PSA自动化发展

第一篇：PSA自动化发展

PSA自动化水平的发展

概述

变压吸附(Pressure swing Adsorption)技术，简称PSA，是一种新型的气体分离技术，主要是利用气体介质中不同组份在吸附刘上的吸附容量的不同，在压力下进行选择性吸附、降压时使气体解吸，以实现气体的分离。原化工部西南化工研究

设计院(现四川天一科技股份有限公司)从70年代初期就开始对PSA工艺过程及自动控制系统进行了开发研究，20余年来在国内已建成500余套各种类型的PSA装置。在化工、石油炼制、冶金、食品、医药等行业中成功推广应用。

由于门人工艺要求周期性地切换阀门，阀门数量多，动作频繁、人工操作是无法进行的、因此提高变压吸附自动化水平是推广应用这项新技术的前提。变压吸附装置自动化经历了从气动控制到微型计算机控制，从单纯的开关量控制到模拟量控制的发展过程，控制器的功能也日趋完善。

随着PSA技术应用领域相处理规模不断扩大，对控制系统的要求也不断提高，为满足不同规模、不同用户的要求，四川天一科技股份有限公司开发了不同档次、多种形式的7种控制系统：气动逻辑控制器、电动逻辑控制器、单片机控制器、小型PLC控制器、中规模PLC控制系统、大规模PLC控制系统和分散型控制系统。早期水平

2．1气动逻辑控制器

早期的PSA装置用常规气动II型或III型表实现参数检测及调节，用气动逻辑控制器或单板机实现顺序控制。气动逻辑控制器不用电气转换系统，结构简便、价格低，但控制精度差、功能少，对气源要求高，目前已不采用。2．2 电动逻辑控制器

用高电平TTL电路组成的电动逻辑控制器，虽具有开发方便、控制功能强等优点，但可靠性较差，目前已不采用。2．3单片机控制器

单片机控制器集成度和可靠性高、价格低，但由于芯片和其它元件质量不易保证，且加工工艺不能适应高的要求，使系统的可靠性受到影响，目前已不采用。中期水平

在小型PSA装置中，采用进口可编程序控制器(简称PLC)作为控制器的主机，以保证高可靠性，用单片微型计算机扩展控制器功能作状态、时间和报警显示。3．1 可编程序控制器

可编程序控制器具有通用性好、可靠性高、环境适应性好、抗干扰能力强、功能强、接线简单、易编程、使用方便、体积小、重量轻和功耗低等特点。

目前主要选用的可编程序控制器有C200H，西门子S7—300等．在中小型PSA装置中得到广泛应用。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为核心，主要用于PSA装置的开关量输入、输出和报警联锁控制，并辅以盘装表实现装置的模拟量控制，由于这种控制方式投资省、操作维护方便，目前在小型PSA装置小有一定的推广市场。

目前水平

PSA控制器利用常规模拟调节表组成的过程控制系统，虽然具有可靠性高、成本低、易于维护等优点，但随着装置规模扩大，它的局限性越来越明显，因此，在大型PSA装置中目前普遍采用分散型控制系统(DCS)。现已成功外发的DCS系统有RS3、Cenlum、Deltv、TDC-3000等。以大庆油田化工总厂5000Nm3／h催化干气氢提浓装置为例，它是600kt／a柴油加氢改质装置 的配套装置，其DCS控制系统设置在ABGC、产品精制装置、气体分馏装置、MTBE装置所共用的联合中心控制室内。

PSA装置的控制室监控系统采用HoneywellTDC-3000TPS系统与计算机操作界面相结合，彩色CRT显示及配备打印机打针报表等。根据工艺生产特点和操作要求，采用集中显示，控制和现场监测的方案，重要参数均可在操作室CRT上进行监视和操作。设计时既充分体现了技术先进的优势，又解决了工程放大的配套间题。

该装置共设置自动调节系统9套(其中压力调节5套，压力分程调节1套，液位调节1套，流量调节1套，温度调节1套)，手操系统3套，分析联锁系统1套，程控系统1套(共计DO：79点，DI：79点)。另外集中显示记录的参数30点(其中温度6点，压力13点，流量1点，液位1点，成分分析1点，可燃气体泄漏检测8点)。4．1 TPS系统配置

TPS控制系统型号，是在原Honeywell TDC—3000基础上的升级产品。4.2 控制过程及组态

(1)回路控制主要由现场仪表采集信号送至DCS系统，完成PID控制和各种算法，其输出信号控制调节阀开度，以完成整个回路控制。PID的各种设定参数可在操作台上输入和修改。

(2)逻辑控制由DCS完成、其输出信号可根据各工艺控制要求自动控制各程控阀门的开闭，同时DCS接受现场阀门开闭状态信号，并结合工艺参数和机内存贮的工艺数据和控制时序表，综合判断阀门动作是否正常。(3)15—4装置中程序控制系统可实现多塔切换功能：因提氢工序有9床(9—4—3／V)、8床(8—3—3/V)、7床(7—2—3／V)、6床(6—2—2／V)、两套可单独或联合的5床工艺步骤等运行力式，当原料气负荷减少或程序控制阀出现故障时，系统可自动切换程序转换为其它运行方式．或者由使用者手动切换程序，以满足不同负荷的需要。

(4)在优化控制的情况下，DCS系统能按照当时的工艺条件，过程控制模型，自动调整控制参数，以实现在保证产品纯度的情况下，获得最大的收率。(5)DCS可实现关键设备的冗余控制，系统可配故障诊断及专家处理系统，在出现故障时，对系统进行调整以维持系统运行，保证了全系统工作的可靠性。(6)软件支持多种数据类型酌数据交换，通过读写所有监控单元采集生产过程的数据，进行监测分析，为生产过程提供高级控制。

(7)为提高装置的可靠性，每台程控阀门上均配备了阀位反馈装置。在对阀检信号的检测过程中，由于不同通径阀门开关过渡时间不同，容易引起阀检装置的误报警，程序设计时考虑用时间延长定时器来解决，这样。系统能采集到准确的阀检信号，大大降低了误报警的可能性。

（8)在带控制点工艺流程图上，所有测量数据均实时动态显示；阀门开度以百分数表示；液位用色彩模拟液体在容器内的波动，形象逼真；物料用不同颜色顺其流向交替显示形成流动感，使画面更加生动。

(9)因系统在失电后的重新上电过程中，容易出现原运行参数的丢失、程序被错误复位等情况，故在程序设计中全部采用有电池后备的付储单元，并在按到电源报警时记录全部重要运行参数、当电源系统恢复正常供电时，程序自动取出电源故降前的数据，保证了系统的正常运行。

(10)PID调节器、开关控制、手动操作等做成与真实的调节器、电气按钮、操作器等外形相同的实体图形，用鼠标选择图标按钮，使操作仪表化而交易被操作人员认可。5 将来的发展

现场总线控制技术是20世纪末在DCS基础上发展起来的新—代控制系统。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展．现场总线已经发展成为集计算机网络、现场控制、生产管理等内容为—体的现场总线控制技术FCS。

目前四川天一科技股份有限公司成功开发的现场总线技术有：上海吴泾500Nm3／h PSA—CO装置，昆明钢铁厂500Nm3／h PSA—H2装置。

现场总线技术是传统分散型控制系统(DCS）的一次变革，对控制系统从单纯控制向管理控制一体化转变将产生深远的影响。因此．现场总线技术必将在今后的PSA装置中得到广泛的应用。

结语

四川天一科技股份有限公司先后在工艺流程、自动切换阀门、多通道逻辑组合阀、程序控制系统以及工艺系统的模拟量自动控制等方面作了深入细致的研究与开发，正是由于四川天一科技股份有限公司采用了先进的自控水平和运行可靠的自动阀门，使得变压吸附技术日益受到广大用户的重视，应用范围越来越广泛。

第二篇：PSA制氧机简介

制氧机采用的是最新的变压吸附空分制氧技术。将空气进行净化、分离、筛析、湿化最终获得高浓度的新鲜氧气，该技术获得了多项国家专利和国际专利，并通过了国内国际权威机构的相关检测和认证。

家用制氧机特点：

1：不需要任何的添加剂

2：只需要插电就能源源不断的产生浓度高达90%的氧 3：每分钟的出氧量最大可达到5升

4：吸氧一小时的成本仅仅为使用的电费1毛8分钱

5：产生的氧气不只浓度高，还去除了空气中的其他有害气体分子与细菌。6：富氧气量大,氧浓度在45%以上，高氧气量小氧浓度在90以上 A:核心技术

高端配置——专业氧疗级氧气机卓越性能的有力保证

大排量无油压缩机：采用进口高耐磨皮碗与电机材料组装而成，气量足，使用寿命长；

预紧填装一体化铝合金进口分子筛组件：最大限度保持分子筛活性，提高氧气分离效率；

专业完善的机器运行热平衡系统：充分保证散热效率，长久保持机器运行稳定； 专业合金组合电子控制阀：充分保证机器运行寿命； 进口氧浓度监控探头：国内独家采用，质量稳定可靠；

采用时间、压力多变量控制技术，自主开发专业控制芯片，动态调节机器运行状态，确保机器性能最优化。

氧生活制氧机在淘宝网有很多卖家，销售火爆，评价多多。质量可靠，良好 的售后服务，是氧生活制氧机对卖家的承诺。B: 七大优势

四个第一——专业氧疗级氧气机高品质与人性化的完美体现

机器性能稳定可靠-可以连续不停机运行，氧浓度仍持续保持稳定 氧浓度自动监控-随时保证吸到合格的医用氧气

配有累计计时功能-方便顾客客观考察机器性能，并为售后服务提供数据来源 噪音最代，对客户的影响最低

单次计时、定时功能-方便顾客科学、放心掌握吸氧时间 使用寿命长-使用寿命达国际先进水平，综合性价比高 气量足-出口压力达0.05-0.08Mpa，氧疗效果更明显 第一个采用国际标准(ISO 8359)设计制造 第一个产品配置温度监控系统

第一个产品配置自发光分区流量计 第一个采用大液晶数字LED 对于家用制氧机哪种好，我们买家用制氧机主要是看看它的特点和功能。关于家用制氧机市面上有多种家用制氧机，由于制氧的原理不同，各家用制氧机的使用特点也就不同。家用制氧机制氧原理有1是分子筛原理，2高分子富氧膜原理，3电解水原理，4化学反应制氧原理。家用制氧机使用方便，移动轻巧，适合广大保健者使用。车载家居两用型，既能适合家用，也能利用汽车电源家用制氧机结构特点放在车上使用。氧气为无色无味的气体，是人体赖以生存的重要物质，也是其它动植物赖以生存的重要物质。http://www.xiexiebang.com/

第三篇：PSA操作说说明

1000Nm3/h 制氢装置变压吸附系统

说明：（此说明书不是最终版，供参考）变压吸附操作运行说明书 二零零八年七月

目 录 前 言

第一章 工艺

第一节 PSA工作原理和基本工作步骤 第二节 PSA工作过程

第二章 自动调节系统及工艺过程参数检测 第一节 程序控制系统（KC—201）第二节 自动调节系统功能说明 第三节 流量控制功能说明 第四节 盘装仪表

第五节 现场工艺参数检测点 第三章 开车

第一节 初次开车前的准备工作 第二节 投料启动

第四章 停车和停车后再启动 第一节 正常停车 第二节 紧急停车 第三节 临时停车 第四节 长期停车

第五节 停车后再启动 第五章 故障与处理方法 第六章 安全技术 第一节 氢气的性质 第二节 装臵的安全设施

第三节 氢气系统运行安全要点 第四节 消防

第五节 安全生产基本注意事项 附：PSA工段管道及仪表流程图前言

本装臵采用变压吸附（简称PSA）法提纯氢气，原料气组成改变操作条件可 以生产不同纯度的氢气，纯度可达99.99%以上。

由于甲醇转化气、产品H2均属易燃、易爆物，本装臵的操作压力在1.2Mpa 左右。而产品纯度、产品回收率以及生产的稳定性在很大程度上取决于操作水平的高低，因此必须对操作过程给予足够的重视。在PSA系统运行之前，有关生产 管理、操作及维修人员必须熟悉本说明书，并经考核合格后方能上岗。本说明书涉及到的压力均为表压，浓度为摩尔百分数，流量则指标准状态下 的流量。第一章 工艺 PSA提纯氢气装臵是由六台吸附塔（T201A～F，下简称A、B、C、D、E、F塔）、一台产品气缓冲罐(V201)和一系列程控阀等组成。压力～1.2Mpa的甲醇裂解转化

气进入吸附塔(T201A、B、C、D、E、F)进行吸附，得到的产品气经过产品气缓冲

罐(V201)的缓冲之后去用户。杂质气体即尾气通过放空总管放空。第一节 PSA工作原理和基本工作步骤 一 PSA工作原理：

采用PSA气体分离技术从甲醇裂解转化气中提纯氢气的原理是利用吸附剂对 不同吸附介质的选择性和吸附剂对吸附介质的吸附容量随压力改变而变化的特 性。在高压下吸附原料气中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再 生。整个操作过程均在环境温度下进行。二 基本工作步骤：

变压吸附基本工作步骤分为吸附和再生两步。而再生又包括以下三步骤： 1．吸附塔压力降至低压

首先是逆着吸附的方向进行降压（以下简称为逆向放压），接着是利用其它塔的顺

放气来进行冲洗（以下简称冲洗）。逆向放压时，被吸附的部分杂质从吸附剂中解吸，并被排除出吸附塔，随后，利用顺放气将吸附塔中被吸附的杂质从吸附剂中解析，并被

排除出吸附塔。

2．吸附塔升至吸附压力，以准备再次分离原料气。本装臵采用六塔三次均压两塔同时吸附过程，每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附（A）、一均降压（E1D）、二均降压（E2D）、顺放（PP）、三均降压（E3D）、逆向放压（D）、冲洗（P）、三均升压（E3R）、二均升压（E2R）、一均升压（E1R）以及最终升压（FR）等十一个步骤。六个吸附塔在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料连续输入和产品不断输出。四川亚连科技有限责任公司变压吸附操作运行说明书

整个过程主要由31个程序控制阀来实现。程序阀编号如下： KV20XY、KV: 程序控制阀 2:PSA系统编号 X:阀门的功能

1—原料气进口阀 2—产品出口阀

3—逆向放压阀 4—一次均压阀/三次均压阀 5—二次均压阀/顺放阀 6—降噪阀

Y:与吸附塔的编号A、B、C、D、E、F对应的阀门编号：a、b、c、d、e、f 第二节PSA工作过程

前已述及，每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附（A）、一均降压（E1D）、二均降压（E2D）、顺放（PP）、三均降压（E3D）、逆向放压（D）、冲洗（P）、三均升压（E3R）、二均升压（E2R）__________、一均升压（E1R）以及最终升压（FR）等十一个步骤。六个吸附塔在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料连续输入和产品不断输出。各塔相互工作关系如下： 见附表一：

现以A塔为例对工作过程进行说明：(阀门的开关只介绍与A塔该步骤有关的)一吸附（A）开启阀KV201a;原料气通过阀KV201a自下而上进入A塔，在工作压力下吸附杂质组份，未被 吸附的产品气组份，通过阀KV202a流出，其中大部分作为产品气从本系统中输出，剩余部分通过手动调节阀HV201、程控阀KV204c向C塔进行最终升压。吸附完毕,关闭阀KV201a。二 一均降（E1D）开启阀KV204a、d A塔停止吸附后，与结束二均升步骤的D塔以出口端相连，即通过阀KV204a、KV204d与D塔进行第一级压力平衡，A塔压力降低至0.90MPa,均压结束后A、D塔压力基本相等。

一均降完毕，关闭阀KV204d。三 二均降（E2D）开启阀KV204e；

A塔完成一均降步骤后，与刚结束三均升步骤的E塔以出口端相连，即通过阀 KV204a、KV204e与E塔进行第二级压力平衡，A塔压力降低至0.61MPa,均压后A、E塔压力基本相等。

四川亚连科技有限责任公司变压吸附操作运行说明书 二均降完毕，关闭阀KV204e。四 顺放（PP）

开启阀HV202与KV205f；

利用A塔的顺放气对刚结束逆放步骤的F塔进行冲洗，使F塔内的杂质进一 步脱除。

五 三均降（E3D）

顺放步骤完成后继续开启阀HV202与KV205f，关闭KV203f；

使A塔与F塔以出口端相连，进行第三次均压，均压后压力达到0.31Mpa左 右，完成三均操作。六 逆放（D）开启阀KV203a；

A塔降压平衡步骤结束后，逆着吸附的方向杂质气体流向放空管,A塔压力降为 0.02MPa。

逆放完毕，阀KV203a继续开启。七 冲洗（P）

继续开启阀KV203a；同时开启阀KV205a、KV205b；

A塔完成逆放步骤后，利用B塔的顺放气对它进行冲洗，把尚残留在塔内的杂 质进一步脱除，让吸附剂得到再生。关闭阀KV203a。八 三均升（E3R）

冲洗步骤完成后继续开启阀KV205a与KV205b；

使B塔与A塔以出口端相连，进行第三次均压，均压后两塔压力基本达到平衡状态。

九 二均升（E2R）开启阀KV204c；

A塔完成三均升步骤之后,与刚结束一均降步骤的C塔以出口端相连,即通过

阀KV204a、KV204c与C塔进行第二级压力平衡，A塔压力升高至0.61MPa。均压后A、C塔压力基本相等。

二均升完毕，关闭阀KV204c。九 一均升（E1R）开启阀KV204d；

A塔完成二均升步骤之后,与刚结束吸附步骤的D塔以出口端相连,即通过阀

KV204a、KV204d与D塔进行第一级压力平衡，A塔压力升高至0.90MPa。均压后A、四川亚连科技有限责任公司变压吸附操作运行说明书 D塔压力基本相等。

一均升完毕，关闭KV204d。十 终充（FR）

继续开启阀KV204a；

A塔的终充是利用产品气进行的，产品气经遥控调节阀HV201及KV204e，由出 口端进入A塔，最终使A塔压力基本接近吸附压力（1.2MPa）。通过这一步骤后，再生过程全部结束，紧接着便进行下一次吸附循环。终充完毕，关闭阀KV204a。

其它六个塔的操作步骤与A塔相同，不过在时间上是相互错开的。

这些程控阀按规定的程序操作，使变压吸附工艺过程能不断净化原料气，输 出产品气。

变压吸附操作运行说明书13-切塔时序：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：电力系统自动化的发展

电力系统自动化的发展

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新疆xxxx学校电力xxxx班

摘要：电力系统自动化的发展都向着智能化控制方面发展，随着不可再生的能源的日益减少，电力系统自动化要向着新能源方向发展

[关键词]电力系统自动化 发展 应用储能 水力发电风力发电

整个电力系统自动化的发展则趋向于:

(1)由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。

(2)由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。

(3)由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。

(4)由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。

(5)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。

(6)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。

(7)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。

近20年来,随着 计算 机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。

二、具有变革性重要影响的三项新技术

1.电力系统的智能控制

电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有:

(1)电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。

(2)具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。

(3)不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。

智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经 网络 适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。

2.FACTS和DFACTS

(1)FACTS概念的提出

在电力系统的 发展 迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候,一种改变传统输电能力的新技术——柔性交流输电系统(FACTS)技术悄然兴起。

所谓“柔性交流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS,就是在输电系统的重要部位,采用具有单独或综合功能的电力 电子 装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制,使输电更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统,以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量,并可获取大量节电效益的新型综合技术。中国论文联盟

编辑。(2)FACTS的核心装置之一——ASVC的研究现状各种FACTS装置的共同特点是:基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FACTS装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。

ASVC由二相逆变器和并联电容器构成,其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压,而且可以在故障后的恢复期间稳定电压,因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比,ASVC的调节范围大,反应速度快,不会发生响应迟缓,没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声,并且因为ASVC是一种固态装置,所以能响应 网络 中的暂态也能响应稳态变化,因此其控制能力大大优于同步调相机。

(3)DFACTS的研究态势

随着高科技产业和信息化的发展,电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感,电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说,信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。

DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

3.基于GPS统一时钟的新一代EMS和动态安全监控系统

(1)基于GPS统一时钟的新一代EMS

目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(SCADA)系统。前者记录数据冗余,记录时间较短,不同记录仪之间缺乏通信,使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长,只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足,即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记,记录数据只是局部有效,难以用于对全系统动态行为的分析。

(2)基于GPS的新一代动态安全监控系统

基于GPS的新一代动态安全监控系统,是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统,主要由同步定时系统,动态

相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术,为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物——PMU(相量测量单元)设备,正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量(相角和幅值)。

电力系统调度监测从稳态/准稳态监测向动态监测发展是必然趋势。GPS技术和相量测量技术的结合标志着电力系统动态安全监测和实时控制时代的来临。

多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域,而信息技术的发展,不仅会推动电力系统监测的发展,也会推动电力系统控制向更高水平发展。

(1)智能电网的建设将先由基础研发与构架试验开始,在没有制定出具体的定义与标准之前,大规模展开的预期是不现实的;

(2)电网智能化是渐进式的,这包括技术的发展是渐进式的,电网建设也是渐进式的,资本市场所期待的爆发式增长往往不切合产业的实际。我们预计,2012年配网改造与农网改造的推行将成为电力自动化设备制造的高景气起点。

加快开发和应用储能技术推动可再生能源规模化发展

促进可再生能源规模化发展必须解决好两个方面的问题:一是要把可再生能源转化成符合要求的电力；二是可再生能源发出的电力必须与用户的电力需求相平衡，这是由电力供需的瞬时平衡特性决定的。可再生能源是自然界客观运行产生的能量，是不能人为调控的，如风能和太阳能等，都具有不可控制和间歇随机的特点，往往在用电低谷时发电量大，而在需要用电的时候又发不出来。

如果要大规模开发利用具有随机间歇特性的可再生能源，必须采取技术措施解决可再生能源发电的不连续性与用电需求连续性之间的问题。

从目前来看，加快开发和推广大容量储能技术是促进规模化开发利用可再生能源的重要措施。长期以来，抽水蓄能电站是目前电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术，也是以电站方式管理的储能技术。随着可再生能源发电比重的增加，仅靠抽水蓄能电站还不够，还应重视分布式储能技术的应用。分布式储能技术的应用一是在发电侧，主要是在风电和太阳能电站内配置必要的储能容量，用于调节风电和太阳能电站的发电出力特性，使其较好地适应用电负荷变化需要，减少风电、太阳能发电随机间歇性对电力系统的影响；二是在用户侧，在包括居民在内的所有电力用户中，都配置必要的储能设施，用于调节用电的不平衡性，使用电特性尽可能做到平稳，以减少用电变化对电力系统的影响。可以设想，今后每个电力用户包括家庭电力用户都是一个可独立运行的电力系统，它的电源就是类似电池的储能设备，与大电力系统联网运行，在用电负荷低谷时可向储能设备充电，在用电负荷高峰时段储能设备可为用户提供电力，使用户的用电特性尽可能平稳，特别是在发生事故时还可以独立运行，能有效提高电力系统供电的安全性和可靠性。这实际就是智能电网的发展目标。

这种设想在电力系统中配置储能设施的做法，必须建立在储能技术经济可行的基础上。目前，还没有可以大规模推广应用的储能技术，这是今后需要努力攻克的技术，同时也蕴藏着巨大的发展商机。在目前全球每年160多亿吨标煤的能源消费总量中，90%为煤炭、石油、天然气等化石能源。以化石能源为主的能源

供给体系在为人类带来空前文明的同时，也带来了前所未有的挑战，除了化石能源资源问题外，最主要的就是气候变化问题。理论和实践都证明，气候变化与人类活动密切相关，特别是与化石能源大量燃烧排放的二氧化碳等温室气体有关。因此，世界各国都把开发利用可再生能源作为减少化石能源消费、应对气候变化的重要措施。今后20~50年将是能源转型的重要时期，转变的目标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，并最终实现由化石能源向可再生能源的转变，进入低碳能源或无碳能源新时代。

要实现能源转型，就必须在发展思路和管理理念上逐步进行调整。例如燃煤火电的年利用小时数问题，过去，我们长期处于缺电状态，火电的年利用小时很高，有些机组甚至达到7000到8000小时，并认为低于5000小时电力就过剩了，就不应该再建新的电厂了。对于可再生能源发电，包括水电、风电、太阳能发电在内，其设备年利用小时数都不会太高，从目前来看，水电平均在3000小时左右，风电平均在2000小时左右，太阳能发电平均在1000小时左右。特别是受自然特性的影响，风电、太阳能发电容量都不能作为有效容量看待，其在电力系统中的作用主要是提供电量，用来替代火电发电量，节约化石能源资源。

如以这样的观点来观察和思考，未来电力系统的电力负荷应由常规能源发电机组满足，电力系统的用电量由常规能源发电机组和可再生能源发电机组提供，并要优先利用可再生能源发电量。随着电力系统中可再生能源发电量比重的增加，常规能源的发电利用小时数就会减少。

第五篇：自动化焊接技术及其发展

自动化焊接技术及其发展

【摘要】随着制造业的高速发展，传统的手工焊已不能满足现代高科技产品制造的质量、数量要求、现代焊接加工正在向着机械化、自动化的方向发展。电子技术、计算机技术以及机器人技术的发展，为焊接自动化提供了十分有利的基础。近年来，焊接自动化在实际工程中的应用取得了迅速发展，已成为先进制造技术的重要组成部分。本文主要介绍自动化焊接技术及其发展的概况与前景。

【关键词】自动化焊接技术发展现状应用前景

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.自动化焊接技术

1.1自动化焊接的概念

自动化焊接主要指焊接生产过程的自动化。它是一个综合性的焊接与工艺问题，其主要任务是：在采用先进的焊接、检验和装配工艺过程的基础上，建立不需要人直接参与焊接过程的焊接加工方法和工艺法案，以及焊接机械设备和焊接系统的结构与配置。焊接自动化的核心是实现没有人直接参与的自动焊接过程。

自动化焊接有两方面的含义：一是焊接工序的自动化，二是焊接生产的自动化。焊接生产的自动化是指焊接产品的生产过程，包括从备料、切割、装配、焊接、检验等工序组成的焊接生产全过程的自动化。只有实现了焊接生产全过程的自动化，才能得到稳定的焊接质量和均衡的焊接生产节奏以及较高的焊接生产率。而单一焊接工序的自动化是焊接生产自动化的基础。

1.2自动化焊接的主要设备及特点

焊接生产过程的自动化和机械化的关键工序:第一,全部使用自动控制装置和机械装置来实现来替代焊接作业的手工操作;第二,物流、机械手及变位机械来完成将焊件的搬运和位移采用;第三,完成焊接作业将会采用较高的生产节拍和高效的焊接方法进行;第四,通过精确的自动控制和准确的机械动作,进而来确保持持续的稳定的焊接质量。按照目前世界发达国家的焊接装备水平,可将其概括为如下几个特点:

1)标准化、通用化、系列化

对于大批量生产的典型常用接头形式,如板材接缝、筒体环缝、圆筒环缝、管对接和管子管板接头等,现在已经开发出相对应的的标准型自动化焊接专机,这种焊接机械具有焊接效率高、质量稳定的优点。在经过多年产品研发积累,固得公司终于开发出了300~3000mm的纵缝焊、工件回转环形焊机、卧式单枪(双枪)环缝焊、三轴数控焊接机床和焊枪回转环形焊机等等。

2)多功能化

其为充分发挥大型自动化焊接设备的效率创造了有利条件已将其设计成适用于多种焊接方法和焊接工艺。如单丝、双丝、MIG/MAG-TIG等离子弧焊、多丝埋弧焊。

3)智能化控制和自适应

焊接过程的全自动控制比传统的金属切削加工要复杂得多。全自动控制必须考虑焊件接缝装配间隙误差,几何形状的偏差以及焊件在焊接过程中的热变形。所以我们需要采用各种自适应控制系统和传感器技术。

4)组合化和大型化

对于大型、中型焊接结构生产过程的自动化,已研制成功各种大型自动化焊接设备。如中重型厚壁容器焊接中心、机床车厢总装焊接中心、集装箱外壳整体焊接中心等等。

5)高质量、高精度、高可靠性

焊接机器人和精密焊接操作向高精度、高质量发展,行走机构的定位精度为0.1,移动速度的控制精度为0.1,与焊接机器人配套的焊接变位机的最高的重复走位精度为0.05。固得公司已经研发出来的摩托车的车架机器人工作站,以高质量的、高水平广泛应用于江门大长江、重庆建设中。

1.3自动化焊接系统

自动化焊接就是用焊接机械装置来代替人进行焊接。典型的机器人自动化焊接系统主要由如下部分构成：机器人、变位机、各种传感器、控制器、自动焊机（包括焊接电源、焊枪等）等。其基本构成单元是：机械装置、执行装置、能源、传感器、控制器和自动焊机。

1）机械装置

机械装置是能够实现某种运动的机构，配合自动焊机进行焊接加工装置，如机器人、变位机、悬臂操作机等。

2）执行装置

执行装置是驱动机械装置运动的电动机或液压、气动装置等。

3)能源

能源是驱动电动机的电源等。

4）传感器

传感器是检测机械运动、焊接参数、焊接质量的传感器。

5）控制器

控制器主要是用于机械运动控制的计算机、单片机、可编程控制器以及电子控制系统。

6）自动焊机

自动焊机包括焊接电源、送丝机、焊枪等。它是一个独立的焊接系统。

1.4 自动化焊接的关键技术

自动化焊接技术是将电子技术、计算机技术、传感技术、现代控制技术引入到焊接机械运动的控制中，也就是利用传感器检测焊接过程的焊接运动，将监测信息输入控制器，通过信号处理，得到能够实现预期运动的控制信号，由此来控制执行装置，实现焊接自动化。焊接

自动化的关键技术主要包括：机械技术、传感技术、伺服传动技术、自动控制技术和系统技术等。

1）机械技术

机械技术就是关于焊接机械的机构以及利用这些机构传递运动的技术。在焊接自动化中，焊接机械装置主要由焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机、焊接工件输送装置以及焊接机器人等。焊接机械技术就是根据焊接工件结构特点、焊接工艺过程的要求应用经典的机械理论与工艺，借助于计算机辅助技术，设计并制造出先进、合理的焊接装置，实现自动焊接过程中的机构运动。

2）传感技术

传感技术是自动化系统的感受器官。传感与检测是实现闭环自动控制、自动调节的关键环节。传感器的功能越强，系统的自动化程度就越高。焊接自动化中的传感器有很多种，有关机械运动量的传感器主要有位移、位置、速度、角度等传感器。

3）伺服传动技术

执行装置的控制技术称为伺服传动技术。伺服传动技术对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。

4）自动控制技术

焊接自动化中的自动控制技术主要指：基本控制理论；在控制理论指导下，根据焊接工艺和质量的要求，对具体的控制装置或系统进行设计；设计后的系统仿真、现场调试；最终使研制的系统可靠地投入焊接工程应用。

5）系统技术

系统技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术。从系统的目标出发将整个焊接自动化系统分解成若干个相互关联的功能单元。以功能单元为子系统进一步分解，生成功能更为单一的子功能单元，逐层分解，直到最基本的功能单元。以基本功能单元为基础，实现系统需要的各个功能设计。

2.自动化焊接的发展现状及前景展望2.1自动化焊接的发展现状

目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%相比差距甚远。可以预计在未来的10年内，国内自动化焊接技术的水平将以前所未有的速度发展。

随着数字化技术日益成熟，代表自动化焊接技术的数字焊机、数字化控制技术业已面世并已稳步地进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程,有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%差距甚远。从20世纪末国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式——气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发展。20世纪90年代以来，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化和过程控制智能化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技术，发展应用计算机辅助设计与制造技术等方面，取得了长足的进步。高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐渐取代手弧焊机和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。在汽车、造船、工程机

械和航空航天等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。在我国，目前汽车、船舶、管建、家电等行业焊接自动化的发展相对来说较好，到2005年，船厂的高效率焊接要达到80％以上，其中二氧化碳焊接应用率达到55％，焊接机械化率、自动化率要达到70％左右。

国外如欧美、日本等发达国家早在20世纪80年代便在石油、化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上均属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。成都焊研科技有限责任公司把开发适合和满足我国工业企业焊接生产要求的高端自动焊接设备作为己任，在吸收和借鉴国外先进、成熟技术基础之上，经过近两年的研制工作，代表自主知识产权的第一代数控小车式自动焊机样机在成都焊研科技有限责任公司问世。该焊机具有携带方便、安装简单、操控灵活、智能化程度高等特点，通过微机控制的多种焊接模式和专家程序，可在不同焊接位置满足多种焊接工艺要求焊缝的焊接。

2.2自动化焊接的前景展望

电子技术、计算机微电子信息和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。

(1)焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究，包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。

(2)焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中，我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合，以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备，是提高焊接自动化水平的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平和质量控制水平，是我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人与专家系统的结合，实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能，是我们近期研究的重点。

(3)焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分，促进其有机地结合，可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断力，建立人机对话的友好界面，使人和自动系统和谐统一，是集成系统的不可低估的因素。

(4)提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和可控性，以及优良的动感特性，也是我们着重研究的课题。应开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡口形状、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。总之，使焊接技术由“技艺”向“科学”演变，是实现焊接自动化的一个重要方面。

本世纪的头二十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期。我们广大焊接工作者任重而道远，务必树立知难而上的决心，抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。

3.参考文献

【1】胡绳荪 焊接自动化技术及其应用 机械工业出版社 2007.2

【2】陈裕川 大型自动化焊接设备的国内外现状及发展趋势【J】.电焊机，2002（10）

【3】吴林等.我国焊接行业的现状与发展趋势.第八次全国焊接会议论文集.第1册.北京：机械工业出版社，2005

【4】国家自然科学基金委员会.机械制造学(热加工).北京：科学出版社，2008