第一篇：PSA自動(dòng)化發(fā)展

PSA自動(dòng)化水平的發(fā)展

概述

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

設(shè)計(jì)院(現(xiàn)四川天一科技股份有限公司)從70年代初期就開(kāi)始對(duì)PSA工藝過(guò)程及自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究，20余年來(lái)在國(guó)內(nèi)已建成500余套各種類(lèi)型的PSA裝置。在化工、石油煉制、冶金、食品、醫(yī)藥等行業(yè)中成功推廣應(yīng)用。

由于門(mén)人工藝要求周期性地切換閥門(mén)，閥門(mén)數(shù)量多，動(dòng)作頻繁、人工操作是無(wú)法進(jìn)行的、因此提高變壓吸附自動(dòng)化水平是推廣應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)的前提。變壓吸附裝置自動(dòng)化經(jīng)歷了從氣動(dòng)控制到微型計(jì)算機(jī)控制，從單純的開(kāi)關(guān)量控制到模擬量控制的發(fā)展過(guò)程，控制器的功能也日趨完善。

隨著PSA技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相處理規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不斷提高，為滿(mǎn)足不同規(guī)模、不同用戶(hù)的要求，四川天一科技股份有限公司開(kāi)發(fā)了不同檔次、多種形式的7種控制系統(tǒng)：氣動(dòng)邏輯控制器、電動(dòng)邏輯控制器、單片機(jī)控制器、小型PLC控制器、中規(guī)模PLC控制系統(tǒng)、大規(guī)模PLC控制系統(tǒng)和分散型控制系統(tǒng)。早期水平

2．1氣動(dòng)邏輯控制器

早期的PSA裝置用常規(guī)氣動(dòng)II型或III型表實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)及調(diào)節(jié)，用氣動(dòng)邏輯控制器或單板機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制。氣動(dòng)邏輯控制器不用電氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、價(jià)格低，但控制精度差、功能少，對(duì)氣源要求高，目前已不采用。2．2 電動(dòng)邏輯控制器

用高電平TTL電路組成的電動(dòng)邏輯控制器，雖具有開(kāi)發(fā)方便、控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性較差，目前已不采用。2．3單片機(jī)控制器

單片機(jī)控制器集成度和可靠性高、價(jià)格低，但由于芯片和其它元件質(zhì)量不易保證，且加工工藝不能適應(yīng)高的要求，使系統(tǒng)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(jìn)口可編程序控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)作為控制器的主機(jī)，以保證高可靠性，用單片微型計(jì)算機(jī)擴(kuò)展控制器功能作狀態(tài)、時(shí)間和報(bào)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(huán)境適應(yīng)性好、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)、接線簡(jiǎn)單、易編程、使用方便、體積小、重量輕和功耗低等特點(diǎn)。

目前主要選用的可編程序控制器有C200H，西門(mén)子S7—300等．在中小型PSA裝置中得到廣泛應(yīng)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(kāi)關(guān)量輸入、輸出和報(bào)警聯(lián)鎖控制，并輔以盤(pán)裝表實(shí)現(xiàn)裝置的模擬量控制，由于這種控制方式投資省、操作維護(hù)方便，目前在小型PSA裝置小有一定的推廣市場(chǎng)。

目前水平

PSA控制器利用常規(guī)模擬調(diào)節(jié)表組成的過(guò)程控制系統(tǒng)，雖然具有可靠性高、成本低、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但隨著裝置規(guī)模擴(kuò)大，它的局限性越來(lái)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(tǒng)(DCS)。現(xiàn)已成功外發(fā)的DCS系統(tǒng)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(zhì)裝置 的配套裝置，其DCS控制系統(tǒng)設(shè)置在ABGC、產(chǎn)品精制裝置、氣體分餾裝置、MTBE裝置所共用的聯(lián)合中心控制室內(nèi)。

PSA裝置的控制室監(jiān)控系統(tǒng)采用HoneywellTDC-3000TPS系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)操作界面相結(jié)合，彩色CRT顯示及配備打印機(jī)打針報(bào)表等。根據(jù)工藝生產(chǎn)特點(diǎn)和操作要求，采用集中顯示，控制和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的方案，重要參數(shù)均可在操作室CRT上進(jìn)行監(jiān)視和操作。設(shè)計(jì)時(shí)既充分體現(xiàn)了技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，又解決了工程放大的配套間題。

該裝置共設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)9套(其中壓力調(diào)節(jié)5套，壓力分程調(diào)節(jié)1套，液位調(diào)節(jié)1套，流量調(diào)節(jié)1套，溫度調(diào)節(jié)1套)，手操系統(tǒng)3套，分析聯(lián)鎖系統(tǒng)1套，程控系統(tǒng)1套(共計(jì)DO：79點(diǎn)，DI：79點(diǎn))。另外集中顯示記錄的參數(shù)30點(diǎn)(其中溫度6點(diǎn)，壓力13點(diǎn)，流量1點(diǎn)，液位1點(diǎn)，成分分析1點(diǎn)，可燃?xì)怏w泄漏檢測(cè)8點(diǎn))。4．1 TPS系統(tǒng)配置

TPS控制系統(tǒng)型號(hào)，是在原Honeywell TDC—3000基礎(chǔ)上的升級(jí)產(chǎn)品。4.2 控制過(guò)程及組態(tài)

(1)回路控制主要由現(xiàn)場(chǎng)儀表采集信號(hào)送至DCS系統(tǒng)，完成PID控制和各種算法，其輸出信號(hào)控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，以完成整個(gè)回路控制。PID的各種設(shè)定參數(shù)可在操作臺(tái)上輸入和修改。

(2)邏輯控制由DCS完成、其輸出信號(hào)可根據(jù)各工藝控制要求自動(dòng)控制各程控閥門(mén)的開(kāi)閉，同時(shí)DCS接受現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)信號(hào)，并結(jié)合工藝參數(shù)和機(jī)內(nèi)存貯的工藝數(shù)據(jù)和控制時(shí)序表，綜合判斷閥門(mén)動(dòng)作是否正常。(3)15—4裝置中程序控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)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(dú)或聯(lián)合的5床工藝步驟等運(yùn)行力式，當(dāng)原料氣負(fù)荷減少或程序控制閥出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換程序轉(zhuǎn)換為其它運(yùn)行方式．或者由使用者手動(dòng)切換程序，以滿(mǎn)足不同負(fù)荷的需要。

(4)在優(yōu)化控制的情況下，DCS系統(tǒng)能按照當(dāng)時(shí)的工藝條件，過(guò)程控制模型，自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)在保證產(chǎn)品純度的情況下，獲得最大的收率。(5)DCS可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的冗余控制，系統(tǒng)可配故障診斷及專(zhuān)家處理系統(tǒng)，在出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整以維持系統(tǒng)運(yùn)行，保證了全系統(tǒng)工作的可靠性。(6)軟件支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型酌數(shù)據(jù)交換，通過(guò)讀寫(xiě)所有監(jiān)控單元采集生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，為生產(chǎn)過(guò)程提供高級(jí)控制。

(7)為提高裝置的可靠性，每臺(tái)程控閥門(mén)上均配備了閥位反饋裝置。在對(duì)閥檢信號(hào)的檢測(cè)過(guò)程中，由于不同通徑閥門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)渡時(shí)間不同，容易引起閥檢裝置的誤報(bào)警，程序設(shè)計(jì)時(shí)考慮用時(shí)間延長(zhǎng)定時(shí)器來(lái)解決，這樣。系統(tǒng)能采集到準(zhǔn)確的閥檢信號(hào)，大大降低了誤報(bào)警的可能性。

（8)在帶控制點(diǎn)工藝流程圖上，所有測(cè)量數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；閥門(mén)開(kāi)度以百分?jǐn)?shù)表示；液位用色彩模擬液體在容器內(nèi)的波動(dòng)，形象逼真；物料用不同顏色順其流向交替顯示形成流動(dòng)感，使畫(huà)面更加生動(dòng)。

(9)因系統(tǒng)在失電后的重新上電過(guò)程中，容易出現(xiàn)原運(yùn)行參數(shù)的丟失、程序被錯(cuò)誤復(fù)位等情況，故在程序設(shè)計(jì)中全部采用有電池后備的付儲(chǔ)單元，并在按到電源報(bào)警時(shí)記錄全部重要運(yùn)行參數(shù)、當(dāng)電源系統(tǒng)恢復(fù)正常供電時(shí)，程序自動(dòng)取出電源故降前的數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(10)PID調(diào)節(jié)器、開(kāi)關(guān)控制、手動(dòng)操作等做成與真實(shí)的調(diào)節(jié)器、電氣按鈕、操作器等外形相同的實(shí)體圖形，用鼠標(biāo)選擇圖標(biāo)按鈕，使操作儀表化而交易被操作人員認(rèn)可。5 將來(lái)的發(fā)展

現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是20世紀(jì)末在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新—代控制系統(tǒng)。隨著儀表智能化和通訊數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展．現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)發(fā)展成為集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制、生產(chǎn)管理等內(nèi)容為—體的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)FCS。

目前四川天一科技股份有限公司成功開(kāi)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有：上海吳涇500Nm3／h PSA—CO裝置，昆明鋼鐵廠500Nm3／h PSA—H2裝置。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是傳統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)(DCS）的一次變革，對(duì)控制系統(tǒng)從單純控制向管理控制一體化轉(zhuǎn)變將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)必將在今后的PSA裝置中得到廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

四川天一科技股份有限公司先后在工藝流程、自動(dòng)切換閥門(mén)、多通道邏輯組合閥、程序控制系統(tǒng)以及工藝系統(tǒng)的模擬量自動(dòng)控制等方面作了深入細(xì)致的研究與開(kāi)發(fā)，正是由于四川天一科技股份有限公司采用了先進(jìn)的自控水平和運(yùn)行可靠的自動(dòng)閥門(mén)，使得變壓吸附技術(shù)日益受到廣大用戶(hù)的重視，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

第二篇：PSA制氧機(jī)簡(jiǎn)介

制氧機(jī)采用的是最新的變壓吸附空分制氧技術(shù)。將空氣進(jìn)行凈化、分離、篩析、濕化最終獲得高濃度的新鮮氧氣，該技術(shù)獲得了多項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利和國(guó)際專(zhuān)利，并通過(guò)了國(guó)內(nèi)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)的相關(guān)檢測(cè)和認(rèn)證。

家用制氧機(jī)特點(diǎn)：

1：不需要任何的添加劑

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

4：吸氧一小時(shí)的成本僅僅為使用的電費(fèi)1毛8分錢(qián)

5：產(chǎn)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(xì)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(shù)

高端配置——專(zhuān)業(yè)氧療級(jí)氧氣機(jī)卓越性能的有力保證

大排量無(wú)油壓縮機(jī)：采用進(jìn)口高耐磨皮碗與電機(jī)材料組裝而成，氣量足，使用壽命長(zhǎng)；

預(yù)緊填裝一體化鋁合金進(jìn)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(zhuān)業(yè)完善的機(jī)器運(yùn)行熱平衡系統(tǒng)：充分保證散熱效率，長(zhǎng)久保持機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定； 專(zhuān)業(yè)合金組合電子控制閥：充分保證機(jī)器運(yùn)行壽命； 進(jìn)口氧濃度監(jiān)控探頭：國(guó)內(nèi)獨(dú)家采用，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；

采用時(shí)間、壓力多變量控制技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)控制芯片，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)器性能最優(yōu)化。

氧生活制氧機(jī)在淘寶網(wǎng)有很多賣(mài)家，銷(xiāo)售火爆，評(píng)價(jià)多多。質(zhì)量可靠，良好 的售后服務(wù)，是氧生活制氧機(jī)對(duì)賣(mài)家的承諾。B: 七大優(yōu)勢(shì)

四個(gè)第一——專(zhuān)業(yè)氧療級(jí)氧氣機(jī)高品質(zhì)與人性化的完美體現(xiàn)

機(jī)器性能穩(wěn)定可靠-可以連續(xù)不停機(jī)運(yùn)行，氧濃度仍持續(xù)保持穩(wěn)定 氧濃度自動(dòng)監(jiān)控-隨時(shí)保證吸到合格的醫(yī)用氧氣

配有累計(jì)計(jì)時(shí)功能-方便顧客客觀考察機(jī)器性能，并為售后服務(wù)提供數(shù)據(jù)來(lái)源 噪音最代，對(duì)客戶(hù)的影響最低

單次計(jì)時(shí)、定時(shí)功能-方便顧客科學(xué)、放心掌握吸氧時(shí)間 使用壽命長(zhǎng)-使用壽命達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，綜合性?xún)r(jià)比高 氣量足-出口壓力達(dá)0.05-0.08Mpa，氧療效果更明顯 第一個(gè)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 8359)設(shè)計(jì)制造 第一個(gè)產(chǎn)品配置溫度監(jiān)控系統(tǒng)

第一個(gè)產(chǎn)品配置自發(fā)光分區(qū)流量計(jì) 第一個(gè)采用大液晶數(shù)字LED 對(duì)于家用制氧機(jī)哪種好，我們買(mǎi)家用制氧機(jī)主要是看看它的特點(diǎn)和功能。關(guān)于家用制氧機(jī)市面上有多種家用制氧機(jī)，由于制氧的原理不同，各家用制氧機(jī)的使用特點(diǎn)也就不同。家用制氧機(jī)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(xué)反應(yīng)制氧原理。家用制氧機(jī)使用方便，移動(dòng)輕巧，適合廣大保健者使用。車(chē)載家居兩用型，既能適合家用，也能利用汽車(chē)電源家用制氧機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)放在車(chē)上使用。氧氣為無(wú)色無(wú)味的氣體，是人體賴(lài)以生存的重要物質(zhì)，也是其它動(dòng)植物賴(lài)以生存的重要物質(zhì)。http://004km.cn/

第三篇：PSA操作說(shuō)說(shuō)明

1000Nm3/h 制氫裝置變壓吸附系統(tǒng)

說(shuō)明：（此說(shuō)明書(shū)不是最終版，供參考）變壓吸附操作運(yùn)行說(shuō)明書(shū) 二零零八年七月

目 錄 前 言

第一章 工藝

第一節(jié) PSA工作原理和基本工作步驟 第二節(jié) PSA工作過(guò)程

第二章 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及工藝過(guò)程參數(shù)檢測(cè) 第一節(jié) 程序控制系統(tǒng)（KC—201）第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能說(shuō)明 第三節(jié) 流量控制功能說(shuō)明 第四節(jié) 盤(pán)裝儀表

第五節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)檢測(cè)點(diǎn) 第三章 開(kāi)車(chē)

第一節(jié) 初次開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備工作 第二節(jié) 投料啟動(dòng)

第四章 停車(chē)和停車(chē)后再啟動(dòng) 第一節(jié) 正常停車(chē) 第二節(jié) 緊急停車(chē) 第三節(jié) 臨時(shí)停車(chē) 第四節(jié) 長(zhǎng)期停車(chē)

第五節(jié) 停車(chē)后再啟動(dòng) 第五章 故障與處理方法 第六章 安全技術(shù) 第一節(jié) 氫氣的性質(zhì) 第二節(jié) 裝臵的安全設(shè)施

第三節(jié) 氫氣系統(tǒng)運(yùn)行安全要點(diǎn) 第四節(jié) 消防

第五節(jié) 安全生產(chǎn)基本注意事項(xiàng) 附：PSA工段管道及儀表流程圖前言

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

由于甲醇轉(zhuǎn)化氣、產(chǎn)品H2均屬易燃、易爆物，本裝臵的操作壓力在1.2Mpa 左右。而產(chǎn)品純度、產(chǎn)品回收率以及生產(chǎn)的穩(wěn)定性在很大程度上取決于操作水平的高低，因此必須對(duì)操作過(guò)程給予足夠的重視。在PSA系統(tǒng)運(yùn)行之前，有關(guān)生產(chǎn) 管理、操作及維修人員必須熟悉本說(shuō)明書(shū)，并經(jīng)考核合格后方能上崗。本說(shuō)明書(shū)涉及到的壓力均為表壓，濃度為摩爾百分?jǐn)?shù)，流量則指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 的流量。第一章 工藝 PSA提純氫氣裝臵是由六臺(tái)吸附塔（T201A～F，下簡(jiǎn)稱(chēng)A、B、C、D、E、F塔）、一臺(tái)產(chǎn)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(zhuǎn)化

氣進(jìn)入吸附塔(T201A、B、C、D、E、F)進(jìn)行吸附，得到的產(chǎn)品氣經(jīng)過(guò)產(chǎn)品氣緩沖

罐(V201)的緩沖之后去用戶(hù)。雜質(zhì)氣體即尾氣通過(guò)放空總管放空。第一節(jié) 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(shù)從甲醇裂解轉(zhuǎn)化氣中提純氫氣的原理是利用吸附劑對(duì) 不同吸附介質(zhì)的選擇性和吸附劑對(duì)吸附介質(zhì)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(zhì)組分、低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再 生。整個(gè)操作過(guò)程均在環(huán)境溫度下進(jìn)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(jìn)行降壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為逆向放壓），接著是利用其它塔的順

放氣來(lái)進(jìn)行沖洗（以下簡(jiǎn)稱(chēng)沖洗）。逆向放壓時(shí)，被吸附的部分雜質(zhì)從吸附劑中解吸，并被排除出吸附塔，隨后，利用順?lè)艢鈱⑽剿斜晃降碾s質(zhì)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(zhǔn)備再次分離原料氣。本裝臵采用六塔三次均壓兩塔同時(shí)吸附過(guò)程，每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中均需經(jīng)歷吸附（A）、一均降壓（E1D）、二均降壓（E2D）、順?lè)牛≒P）、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(gè)步驟。六個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的安排上相互錯(cuò)開(kāi)，構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)，以保證原料連續(xù)輸入和產(chǎn)品不斷輸出。四川亞連科技有限責(zé)任公司變壓吸附操作運(yùn)行說(shuō)明書(shū)

整個(gè)過(guò)程主要由31個(gè)程序控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序閥編號(hào)如下： KV20XY、KV: 程序控制閥 2:PSA系統(tǒng)編號(hào) X:閥門(mén)的功能

1—原料氣進(jìn)口閥 2—產(chǎn)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?lè)砰y 6—降噪閥

Y:與吸附塔的編號(hào)A、B、C、D、E、F對(duì)應(yīng)的閥門(mén)編號(hào)：a、b、c、d、e、f 第二節(jié)PSA工作過(guò)程

前已述及，每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中均需經(jīng)歷吸附（A）、一均降壓（E1D）、二均降壓（E2D）、順?lè)牛≒P）、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(gè)步驟。六個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的安排上相互錯(cuò)開(kāi)，構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)，以保證原料連續(xù)輸入和產(chǎn)品不斷輸出。各塔相互工作關(guān)系如下： 見(jiàn)附表一：

現(xiàn)以A塔為例對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：(閥門(mén)的開(kāi)關(guān)只介紹與A塔該步驟有關(guān)的)一吸附（A）開(kāi)啟閥KV201a;原料氣通過(guò)閥KV201a自下而上進(jìn)入A塔，在工作壓力下吸附雜質(zhì)組份，未被 吸附的產(chǎn)品氣組份，通過(guò)閥KV202a流出，其中大部分作為產(chǎn)品氣從本系統(tǒng)中輸出，剩余部分通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV201、程控閥KV204c向C塔進(jìn)行最終升壓。吸附完畢,關(guān)閉閥KV201a。二 一均降（E1D）開(kāi)啟閥KV204a、d A塔停止吸附后，與結(jié)束二均升步驟的D塔以出口端相連，即通過(guò)閥KV204a、KV204d與D塔進(jìn)行第一級(jí)壓力平衡，A塔壓力降低至0.90MPa,均壓結(jié)束后A、D塔壓力基本相等。

一均降完畢，關(guān)閉閥KV204d。三 二均降（E2D）開(kāi)啟閥KV204e；

A塔完成一均降步驟后，與剛結(jié)束三均升步驟的E塔以出口端相連，即通過(guò)閥 KV204a、KV204e與E塔進(jìn)行第二級(jí)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(zé)任公司變壓吸附操作運(yùn)行說(shuō)明書(shū) 二均降完畢，關(guān)閉閥KV204e。四 順?lè)牛≒P）

開(kāi)啟閥HV202與KV205f；

利用A塔的順?lè)艢鈱?duì)剛結(jié)束逆放步驟的F塔進(jìn)行沖洗，使F塔內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)一 步脫除。

五 三均降（E3D）

順?lè)挪襟E完成后繼續(xù)開(kāi)啟閥HV202與KV205f，關(guān)閉KV203f；

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

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

逆放完畢，閥KV203a繼續(xù)開(kāi)啟。七 沖洗（P）

繼續(xù)開(kāi)啟閥KV203a；同時(shí)開(kāi)啟閥KV205a、KV205b；

A塔完成逆放步驟后，利用B塔的順?lè)艢鈱?duì)它進(jìn)行沖洗，把尚殘留在塔內(nèi)的雜 質(zhì)進(jìn)一步脫除，讓吸附劑得到再生。關(guān)閉閥KV203a。八 三均升（E3R）

沖洗步驟完成后繼續(xù)開(kāi)啟閥KV205a與KV205b；

使B塔與A塔以出口端相連，進(jìn)行第三次均壓，均壓后兩塔壓力基本達(dá)到平衡狀態(tài)。

九 二均升（E2R）開(kāi)啟閥KV204c；

A塔完成三均升步驟之后,與剛結(jié)束一均降步驟的C塔以出口端相連,即通過(guò)

閥KV204a、KV204c與C塔進(jìn)行第二級(jí)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(guān)閉閥KV204c。九 一均升（E1R）開(kāi)啟閥KV204d；

A塔完成二均升步驟之后,與剛結(jié)束吸附步驟的D塔以出口端相連,即通過(guò)閥

KV204a、KV204d與D塔進(jìn)行第一級(jí)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(zé)任公司變壓吸附操作運(yùn)行說(shuō)明書(shū) D塔壓力基本相等。

一均升完畢，關(guān)閉KV204d。十 終充（FR）

繼續(xù)開(kāi)啟閥KV204a；

A塔的終充是利用產(chǎn)品氣進(jìn)行的，產(chǎn)品氣經(jīng)遙控調(diào)節(jié)閥HV201及KV204e，由出 口端進(jìn)入A塔，最終使A塔壓力基本接近吸附壓力（1.2MPa）。通過(guò)這一步驟后，再生過(guò)程全部結(jié)束，緊接著便進(jìn)行下一次吸附循環(huán)。終充完畢，關(guān)閉閥KV204a。

其它六個(gè)塔的操作步驟與A塔相同，不過(guò)在時(shí)間上是相互錯(cuò)開(kāi)的。

這些程控閥按規(guī)定的程序操作，使變壓吸附工藝過(guò)程能不斷凈化原料氣，輸 出產(chǎn)品氣。

變壓吸附操作運(yùn)行說(shuō)明書(shū)13-切塔時(shí)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(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展

電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展

xxxxx

新疆xxxx學(xué)校電力xxxx班

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

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)自動(dòng)化 發(fā)展 應(yīng)用儲(chǔ)能 水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電

整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展則趨向于:

(1)由開(kāi)環(huán)監(jiān)測(cè)向閉環(huán)控制發(fā)展,例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動(dòng)發(fā)電控制)。

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

(3)由單個(gè)元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展,例如SCADA(監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集)的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展。

(4)由單一功能向多功能、一體化發(fā)展,例如變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展。

(5)裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展,例如繼電保護(hù)技術(shù)的演變。

(6)追求的目標(biāo)向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展,例如勵(lì)磁控制、潮流控制。

(7)由以提高運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、效率為完成向管理、服務(wù)的自動(dòng)化擴(kuò)展,例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

近20年來(lái),隨著 計(jì)算 機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個(gè)計(jì)算機(jī)(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(tǒng)一體,簡(jiǎn)稱(chēng)為“CCCP”。其內(nèi)涵不斷深入,外延不斷擴(kuò)展。電力系統(tǒng)自動(dòng)化處理的信息量越來(lái)越大,考慮的因素越來(lái)越多,直接可觀可測(cè)的范圍越來(lái)越廣,能夠閉環(huán)控制的對(duì)象越來(lái)越豐富。

二、具有變革性重要影響的三項(xiàng)新技術(shù)

1.電力系統(tǒng)的智能控制

電力系統(tǒng)的控制研究與應(yīng)用在過(guò)去的40多年中大體上可分為三個(gè)階段:基于傳遞函數(shù)的單輸入、單輸出控制階段;線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制階段;智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術(shù)困難有:

(1)電力系統(tǒng)是一個(gè)具有強(qiáng)非線性的、變參數(shù)(包含多種隨機(jī)和不確定因素的、多種運(yùn)行方式和故障方式并存)的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。

(2)具有多目標(biāo)尋優(yōu)和在多種運(yùn)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(xié)調(diào),也需要異地不同控制器間協(xié)調(diào)控制。智能控制是當(dāng)今控制理論發(fā)展的新的階段,主要用來(lái)解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強(qiáng)非線性、要求高度適應(yīng)性的復(fù)雜系統(tǒng)。

智能控制在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用方面具有非常廣闊的前景,其具體應(yīng)用有快關(guān)汽門(mén)的人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 適應(yīng)控制,基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵(lì)磁、電掣動(dòng)、快關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),多機(jī)系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無(wú)功發(fā)生器)的自學(xué)習(xí)功能等。

2.FACTS和DFACTS

(1)FACTS概念的提出

在電力系統(tǒng)的 發(fā)展 迫切需要先進(jìn)的輸配電技術(shù)來(lái)提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)候,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術(shù)悄然興起。

所謂“柔性交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)又稱(chēng)“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位,采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力 電子 裝置,對(duì)輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進(jìn)行調(diào)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(shù)、微機(jī)處理技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電能質(zhì)量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)。中國(guó)論文聯(lián)盟

編輯。(2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現(xiàn)狀各種FACTS裝置的共同特點(diǎn)是:基于大功率電力電子器件的快速開(kāi)關(guān)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(shù)且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的一種新型靜止無(wú)功發(fā)生器。

ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構(gòu)成,其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓,而且可以在故障后的恢復(fù)期間穩(wěn)定電壓,因此對(duì)電網(wǎng)電壓的控制能力很強(qiáng)。與旋轉(zhuǎn)同步調(diào)相機(jī)相比,ASVC的調(diào)節(jié)范圍大,反應(yīng)速度快,不會(huì)發(fā)生響應(yīng)遲緩,沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械慣性、機(jī)械損耗和旋轉(zhuǎn)噪聲,并且因?yàn)锳SVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應(yīng) 網(wǎng)絡(luò) 中的暫態(tài)也能響應(yīng)穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調(diào)相機(jī)。

(3)DFACTS的研究態(tài)勢(shì)

隨著高科技產(chǎn)業(yè)和信息化的發(fā)展,電力用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量和可靠性越來(lái)越敏感,電器設(shè)備的正常運(yùn)行甚至使用壽命也與之越來(lái)越息息相關(guān)?？梢哉f(shuō),信息時(shí)代對(duì)電能質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。

DFACTS是指應(yīng)用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術(shù),它是Hingorani于1988年針對(duì)配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內(nèi)容是:對(duì)供電質(zhì)量的各種問(wèn)題采用綜合的解決辦法,在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶(hù)的供電端使用新型電力電子控制器。

3.基于GPS統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代EMS和動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

(1)基于GPS統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代EMS

目前應(yīng)用的電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過(guò)程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余,記錄時(shí)間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對(duì)于系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性分析困難;后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長(zhǎng),只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個(gè)共同的不足,即不同地點(diǎn)之間缺乏準(zhǔn)確的共同時(shí)間標(biāo)記,記錄數(shù)據(jù)只是局部有效,難以用于對(duì)全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的分析。

(2)基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng),是新動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與原有SCADA的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要由同步定時(shí)系統(tǒng),動(dòng)態(tài)

相量測(cè)量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號(hào)處理機(jī)四部分組成。采用GPS實(shí)現(xiàn)的同步相量測(cè)量技術(shù)和光纖通信技術(shù),為相量控制提供了實(shí)現(xiàn)的條件。GPS技術(shù)與相量測(cè)量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物——PMU(相量測(cè)量單元)設(shè)備,正逐步取代RTU設(shè)備實(shí)現(xiàn)電壓、電流相量測(cè)量(相角和幅值)。

電力系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)測(cè)從穩(wěn)態(tài)/準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)向動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展是必然趨勢(shì)。GPS技術(shù)和相量測(cè)量技術(shù)的結(jié)合標(biāo)志著電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制時(shí)代的來(lái)臨。

多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域,而信息技術(shù)的發(fā)展,不僅會(huì)推動(dòng)電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的發(fā)展,也會(huì)推動(dòng)電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。

(1)智能電網(wǎng)的建設(shè)將先由基礎(chǔ)研發(fā)與構(gòu)架試驗(yàn)開(kāi)始,在沒(méi)有制定出具體的定義與標(biāo)準(zhǔn)之前,大規(guī)模展開(kāi)的預(yù)期是不現(xiàn)實(shí)的;

(2)電網(wǎng)智能化是漸進(jìn)式的,這包括技術(shù)的發(fā)展是漸進(jìn)式的,電網(wǎng)建設(shè)也是漸進(jìn)式的,資本市場(chǎng)所期待的爆發(fā)式增長(zhǎng)往往不切合產(chǎn)業(yè)的實(shí)際。我們預(yù)計(jì),2012年配網(wǎng)改造與農(nóng)網(wǎng)改造的推行將成為電力自動(dòng)化設(shè)備制造的高景氣起點(diǎn)。

加快開(kāi)發(fā)和應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)推動(dòng)可再生能源規(guī)?；l(fā)展

促進(jìn)可再生能源規(guī)?；l(fā)展必須解決好兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是要把可再生能源轉(zhuǎn)化成符合要求的電力；二是可再生能源發(fā)出的電力必須與用戶(hù)的電力需求相平衡，這是由電力供需的瞬時(shí)平衡特性決定的?？稍偕茉词亲匀唤缈陀^運(yùn)行產(chǎn)生的能量，是不能人為調(diào)控的，如風(fēng)能和太陽(yáng)能等，都具有不可控制和間歇隨機(jī)的特點(diǎn)，往往在用電低谷時(shí)發(fā)電量大，而在需要用電的時(shí)候又發(fā)不出來(lái)。

如果要大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用具有隨機(jī)間歇特性的可再生能源，必須采取技術(shù)措施解決可再生能源發(fā)電的不連續(xù)性與用電需求連續(xù)性之間的問(wèn)題。

從目前來(lái)看，加快開(kāi)發(fā)和推廣大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)是促進(jìn)規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用可再生能源的重要措施。長(zhǎng)期以來(lái)，抽水蓄能電站是目前電力系統(tǒng)中最成熟和應(yīng)用最廣泛的大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，也是以電站方式管理的儲(chǔ)能技術(shù)。隨著可再生能源發(fā)電比重的增加，僅靠抽水蓄能電站還不夠，還應(yīng)重視分布式儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用。分布式儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用一是在發(fā)電側(cè)，主要是在風(fēng)電和太陽(yáng)能電站內(nèi)配置必要的儲(chǔ)能容量，用于調(diào)節(jié)風(fēng)電和太陽(yáng)能電站的發(fā)電出力特性，使其較好地適應(yīng)用電負(fù)荷變化需要，減少風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電隨機(jī)間歇性對(duì)電力系統(tǒng)的影響；二是在用戶(hù)側(cè)，在包括居民在內(nèi)的所有電力用戶(hù)中，都配置必要的儲(chǔ)能設(shè)施，用于調(diào)節(jié)用電的不平衡性，使用電特性盡可能做到平穩(wěn)，以減少用電變化對(duì)電力系統(tǒng)的影響?？梢栽O(shè)想，今后每個(gè)電力用戶(hù)包括家庭電力用戶(hù)都是一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的電力系統(tǒng)，它的電源就是類(lèi)似電池的儲(chǔ)能設(shè)備，與大電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在用電負(fù)荷低谷時(shí)可向儲(chǔ)能設(shè)備充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段儲(chǔ)能設(shè)備可為用戶(hù)提供電力，使用戶(hù)的用電特性盡可能平穩(wěn)，特別是在發(fā)生事故時(shí)還可以獨(dú)立運(yùn)行，能有效提高電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。這實(shí)際就是智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。

這種設(shè)想在電力系統(tǒng)中配置儲(chǔ)能設(shè)施的做法，必須建立在儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上。目前，還沒(méi)有可以大規(guī)模推廣應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)，這是今后需要努力攻克的技術(shù)，同時(shí)也蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展商機(jī)。在目前全球每年160多億噸標(biāo)煤的能源消費(fèi)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(lèi)帶來(lái)空前文明的同時(shí)，也帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，除了化石能源資源問(wèn)題外，最主要的就是氣候變化問(wèn)題。理論和實(shí)踐都證明，氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)，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(guān)。因此，世界各國(guó)都把開(kāi)發(fā)利用可再生能源作為減少化石能源消費(fèi)、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施。今后20~50年將是能源轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，轉(zhuǎn)變的目標(biāo)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(shí)現(xiàn)由化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變，進(jìn)入低碳能源或無(wú)碳能源新時(shí)代。

要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，就必須在發(fā)展思路和管理理念上逐步進(jìn)行調(diào)整。例如燃煤火電的年利用小時(shí)數(shù)問(wèn)題，過(guò)去，我們長(zhǎng)期處于缺電狀態(tài)，火電的年利用小時(shí)很高，有些機(jī)組甚至達(dá)到7000到8000小時(shí)，并認(rèn)為低于5000小時(shí)電力就過(guò)剩了，就不應(yīng)該再建新的電廠了。對(duì)于可再生能源發(fā)電，包括水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電在內(nèi)，其設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)都不會(huì)太高，從目前來(lái)看，水電平均在3000小時(shí)左右，風(fēng)電平均在2000小時(shí)左右，太陽(yáng)能發(fā)電平均在1000小時(shí)左右。特別是受自然特性的影響，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電容量都不能作為有效容量看待，其在電力系統(tǒng)中的作用主要是提供電量，用來(lái)替代火電發(fā)電量，節(jié)約化石能源資源。

如以這樣的觀點(diǎn)來(lái)觀察和思考，未來(lái)電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷應(yīng)由常規(guī)能源發(fā)電機(jī)組滿(mǎn)足，電力系統(tǒng)的用電量由常規(guī)能源發(fā)電機(jī)組和可再生能源發(fā)電機(jī)組提供，并要優(yōu)先利用可再生能源發(fā)電量。隨著電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電量比重的增加，常規(guī)能源的發(fā)電利用小時(shí)數(shù)就會(huì)減少。

第五篇：自動(dòng)化焊接技術(shù)及其發(fā)展

自動(dòng)化焊接技術(shù)及其發(fā)展

【摘要】隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工焊已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代高科技產(chǎn)品制造的質(zhì)量、數(shù)量要求、現(xiàn)代焊接加工正在向著機(jī)械化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為焊接自動(dòng)化提供了十分有利的基礎(chǔ)。近年來(lái)，焊接自動(dòng)化在實(shí)際工程中的應(yīng)用取得了迅速發(fā)展，已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。本文主要介紹自動(dòng)化焊接技術(shù)及其發(fā)展的概況與前景。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀應(yīng)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(dòng)化焊接技術(shù)

1.1自動(dòng)化焊接的概念

自動(dòng)化焊接主要指焊接生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。它是一個(gè)綜合性的焊接與工藝問(wèn)題，其主要任務(wù)是：在采用先進(jìn)的焊接、檢驗(yàn)和裝配工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上，建立不需要人直接參與焊接過(guò)程的焊接加工方法和工藝法案，以及焊接機(jī)械設(shè)備和焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與配置。焊接自動(dòng)化的核心是實(shí)現(xiàn)沒(méi)有人直接參與的自動(dòng)焊接過(guò)程。

自動(dòng)化焊接有兩方面的含義：一是焊接工序的自動(dòng)化，二是焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化。焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化是指焊接產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，包括從備料、切割、裝配、焊接、檢驗(yàn)等工序組成的焊接生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)化。只有實(shí)現(xiàn)了焊接生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)化，才能得到穩(wěn)定的焊接質(zhì)量和均衡的焊接生產(chǎn)節(jié)奏以及較高的焊接生產(chǎn)率。而單一焊接工序的自動(dòng)化是焊接生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。

1.2自動(dòng)化焊接的主要設(shè)備及特點(diǎn)

焊接生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和機(jī)械化的關(guān)鍵工序:第一,全部使用自動(dòng)控制裝置和機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)替代焊接作業(yè)的手工操作;第二,物流、機(jī)械手及變位機(jī)械來(lái)完成將焊件的搬運(yùn)和位移采用;第三,完成焊接作業(yè)將會(huì)采用較高的生產(chǎn)節(jié)拍和高效的焊接方法進(jìn)行;第四,通過(guò)精確的自動(dòng)控制和準(zhǔn)確的機(jī)械動(dòng)作,進(jìn)而來(lái)確保持持續(xù)的穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。按照目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家的焊接裝備水平,可將其概括為如下幾個(gè)特點(diǎn):

1)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化

對(duì)于大批量生產(chǎn)的典型常用接頭形式,如板材接縫、筒體環(huán)縫、圓筒環(huán)縫、管對(duì)接和管子管板接頭等,現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出相對(duì)應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)型自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī),這種焊接機(jī)械具有焊接效率高、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。在經(jīng)過(guò)多年產(chǎn)品研發(fā)積累,固得公司終于開(kāi)發(fā)出了300~3000mm的縱縫焊、工件回轉(zhuǎn)環(huán)形焊機(jī)、臥式單槍(雙槍)環(huán)縫焊、三軸數(shù)控焊接機(jī)床和焊槍回轉(zhuǎn)環(huán)形焊機(jī)等等。

2)多功能化

其為充分發(fā)揮大型自動(dòng)化焊接設(shè)備的效率創(chuàng)造了有利條件已將其設(shè)計(jì)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(yīng)

焊接過(guò)程的全自動(dòng)控制比傳統(tǒng)的金屬切削加工要復(fù)雜得多。全自動(dòng)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(guò)程中的熱變形。所以我們需要采用各種自適應(yīng)控制系統(tǒng)和傳感器技術(shù)。

4)組合化和大型化

對(duì)于大型、中型焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化,已研制成功各種大型自動(dòng)化焊接設(shè)備。如中重型厚壁容器焊接中心、機(jī)床車(chē)廂總裝焊接中心、集裝箱外殼整體焊接中心等等。

5)高質(zhì)量、高精度、高可靠性

焊接機(jī)器人和精密焊接操作向高精度、高質(zhì)量發(fā)展,行走機(jī)構(gòu)的定位精度為0.1,移動(dòng)速度的控制精度為0.1,與焊接機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)的最高的重復(fù)走位精度為0.05。固得公司已經(jīng)研發(fā)出來(lái)的摩托車(chē)的車(chē)架機(jī)器人工作站,以高質(zhì)量的、高水平廣泛應(yīng)用于江門(mén)大長(zhǎng)江、重慶建設(shè)中。

1.3自動(dòng)化焊接系統(tǒng)

自動(dòng)化焊接就是用焊接機(jī)械裝置來(lái)代替人進(jìn)行焊接。典型的機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)主要由如下部分構(gòu)成：機(jī)器人、變位機(jī)、各種傳感器、控制器、自動(dòng)焊機(jī)（包括焊接電源、焊槍等）等。其基本構(gòu)成單元是：機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、能源、傳感器、控制器和自動(dòng)焊機(jī)。

1）機(jī)械裝置

機(jī)械裝置是能夠?qū)崿F(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，配合自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接加工裝置，如機(jī)器人、變位機(jī)、懸臂操作機(jī)等。

2）執(zhí)行裝置

執(zhí)行裝置是驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)或液壓、氣動(dòng)裝置等。

3)能源

能源是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源等。

4）傳感器

傳感器是檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、焊接參數(shù)、焊接質(zhì)量的傳感器。

5）控制器

控制器主要是用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器以及電子控制系統(tǒng)。

6）自動(dòng)焊機(jī)

自動(dòng)焊機(jī)包括焊接電源、送絲機(jī)、焊槍等。它是一個(gè)獨(dú)立的焊接系統(tǒng)。

1.4 自動(dòng)化焊接的關(guān)鍵技術(shù)

自動(dòng)化焊接技術(shù)是將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)引入到焊接機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制中，也就是利用傳感器檢測(cè)焊接過(guò)程的焊接運(yùn)動(dòng)，將監(jiān)測(cè)信息輸入控制器，通過(guò)信號(hào)處理，得到能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)的控制信號(hào)，由此來(lái)控制執(zhí)行裝置，實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化。焊接

自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：機(jī)械技術(shù)、傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等。

1）機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)就是關(guān)于焊接機(jī)械的機(jī)構(gòu)以及利用這些機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。在焊接自動(dòng)化中，焊接機(jī)械裝置主要由焊接工裝夾具、焊接變位機(jī)、焊接操作機(jī)、焊接工件輸送裝置以及焊接機(jī)器人等。焊接機(jī)械技術(shù)就是根據(jù)焊接工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接工藝過(guò)程的要求應(yīng)用經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝，借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，設(shè)計(jì)并制造出先進(jìn)、合理的焊接裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過(guò)程中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

2）傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是自動(dòng)化系統(tǒng)的感受器官。傳感與檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器的功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。焊接自動(dòng)化中的傳感器有很多種，有關(guān)機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(dòng)技術(shù)

執(zhí)行裝置的控制技術(shù)稱(chēng)為伺服傳動(dòng)技術(shù)。伺服傳動(dòng)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能具有決定性的影響。

4）自動(dòng)控制技術(shù)

焊接自動(dòng)化中的自動(dòng)控制技術(shù)主要指：基本控制理論；在控制理論指導(dǎo)下，根據(jù)焊接工藝和質(zhì)量的要求，對(duì)具體的控制裝置或系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；最終使研制的系統(tǒng)可靠地投入焊接工程應(yīng)用。

5）系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)就是以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)。從系統(tǒng)的目標(biāo)出發(fā)將整個(gè)焊接自動(dòng)化系統(tǒng)分解成若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的功能單元。以功能單元為子系統(tǒng)進(jìn)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(chǔ)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的各個(gè)功能設(shè)計(jì)。

2.自動(dòng)化焊接的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望2.1自動(dòng)化焊接的發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國(guó)的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的近80%相比差距甚遠(yuǎn)?？梢灶A(yù)計(jì)在未來(lái)的10年內(nèi)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)的水平將以前所未有的速度發(fā)展。

隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表自動(dòng)化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進(jìn)入市場(chǎng)。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程,有力地促進(jìn)了先進(jìn)焊接工藝特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車(chē)及零部件的制造對(duì)焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。目前我國(guó)的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的近80%差距甚遠(yuǎn)。從20世紀(jì)末國(guó)家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎(chǔ)焊接方式——?dú)怏w保護(hù)焊，來(lái)取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，現(xiàn)已初見(jiàn)成效?？梢灶A(yù)計(jì)在未來(lái)的10年，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)在各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過(guò)程控制智能化，研究和開(kāi)發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。高效、節(jié)能并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機(jī)將逐漸取代手弧焊機(jī)和普通晶閘管焊機(jī)，而且焊機(jī)的操作趨向于簡(jiǎn)單化、智能化，以符合當(dāng)今淡化操作技能的趨勢(shì)。在汽車(chē)、造船、工程機(jī)

械和航空航天等領(lǐng)域，適用于不同場(chǎng)合的智能化焊接機(jī)器人較為廣泛的應(yīng)用，大幅度提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在我國(guó)，目前汽車(chē)、船舶、管建、家電等行業(yè)焊接自動(dòng)化的發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)較好，到2005年，船廠的高效率焊接要達(dá)到80％以上，其中二氧化碳焊接應(yīng)用率達(dá)到55％，焊接機(jī)械化率、自動(dòng)化率要達(dá)到70％左右。

國(guó)外如歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)80年代便在石油、化工、造船、建筑、電力、汽車(chē)、機(jī)械等行業(yè)采用數(shù)字控制的小車(chē)式自動(dòng)氣保焊機(jī)，代替人工進(jìn)行焊接生產(chǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)幾家企業(yè)開(kāi)發(fā)了幾種類(lèi)似的自動(dòng)焊接小車(chē)，但在結(jié)構(gòu)和功能上均屬低端產(chǎn)品，在數(shù)字控制、焊接參數(shù)預(yù)置和專(zhuān)家系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用等方面均為空白。成都焊研科技有限責(zé)任公司把開(kāi)發(fā)適合和滿(mǎn)足我國(guó)工業(yè)企業(yè)焊接生產(chǎn)要求的高端自動(dòng)焊接設(shè)備作為己任，在吸收和借鑒國(guó)外先進(jìn)、成熟技術(shù)基礎(chǔ)之上，經(jīng)過(guò)近兩年的研制工作，代表自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一代數(shù)控小車(chē)式自動(dòng)焊機(jī)樣機(jī)在成都焊研科技有限責(zé)任公司問(wèn)世。該焊機(jī)具有攜帶方便、安裝簡(jiǎn)單、操控靈活、智能化程度高等特點(diǎn)，通過(guò)微機(jī)控制的多種焊接模式和專(zhuān)家程序，可在不同焊接位置滿(mǎn)足多種焊接工藝要求焊縫的焊接。

2.2自動(dòng)化焊接的前景展望

電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。

(1)焊接過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問(wèn)題之一，也是我們未來(lái)開(kāi)展研究的重要方向。我們應(yīng)開(kāi)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(guò)程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專(zhuān)家系統(tǒng)的研究。

(2)焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來(lái)的研究中，我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類(lèi)焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平和質(zhì)量控制水平，是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機(jī)器人與專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們近期研究的重點(diǎn)。

(3)焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷力，建立人機(jī)對(duì)話的友好界面，使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。

(4)提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性，以及優(yōu)良的動(dòng)感特性，也是我們著重研究的課題。應(yīng)開(kāi)發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測(cè)焊縫坡口形狀、溫度場(chǎng)、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，并應(yīng)積極開(kāi)發(fā)焊接過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)?？傊?，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變，是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。

本世紀(jì)的頭二十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹(shù)立知難而上的決心，抓住機(jī)遇，為我國(guó)焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。

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