行為的分析。

(2)基于GPS的新一代動態安全監控系統

基于GPS的新一代動態安全監控系統,是新動態安全監測系統與原有SCADA的結合。電力系統新一代動態安全監測系統,主要由同步定時系統,動態

相量測量系統、通信系統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現的同步相量測量技術和光纖通信技術,為相量控制提供了實現的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物——PMU(相量測量單元)設備,正逐步取代RTU設備實現電壓、電流相量測量(相角和幅值)。

電力系統調度監測從穩態/準穩態監測向動態監測發展是必然趨勢。GPS技術和相量測量技術的結合標志著電力系統動態安全監測和實時控制時代的來臨。

多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統自動化領域,而信息技術的發展,不僅會推動電力系統監測的發展,也會推動電力系統控制向更高水平發展。

(1)智能電網的建設將先由基礎研發與構架試驗開始,在沒有制定出具體的定義與標準之前,大規模展開的預期是不現實的;

(2)電網智能化是漸進式的,這包括技術的發展是漸進式的,電網建設也是漸進式的,資本市場所期待的爆發式增長往往不切合產業的實際。我們預計,2012年配網改造與農網改造的推行將成為電力自動化設備制造的高景氣起點。

加快開發和應用儲能技術推動可再生能源規模化發展

促進可再生能源規模化發展必須解決好兩個方面的問題:一是要把可再生能源轉化成符合要求的電力；二是可再生能源發出的電力必須與用戶的電力需求相平衡，這是由電力供需的瞬時平衡特性決定的。可再生能源是自然界客觀運行產生的能量，是不能人為調控的，如風能和太陽能等，都具有不可控制和間歇隨機的特點，往往在用電低谷時發電量大，而在需要用電的時候又發不出來。

如果要大規模開發利用具有隨機間歇特性的可再生能源，必須采取技術措施解決可再生能源發電的不連續性與用電需求連續性之間的問題。

從目前來看，加快開發和推廣大容量儲能技術是促進規模化開發利用可再生能源的重要措施。長期以來，抽水蓄能電站是目前電力系統中最成熟和應用最廣泛的大容量儲能技術，也是以電站方式管理的儲能技術。隨著可再生能源發電比重的增加，僅靠抽水蓄能電站還不夠，還應重視分布式儲能技術的應用。分布式儲能技術的應用一是在發電側，主要是在風電和太陽能電站內配置必要的儲能容量，用于調節風電和太陽能電站的發電出力特性，使其較好地適應用電負荷變化需要，減少風電、太陽能發電隨機間歇性對電力系統的影響；二是在用戶側，在包括居民在內的所有電力用戶中，都配置必要的儲能設施，用于調節用電的不平衡性，使用電特性盡可能做到平穩，以減少用電變化對電力系統的影響。可以設想，今后每個電力用戶包括家庭電力用戶都是一個可獨立運行的電力系統，它的電源就是類似電池的儲能設備，與大電力系統聯網運行，在用電負荷低谷時可向儲能設備充電，在用電負荷高峰時段儲能設備可為用戶提供電力，使用戶的用電特性盡可能平穩，特別是在發生事故時還可以獨立運行，能有效提高電力系統供電的安全性和可靠性。這實際就是智能電網的發展目標。

這種設想在電力系統中配置儲能設施的做法，必須建立在儲能技術經濟可行的基礎上。目前，還沒有可以大規模推廣應用的儲能技術，這是今后需要努力攻克的技術，同時也蘊藏著巨大的發展商機。在目前全球每年160多億噸標煤的能源消費總量中，90%為煤炭、石油、天然氣等化石能源。以化石能源為主的能源

供給體系在為人類帶來空前文明的同時，也帶來了前所未有的挑戰，除了化石能源資源問題外，最主要的就是氣候變化問題。理論和實踐都證明，氣候變化與人類活動密切相關，特別是與化石能源大量燃燒排放的二氧化碳等溫室氣體有關。因此，世界各國都把開發利用可再生能源作為減少化石能源消費、應對氣候變化的重要措施。今后20~50年將是能源轉型的重要時期，轉變的目標和方向就是用碳含量低的能源替代碳含量高的能源，用可再生能源替代化石能源，并最終實現由化石能源向可再生能源的轉變，進入低碳能源或無碳能源新時代。

要實現能源轉型，就必須在發展思路和管理理念上逐步進行調整。例如燃煤火電的年利用小時數問題，過去，我們長期處于缺電狀態，火電的年利用小時很高，有些機組甚至達到7000到8000小時，并認為低于5000小時電力就過剩了，就不應該再建新的電廠了。對于可再生能源發電，包括水電、風電、太陽能發電在內，其設備年利用小時數都不會太高，從目前來看，水電平均在3000小時左右，風電平均在2000小時左右，太陽能發電平均在1000小時左右。特別是受自然特性的影響，風電、太陽能發電容量都不能作為有效容量看待，其在電力系統中的作用主要是提供電量，用來替代火電發電量，節約化石能源資源。

如以這樣的觀點來觀察和思考，未來電力系統的電力負荷應由常規能源發電機組滿足，電力系統的用電量由常規能源發電機組和可再生能源發電機組提供，并要優先利用可再生能源發電量。隨著電力系統中可再生能源發電量比重的增加，常規能源的發電利用小時數就會減少。

第五篇：自動化焊接技術及其發展

自動化焊接技術及其發展

【摘要】隨著制造業的高速發展，傳統的手工焊已不能滿足現代高科技產品制造的質量、數量要求、現代焊接加工正在向著機械化、自動化的方向發展。電子技術、計算機技術以及機器人技術的發展，為焊接自動化提供了十分有利的基礎。近年來，焊接自動化在實際工程中的應用取得了迅速發展，已成為先進制造技術的重要組成部分。本文主要介紹自動化焊接技術及其發展的概況與前景。

【關鍵詞】自動化焊接技術發展現狀應用前景

Automated welding technology and its development

【Abstract】With the rapid development of the manufacturing sector, the traditional manual welding can not meet the modern high-tech product manufacturing quality, quantity requirements, modern welding is toward mechanization and automation direction.Electronic technology, computer technology and robot technology for automated welding provides a very favorable basis.In recent years, welding automation in practical engineering applications has made rapid development, advanced manufacturing technology has become an important part.This paper describes the automated welding technology and its development in general and the future.【Keyword】AutomationWelding TechnologyDevelopment StatusProspect

1.自動化焊接技術

1.1自動化焊接的概念

自動化焊接主要指焊接生產過程的自動化。它是一個綜合性的焊接與工藝問題，其主要任務是：在采用先進的焊接、檢驗和裝配工藝過程的基礎上，建立不需要人直接參與焊接過程的焊接加工方法和工藝法案，以及焊接機械設備和焊接系統的結構與配置。焊接自動化的核心是實現沒有人直接參與的自動焊接過程。

自動化焊接有兩方面的含義：一是焊接工序的自動化，二是焊接生產的自動化。焊接生產的自動化是指焊接產品的生產過程，包括從備料、切割、裝配、焊接、檢驗等工序組成的焊接生產全過程的自動化。只有實現了焊接生產全過程的自動化，才能得到穩定的焊接質量和均衡的焊接生產節奏以及較高的焊接生產率。而單一焊接工序的自動化是焊接生產自動化的基礎。

1.2自動化焊接的主要設備及特點

焊接生產過程的自動化和機械化的關鍵工序:第一,全部使用自動控制裝置和機械裝置來實現來替代焊接作業的手工操作;第二,物流、機械手及變位機械來完成將焊件的搬運和位移采用;第三,完成焊接作業將會采用較高的生產節拍和高效的焊接方法進行;第四,通過精確的自動控制和準確的機械動作,進而來確保持持續的穩定的焊接質量。按照目前世界發達國家的焊接裝備水平,可將其概括為如下幾個特點:

1)標準化、通用化、系列化

對于大批量生產的典型常用接頭形式,如板材接縫、筒體環縫、圓筒環縫、管對接和管子管板接頭等,現在已經開發出相對應的的標準型自動化焊接專機,這種焊接機械具有焊接效率高、質量穩定的優點。在經過多年產品研發積累,固得公司終于開發出了300~3000mm的縱縫焊、工件回轉環形焊機、臥式單槍(雙槍)環縫焊、三軸數控焊接機床和焊槍回轉環形焊機等等。

2)多功能化

其為充分發揮大型自動化焊接設備的效率創造了有利條件已將其設計成適用于多種焊接方法和焊接工藝。如單絲、雙絲、MIG/MAG-TIG等離子弧焊、多絲埋弧焊。

3)智能化控制和自適應

焊接過程的全自動控制比傳統的金屬切削加工要復雜得多。全自動控制必須考慮焊件接縫裝配間隙誤差,幾何形狀的偏差以及焊件在焊接過程中的熱變形。所以我們需要采用各種自適應控制系統和傳感器技術。

4)組合化和大型化

對于大型、中型焊接結構生產過程的自動化,已研制成功各種大型自動化焊接設備。如中重型厚壁容器焊接中心、機床車廂總裝焊接中心、集裝箱外殼整體焊接中心等等。

5)高質量、高精度、高可靠性

焊接機器人和精密焊接操作向高精度、高質量發展,行走機構的定位精度為0.1,移動速度的控制精度為0.1,與焊接機器人配套的焊接變位機的最高的重復走位精度為0.05。固得公司已經研發出來的摩托車的車架機器人工作站,以高質量的、高水平廣泛應用于江門大長江、重慶建設中。

1.3自動化焊接系統

自動化焊接就是用焊接機械裝置來代替人進行焊接。典型的機器人自動化焊接系統主要由如下部分構成：機器人、變位機、各種傳感器、控制器、自動焊機（包括焊接電源、焊槍等）等。其基本構成單元是：機械裝置、執行裝置、能源、傳感器、控制器和自動焊機。

1）機械裝置

機械裝置是能夠實現某種運動的機構，配合自動焊機進行焊接加工裝置，如機器人、變位機、懸臂操作機等。

2）執行裝置

執行裝置是驅動機械裝置運動的電動機或液壓、氣動裝置等。

3)能源

能源是驅動電動機的電源等。

4）傳感器

傳感器是檢測機械運動、焊接參數、焊接質量的傳感器。

5）控制器

控制器主要是用于機械運動控制的計算機、單片機、可編程控制器以及電子控制系統。

6）自動焊機

自動焊機包括焊接電源、送絲機、焊槍等。它是一個獨立的焊接系統。

1.4 自動化焊接的關鍵技術

自動化焊接技術是將電子技術、計算機技術、傳感技術、現代控制技術引入到焊接機械運動的控制中，也就是利用傳感器檢測焊接過程的焊接運動，將監測信息輸入控制器，通過信號處理，得到能夠實現預期運動的控制信號，由此來控制執行裝置，實現焊接自動化。焊接

自動化的關鍵技術主要包括：機械技術、傳感技術、伺服傳動技術、自動控制技術和系統技術等。

1）機械技術

機械技術就是關于焊接機械的機構以及利用這些機構傳遞運動的技術。在焊接自動化中，焊接機械裝置主要由焊接工裝夾具、焊接變位機、焊接操作機、焊接工件輸送裝置以及焊接機器人等。焊接機械技術就是根據焊接工件結構特點、焊接工藝過程的要求應用經典的機械理論與工藝，借助于計算機輔助技術，設計并制造出先進、合理的焊接裝置，實現自動焊接過程中的機構運動。

2）傳感技術

傳感技術是自動化系統的感受器官。傳感與檢測是實現閉環自動控制、自動調節的關鍵環節。傳感器的功能越強，系統的自動化程度就越高。焊接自動化中的傳感器有很多種，有關機械運動量的傳感器主要有位移、位置、速度、角度等傳感器。

3）伺服傳動技術

執行裝置的控制技術稱為伺服傳動技術。伺服傳動技術對系統的動態性能、控制質量和功能具有決定性的影響。

4）自動控制技術

焊接自動化中的自動控制技術主要指：基本控制理論；在控制理論指導下，根據焊接工藝和質量的要求，對具體的控制裝置或系統進行設計；設計后的系統仿真、現場調試；最終使研制的系統可靠地投入焊接工程應用。

5）系統技術

系統技術就是以整體的概念組織應用各種相關技術。從系統的目標出發將整個焊接自動化系統分解成若干個相互關聯的功能單元。以功能單元為子系統進一步分解，生成功能更為單一的子功能單元，逐層分解，直到最基本的功能單元。以基本功能單元為基礎，實現系統需要的各個功能設計。

2.自動化焊接的發展現狀及前景展望2.1自動化焊接的發展現狀

目前我國的焊接自動化率還不足30%，同發達工業國家的近80%相比差距甚遠。可以預計在未來的10年內，國內自動化焊接技術的水平將以前所未有的速度發展。

隨著數字化技術日益成熟，代表自動化焊接技術的數字焊機、數字化控制技術業已面世并已穩步地進入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程,有力地促進了先進焊接工藝特別是焊接自動化技術的發展與進步。汽車及零部件的制造對焊接的自動化程度要求日新月異。我國焊接產業逐步走向“高效、自動化、智能化”。目前我國的焊接自動化率還不足30%，同發達工業國家的近80%差距甚遠。從20世紀末國家逐漸在各個行業推廣自動焊的基礎焊接方式——氣體保護焊，來取代傳統的手工電弧焊，現已初見成效。可以預計在未來的10年，國內自動化焊接技術將以前所未有的速度發展。20世紀90年代以來，我國焊接界把實現焊接過程的機械化、自動化作為戰略目標，已經在各行業的科技發展中付諸實施，在發展焊接生產自動化和過程控制智能化，研究和開發焊接生產線及柔性制造技術，發展應用計算機輔助設計與制造技術等方面，取得了長足的進步。高效、節能并能夠自動調節焊接參數的智能型逆變焊機將逐漸取代手弧焊機和普通晶閘管焊機，而且焊機的操作趨向于簡單化、智能化，以符合當今淡化操作技能的趨勢。在汽車、造船、工程機

械和航空航天等領域，適用于不同場合的智能化焊接機器人較為廣泛的應用，大幅度提高了焊接質量和生產效率。在我國，目前汽車、船舶、管建、家電等行業焊接自動化的發展相對來說較好，到2005年，船廠的高效率焊接要達到80％以上，其中二氧化碳焊接應用率達到55％，焊接機械化率、自動化率要達到70％左右。

國外如歐美、日本等發達國家早在20世紀80年代便在石油、化工、造船、建筑、電力、汽車、機械等行業采用數字控制的小車式自動氣保焊機，代替人工進行焊接生產。近年來，國內幾家企業開發了幾種類似的自動焊接小車，但在結構和功能上均屬低端產品，在數字控制、焊接參數預置和專家系統自動調用等方面均為空白。成都焊研科技有限責任公司把開發適合和滿足我國工業企業焊接生產要求的高端自動焊接設備作為己任，在吸收和借鑒國外先進、成熟技術基礎之上，經過近兩年的研制工作，代表自主知識產權的第一代數控小車式自動焊機樣機在成都焊研科技有限責任公司問世。該焊機具有攜帶方便、安裝簡單、操控靈活、智能化程度高等特點，通過微機控制的多種焊接模式和專家程序，可在不同焊接位置滿足多種焊接工藝要求焊縫的焊接。

2.2自動化焊接的前景展望

電子技術、計算機微電子信息和自動化技術的發展，推動了焊接自動化技術的發展。特別是數控技術、柔性制造技術和信息處理技術等單元技術的引入，促進了焊接自動化技術革命性的發展。

(1)焊接過程控制系統的智能化是焊接自動化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。我們應開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經網絡控制，以及專家系統的研究。

(2)焊接柔性化技術也是我們著力研究的內容。在未來的研究中，我們將各種光、機、電技術與焊接技術有機結合，以實現焊接的精確化和柔性化。用微電子技術改造傳統焊接工藝裝備，是提高焊接自動化水平的根本途徑。將數控技術配以各類焊接機械設備，以提高其柔性化水平和質量控制水平，是我們當前的一個研究方向；另外，焊接機器人與專家系統的結合，實現自動路徑規劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能，是我們近期研究的重點。

(3)焊接控制系統的集成是人與技術的集成和焊接技術與信息技術的集成。集成系統中信息流和物質流是其重要的組成部分，促進其有機地結合，可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發揮人在控制和臨機處理的響應和判斷力，建立人機對話的友好界面，使人和自動系統和諧統一，是集成系統的不可低估的因素。

(4)提高焊接電源的可靠性、質量穩定性和可控性，以及優良的動感特性，也是我們著重研究的課題。應開發研制具有調節電弧運動、送絲和焊槍姿態，能探測焊縫坡口形狀、溫度場、熔池狀態、熔透情況，適時提供焊接規范參數的高性能焊機，并應積極開發焊接過程的計算機模擬技術。總之，使焊接技術由“技藝”向“科學”演變，是實現焊接自動化的一個重要方面。

本世紀的頭二十年，將是焊接行業飛速發展的有利時期。我們廣大焊接工作者任重而道遠，務必樹立知難而上的決心，抓住機遇，為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。

3.參考文獻

【1】胡繩蓀 焊接自動化技術及其應用 機械工業出版社 2007.2

【2】陳裕川 大型自動化焊接設備的國內外現狀及發展趨勢【J】.電焊機，2002（10）

【3】吳林等.我國焊接行業的現狀與發展趨勢.第八次全國焊接會議論文集.第1冊.北京：機械工業出版社，2005

【4】國家自然科學基金委員會.機械制造學(熱加工).北京：科學出版社，2008