時間:2022-12-20 15:34:46
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隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的城市化步伐也在加快,建筑的規(guī)模和復雜程度大幅提升,對建筑電氣設計是個巨大的挑戰(zhàn),電氣設計直接影響到了用電的安全性和建筑物功能的實現(xiàn)。在開展電氣設計時,要滿足實際用電需求和能源的可持續(xù)利用,立足國家政策,制定出合理科學的設計方案。電氣設計往往需要設計人員有扎實的專業(yè)基礎和較強的技術能力,但是目前我國的建筑電氣設計中存在許多亟待解決的問題,人員素質不一、設計不規(guī)范、設計缺乏效率等,這些是發(fā)展的必由之路,我們要正視問題,積極面對并解決問題,為建筑電氣設計更上一層樓做出貢獻。
1建筑電氣設計存在的問題
1.1設計不規(guī)范、深度不夠建筑電氣設計是施工的標準,設計的規(guī)范性直接關系到電氣設施的安全性和功能性的實現(xiàn)。但是當前存在電氣設計不規(guī)范的現(xiàn)象,部分設計并不符合國家標準和行業(yè)規(guī)范,導致實用性受到影響。建筑電氣設計沒有全面考慮重點問題,設計時沒有重點或重點不集中,沒有側重,導致施工難度加大,施工效率降低,給建筑電氣工程埋下了隱患。而對實際施工和建筑的功能性理解不到位,脫離了工程實際,導致設計深度不夠,為建筑工程埋下了安全隱患,導致后期修改或重建,使建筑不能如期完工,造成經(jīng)濟損失。
1.2節(jié)能設計缺乏效率在國家大力推進節(jié)能減排的綠色號召下,建筑電氣設計應該做好表率作用,從設計之初就把節(jié)能考慮在內(nèi)。現(xiàn)在的建筑電氣設計并沒有達到應有的效果。電氣照明系統(tǒng)是電氣設計的重要一環(huán),如果不能合理選擇照明系統(tǒng),就會造成電力的大量浪費,所以在設計電氣照明系統(tǒng)是要注重照明選擇,在工程的建造初期就從根本上解決電力浪費的問題。目前建筑電氣設計中主要有局部、混合、一般照明這幾種方式,部分在節(jié)能設計中沒有充分考慮建筑的實際功能,這3種方式搭配不合理,造成了能源的浪費。供電系統(tǒng)的轉換也是降低功耗的有效方式,往往供配電系統(tǒng)設計缺乏效率,電源電壓等選擇不夠合理,造成了供配電系統(tǒng)運行過程中效率低下,功耗不能滿足節(jié)能減排的要求。電氣設計中電機的選擇也是需要著重考慮的因素,電機的功耗選擇如果不合理,就會出現(xiàn)性能浪費或者功率不足的情況,導致不能滿足節(jié)能的實際需求。
1.3未做好防雷設計隨著建筑的高度增加和結構的復雜程度加大,防雷是現(xiàn)代建筑必要設計,這直接關系到了建筑的安全性和用電者的生命健康安全。但是目前部分電氣設計人員仍然采用傳統(tǒng)的方法,沒有針對房屋設計的進步進行科學升級,導致防護效果并不能達到預期,進而對建筑的安全性造成了影響。目前,受建設成本等因素的限制,我國的建筑防雷設計與實際情況存在較大偏差,許多建筑企業(yè)雖在防雷系統(tǒng)設計中安裝了避雷針等防雷裝置,但是并沒有進行科學的評估,導致防雷措施不夠規(guī)范化,防雷系統(tǒng)的作用很難從中發(fā)揮出來。在建筑設計中人們往往把重點放在了外部防雷上,忽略了等電位連接和共用接地裝置的建設,一旦建筑物遭受雷擊,接地系統(tǒng)中產(chǎn)生的電位差如果超過了電氣設備的承受范圍,電器設備就會直接損壞。
1.4缺乏電氣消防系統(tǒng)隨著人們對房屋功能性需求不斷提高,高層電氣設計越來越復雜化,建筑中電氣和燃氣設施的合理性受到全社會的持續(xù)關注。在現(xiàn)代建筑中,電力設施是必不可少的一項,也是容易發(fā)生安全事故的一項。在電器消防系統(tǒng)設計中,要合理針對不同的空氣濕度和溫度,應用場景等選擇火災探測器。設計消防系統(tǒng)時要充分考慮接地系統(tǒng),尤其是針對特殊設施的接地設計。在電器消防系統(tǒng)設計中會存在不符合用電標準的問題,錯誤的接線導致電流循環(huán),大大降低了電導率,導致安全性下降。電氣消防系統(tǒng)的供電問題也是容易忽略的一點,一些建筑內(nèi)部的消防供電系統(tǒng)不能滿足實際需求,選用的線材不具備較強的耐火性能,導致在發(fā)生火災時供電系統(tǒng)因線路燒毀不能正常運轉,不利于火災救援。
1.5未做好用電設計用電設計要與給排水、建筑專業(yè)等充分溝通,對于高度在24m以下的建筑,不能盲目規(guī)劃為三級負荷,要根據(jù)建筑防火設計規(guī)范,對每層面積超過3000m2、樓高低于24m的建筑按照二級負荷供電進行電氣設計。電力負荷分為照明負荷和動力負荷,例如空調,電熱設備照明負荷人;動力符合指電梯、水泵風機、洗衣機等,如果二者的比例不能合理安排,就會出現(xiàn)電力負荷分配不均衡,如果在設計之初沒有對建筑自身的性質和用途進行考察,用電設計就會出現(xiàn)不能滿足該建筑的實際需求。其次如果采用柴油發(fā)電機組為備用電源時,不能只是將建筑內(nèi)所有設備用電量進行簡單求和累加,否則會造成備用電源不能滿足緊急情況下的用電需求,或所選用的機組過大,不僅增加了占用面積,還會增加建設成本和后期維護的難度。
1.6建筑電氣工程設計人員素質有待提高目前,我國從事建筑電氣設計安裝的人員素質不一。由于國家近些年缺乏優(yōu)秀的人才隊伍,專業(yè)的電氣人才培養(yǎng)受到限制,使得電氣人才出現(xiàn)缺口,導致設計人員的技術水平較低,不具備充足的專業(yè)知識和規(guī)范的操作手法,不能滿足當今時代建筑行業(yè)的快速發(fā)展,對新技術和新標準的學習不到位,施工方法較為傳統(tǒng),為電氣工程設計帶來了阻礙。正是由于設計人員的設計能力不夠專業(yè),導致電氣設計問題層出,要想從根本上解決電氣設計問題,首先要解決的問題就是設計人員自身的能力是否能夠滿足行業(yè)需求。
2解決建筑電氣設計問題的有效措施
2.1深入貫徹落實設計原則與規(guī)范,強化設計深度在電氣設計起步階段,就要對建筑進行全面的勘測,對建筑的結構設計、功能性有充分的了解,根據(jù)行業(yè)內(nèi)設計標準,選擇合適的配置和負載功耗,制定出合理有深度的方案,保證建筑用電的合理性與安全性,對供配電系統(tǒng)、電源等關鍵部分進行科學設計,從根本上保障電氣設計水平。對于計劃的落實工作,要有專人負責審核工作,對于施工中出現(xiàn)的不合理之處,及時采取措施進行優(yōu)化與調整,保障電氣設計的質量。許多建筑電氣設計觀念陳舊,沒有緊跟時代的發(fā)展,不僅阻礙了新技術的應用,也不利于工程的轉型和升級。節(jié)能減排是我國新時代發(fā)展的基本觀念,建筑設計也要緊跟時代的步伐,調整設計思路,設計符合時代發(fā)展的新型方案。
2.2采用科學的節(jié)能方法電氣設計中要針對能耗問題進行專門的優(yōu)化,要按照相關標準進行電氣設計,對電路進行優(yōu)化和改造。合理的電氣設計可以最大限度上減少電氣系統(tǒng)運行過程中的電路損耗。電力設施中的變頻技術存在內(nèi)部斷電的問題,要根據(jù)項目的實際需求選擇合適的變壓器型號,盡可能使用高效的變壓器,從根本上避免因變壓器的功率和數(shù)量不足導致的斷電和電力資源浪費。在開展建筑布線工作前,對施工現(xiàn)場進行合理規(guī)劃,選擇合適的線材和供電距離,可以使用電阻率較小的銅制導線,并且配電位置應該設計在負荷中心附近,盡可能減少因規(guī)劃不合理造成的線路分布雜亂,供電距離過遠造成的電壓損失等情況。變頻技術是電氣設計中常用的節(jié)能手段,充分使用變頻技術,實現(xiàn)設備的軟啟動,啟動時電流很小,耗電大大降低,不僅延長了設備的使用壽命,還減少了因設備頻繁啟停造成的用電浪費。在照明設計中,照明系統(tǒng)不僅要保證室內(nèi)光線滿足人們的視覺需求,同時也要滿足光線的整體效果,達到節(jié)能的目的。可以選擇高效光能源和高效的電氣附件來達到節(jié)能的需求,在建筑電氣設計時,選擇緊湊型的熒光燈或者高效熒光燈,這樣可以在滿足光線整體效果的前提下達到節(jié)能。其次通過選擇高效的電氣附件,如用電子鎮(zhèn)流器代替電感鎮(zhèn)流器,不僅啟動電壓更低,對線路的壓力更小,還降低了噪音,重量和能耗,電子鎮(zhèn)流器的使用,大大減低了照明設備的功耗。
2.3基于實際情況做好防雷設計隨著建筑物高度的不斷增長,防雷設計越來越重要,直接關系到了建筑的安全性,在建筑電氣設計中,防雷裝置要作設計重點內(nèi)容,根據(jù)建筑的防雷需要,不同建筑應用不同類別的防雷設施,根據(jù)防雷要求進行合理規(guī)劃。在防雷裝置選擇上,大部分選用金屬導體進行防雷,以達到平衡電位的效果。防雷種類有3種:防高電位的入侵、防感應雷和防直擊雷。放直擊雷,是依靠金屬部件與避雷針緊緊相連,把引閃器安裝到易遭受雷擊的地方,使用引下線連接接地裝置。在實際施工中,要重視聯(lián)結等電位,就是將建筑物中的金屬物連接到儀器,保證金屬物構成等電位體,而降低建筑物中金屬部件之間的電位差。防雷裝置的接地要進行防腐保護工作,焊接材料要選用直角扁鋼,并在表面刷漆,以達到防腐的效果。可以利用建筑結構鋼筋作為防雷裝置的引下線,其中引下線的間隔應小于18m,并且易受雷擊的柱子的鋼筋應被利用作專用引下線。雷電中的電磁輻射會對遠距離外的設備造成損害,可以將建筑內(nèi)部的鋼筋,金屬構件等連接起來,然后并入到底線,形成一個屏蔽網(wǎng),以保護建筑內(nèi)部的電子電器設備。
2.4改進電氣消防系統(tǒng)建筑物是否安全,電氣消防系統(tǒng)是保障生命安全以及財產(chǎn)安全的關鍵防線。電氣消防系統(tǒng)也是設計難度最高的,包括自動報警系統(tǒng)、消防銷系統(tǒng)、消防聯(lián)動系統(tǒng)等多個系統(tǒng)子系統(tǒng)。在設計時不僅要確保平時的正常工作,還要確保在發(fā)生火災等突發(fā)狀況時的正常供電。電氣消防系統(tǒng)包括火災自動報警系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、防煙排煙系統(tǒng)等多個部分。火災發(fā)生時,火災自動報警系統(tǒng)要聯(lián)動其他消防系統(tǒng),確保在第一時間發(fā)現(xiàn)火情,做出應對措施,向火源進行噴水,自動開啟排煙風扇,最大程度上降低火災造成的人員傷亡。設計防火系統(tǒng)時不僅要考慮到空間、溫度和濕度等環(huán)境因素,還要把可能的人為因素考慮在內(nèi),完善消防泵啟停系統(tǒng)。消防系統(tǒng)的總線和多線類型要根據(jù)建筑的特點進行合理設計,避免出現(xiàn)消防系統(tǒng)與其他設施不兼容的問題。
2.5基于用電場所做好負荷設計要細致、合理分析用電場所的電力負荷情況,設計出滿足建筑實際用電情況的負荷,避免符合不足導致供電不穩(wěn)或負荷過大造成能源浪費。在開展電氣負荷設計時,要按照設計文件中所介紹的建筑高度、面積和用途等,在這些基礎上對建筑的防火類別、性質與電力負荷等級進行劃分,要根據(jù)相關規(guī)定,采用二級負荷供電的方式。電氣設計人員不僅要保證自身設計合理科學,還要與給排水、消防和施工等專業(yè)人員進行溝通,在確保滿足各個部門用電安全的基礎上確定負荷等級。對于高層一、二類建筑,在劃分時要注意不同建筑之間的差異,不能以偏概全,設計單一的電氣規(guī)劃,導致電氣設計不能滿足當前建筑的特殊用途,要充分考慮到建筑的性質、用途和使用環(huán)境等問題,進而確定電力負荷的劃分等級,提高設計的合理性,保證建筑電氣設施運行的穩(wěn)定、安全和可靠性。在完成電氣設計后,在實際的施工過程中,電氣調試工作同樣不能馬虎,電纜的施工要采用正確的接線方式,避免出現(xiàn)線纜短路等問題,必要時需要用校正儀進行檢測。轉子設備要檢查好轉向和靈活性,并注意接地線的連接,不可再未完成檢查的情況下進行通電,避免出現(xiàn)事故。送電前還要適當調整過載電流,并記錄電流數(shù)據(jù),方便后期維修保養(yǎng)工作,對檢測中發(fā)生的問題不能隱瞞,應積極面對并以最快的速度提出解決方案。
2.6提高電氣設計人員的技術水平建筑行業(yè)發(fā)展瞬息萬變,設計人員能否跟上行業(yè)發(fā)展的步伐是建筑施工單位的核心競爭力,電氣設計的完整性和科學性歸根到底是設計人員設計能力的體現(xiàn)。建筑企業(yè)要重視對員工的培訓工作,定期組織外出學習和技術講座,不僅讓他們了解先進的技術,緊跟行業(yè)發(fā)展的步伐,增強實踐動手能力,還要增強他們的創(chuàng)新能力和責任感,提升電氣設計人員的綜合素養(yǎng)和專業(yè)能力,以滿足當今電氣設計的需要,彌補行業(yè)人才短缺的情況。
3結語
電氣設計是整個建筑工程的重要組成部分,直接影響到建筑的安全,同時也在能源的可循環(huán)利用方面有不可替代的作用。因此在建筑電氣設計中要嚴格遵守行業(yè)規(guī)范,切合實際進行相關設計工作,關注用戶在使用時的需求,緊跟時代的發(fā)展,不斷改革創(chuàng)新,設計出滿足新時代建筑的電氣設計,為建筑行業(yè)增磚添瓦。
作者:李祖嵩 單位:福建省環(huán)境保護設計院有限公司
建筑電氣設計研究2
近年來,隨著新一輪工業(yè)化改革浪潮推動,各行業(yè)的電氣工程數(shù)量相對增多,通過對電氣自動化技術的配套應用,逐漸推動了電氣自動化工程在各類機電工程中的快速應用。然而,在實踐過程中,電氣自動化工程普遍存在能源消耗大、應用功能不全、信息化程度較低的問題,由此降低了電氣自動化工程的應用效果。進入“十四五”建設時期后強調了高質量發(fā)展主題,在電氣自動化工程中擴大了對數(shù)字化技術的運用,同時增強了環(huán)境工程管理工作。因此,在這種情況下,各類電氣自動化工程實踐中需要配套實施節(jié)能設計,加快電氣自動化工程的綠色化轉型升級,推動其向著高質量目標實踐。下面先對電氣自動化工程的內(nèi)容與特點做出說明。
一、電氣自動化工程概述
(一)內(nèi)容電氣自動化工程包括電氣項目與自動化項目,前一個項目以電氣設備的安裝施工為主,通常與給排水、消防、空調暖通、土建、電力工程等密切關聯(lián)。后一個項目側重于調試、運行監(jiān)測,以及電氣控制系統(tǒng)的管理。前期應用時處于半自動控制水平,近年來隨著對物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算技術等新興智能化技術的綜合應用,已經(jīng)進入了全自動控制階段。由于不同的電氣自動化工程中的應用需求存在差異,實際操作中要求對電氣自動控制系統(tǒng)進行研發(fā)設計,專業(yè)性要求高、操作具有一定的復雜性。通常而言,此類工程內(nèi)容構成中涉及電氣設備、電力電纜、供配電系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)、系統(tǒng)程序存儲器、電源、編程器,以及各類電路等。由于電氣自動化工程在各行業(yè)獲得了廣泛應用,因而作為一種工程類型,在實踐時需要依據(jù)招投標→研發(fā)設計→采購→施工→試運行→收尾→維保等多個流程進行規(guī)范化操作。
(二)特點
目前,電氣自動化工程的特點十分鮮明,主要集中在技術融合度高、應用范圍廣、智能化應用三大方面。以技術融合度高為例,此類工程實施過程中,一般會用到機電一體化裝置、計算機控制技術、網(wǎng)絡信息控制技術、電力電子技術等,而且始終處于融合應用狀態(tài)。以應用范圍廣為例,在日常生活中的家居智能化管理、工業(yè)生活中的智能化生產(chǎn)中,均離不開此類工程。實踐中已經(jīng)推廣應用到了農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務業(yè)三大產(chǎn)業(yè)結構下的各行業(yè)諸領域。以智能化應用為例,在傳統(tǒng)的單片機基礎理論與工業(yè)PLC控制理論基礎上,增加了數(shù)據(jù)庫建設與信息化管理,而且應用大數(shù)據(jù)技術后建立了數(shù)據(jù)中心,可實現(xiàn)高度集成的一體化監(jiān)測管理。隨著對云計算技術的融合應用,部分工業(yè)企業(yè)中創(chuàng)建了虛擬數(shù)據(jù)中心,并且利用第三方云安全防護服務,推動了電氣自動化工程的云端化、智能化應用。
二、節(jié)能設計技術在電氣自動化工程中的應用原則
節(jié)能設計以綠色化理念為核心,配套設置有設計制度規(guī)范條例,評估考核指標,以及各類節(jié)能技術等,適用于高質量發(fā)展階段電氣自動化工程的綠色化轉型升級。從實踐經(jīng)驗看,應用時通常預設了安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟性等主要原則,分述如下:
(一)安全性原則在電氣自動化工程中應用節(jié)能設計技術,以原有系統(tǒng)為條件,首先要求保障其設計方案的安全性。具體而言,此類工程的生產(chǎn)建設中需要通過人的參與完成,工程投入運行后是為人而服務,在這種主體與客體的相互關聯(lián)狀態(tài)下,無論電氣工程發(fā)生故障,還是運維管理時因故障導致安全事故并引發(fā)人員傷亡,均會產(chǎn)生一系列后果,不利于社會和諧發(fā)展。因而,在生產(chǎn)建設與運維管理中,要求遵循安全性原則開展節(jié)能設計活動。
(二)環(huán)保性原則電氣自動化工程能耗大、功能不全、信息化水平低,是當前此類工程面臨的現(xiàn)實問題,要解決此類問題,并不能一蹴而就,也難于通過專項治理達到系統(tǒng)控制目標。我國提出生態(tài)文明思想、高質量發(fā)展主題、“雙碳”目標后,為其在深度層面提供了理論依據(jù),在廣度層面增強了推廣應用范圍,在精度層面制定了明確的國家立法與節(jié)能標準。在這種情況下,需要電氣自動化工程節(jié)能設計人員,緊扣環(huán)保大方向預設環(huán)保性原則,結合環(huán)境管理、材料質量、工藝技術等,落實該原則并實現(xiàn)降能耗、減碳排放量,以及防治污染的多重目標。
(三)經(jīng)濟性原則節(jié)能設計技術應用于電氣自動化工程時,如果節(jié)能設計方案的資源投入過大且存在應用效率較低,并不能在可承受范圍內(nèi)擴增可營利空間,就會出現(xiàn)得不償失的現(xiàn)象,這時此類工程的應用主體(包括企事業(yè)單位、社會化組織、個人等)往往選擇放棄其方案。因而,在實踐時,節(jié)能設計人員需要充分考慮設計時的經(jīng)濟性原則,包括方案實踐中的資源投入經(jīng)濟性,以及實踐后的應用經(jīng)濟性。從當前節(jié)能設計需求看,這種經(jīng)濟性原則涵蓋了經(jīng)濟效益、社會效益,以及生態(tài)效益,要求設計人員在該原則指導下,擴展經(jīng)濟性原則的應用范圍,并使節(jié)能設計方案促進綜合效益產(chǎn)出。
三、節(jié)能設計技術在電氣自動化工程中的具體應用
以某工業(yè)企業(yè)照明系統(tǒng)的節(jié)能設計為例,原方案如下:(1)功率密度值:8.35W/m;(2)桌面實測照度:155lx;(3)桌面照度維持值:無;(4)黑板實測照度:182lx;(5)黑板照度維持值:無;(6)100lx能耗量:5.39W/m/100lx。根據(jù)現(xiàn)行國家標準要求(如表1),不能達到節(jié)能要求,因此需要對其進行節(jié)能設計優(yōu)化,根據(jù)照度數(shù)據(jù)看,需要進行系統(tǒng)性優(yōu)化,包括配電系統(tǒng)、變壓器、應用效率、設備損耗等多項內(nèi)容。分述如表1。
(一)以配電系統(tǒng)優(yōu)化為例首先,在節(jié)能設計理念下,增強對配電系統(tǒng)的硬件與軟件優(yōu)化。以硬件優(yōu)化為例,在配電系統(tǒng)中加裝傳感器監(jiān)測、采集運行數(shù)據(jù)。同時,通過設置執(zhí)行器,使其執(zhí)行電氣自動化控制系統(tǒng)發(fā)布的命令。為了保障硬件的有效應用,把配電系統(tǒng)現(xiàn)用的信息管理平臺與電氣自動化控制平臺進行通信關聯(lián),具體操作時選擇光纖與無線網(wǎng)絡連接。從而形成以感知層→終端處理單元→傳輸層→安全訪問認證→存儲與應用層→應用管理層的智能架構,確保配電系統(tǒng)處于實時監(jiān)測與可控制狀態(tài)(如圖1)。需要說明的是,在導線選擇、通信導線選擇時,應遵循安全性原則
(二)以變壓器選取為例變壓器是該工業(yè)企業(yè)電氣自動化工程中的重要組成部分,通過它才能完成電力、電池、電流、電壓方面的轉換。從節(jié)能設計技術應用方面看,確定了硅鋼片、銅片類材料,可以較好地降低能耗。考慮到轉換器使用時,要擴大無人操作方式的智能化水平并減少其能耗,設計人員選擇了銅材料代替了原有材料。在變壓器接線方式方面,為了規(guī)避過度使用的問題,合理延長其使用壽命,設計人員對原有線路進行了接線優(yōu)化。另外,在數(shù)量與容量控制方面,結合該工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造與照明系統(tǒng)的全面應用最大負荷,預留了20%空間并將其分配至后續(xù)應用。由于該工業(yè)企業(yè)配置了兩臺變壓器,原來以獨立應用為主,節(jié)能設計時將其進行了關聯(lián)使用,可以保障高電力運行狀態(tài)下的安全穩(wěn)定性。另外,電壓不平衡的狀態(tài)下容易導致變壓器損壞,在增加額定電流均衡性的基礎上,為其配套設計了電壓管理方案,用于預防此類危害。
(三)以電能裝置優(yōu)選為例在該工業(yè)企業(yè)的電氣自動化工程中電能裝置均以具有自動化功能的裝置為主,為了提升其自動化水平,增強智能化運行效果。對其中的無功補償裝置、電阻器等進行了優(yōu)化,并且融合應用了有源濾波器,以此降低電能裝置運行過程中本身產(chǎn)生的電磁噪聲問題,以及來自強電系統(tǒng)的電磁干擾。分述如下:
1.以無功補償裝置為例,當出現(xiàn)無功功率時,會減小電氣自動化控制系統(tǒng)中的容量空間,從而引起內(nèi)部線路質變風險。節(jié)能設計人員根據(jù)最穩(wěn)定運行狀態(tài)目標,選擇了無功補償裝置,并在該目標下將其功率控制在0.9以上。為了使裝置電壓容量、諧波率與其裝置規(guī)格要求趨于一致,對其進行了并聯(lián)安裝。
2.以電阻器為例,在電氣自動化工程中會直接對能源損耗指數(shù)量化指標產(chǎn)生影響,為了降低其影響,設計人員根據(jù)其需求選擇了與該工業(yè)企業(yè)400kVA配電變壓器補償裝置運行記錄相適用的電阻器(如表2),減少了短路電流的發(fā)生率,而且在電阻器阻值控制控制方面,配套應用了低溫電阻材料,結合對橫截面與厚度的綜合分析,將阻值控制到適度范圍,預防因阻值過大造成的功率增加問題,從而起到了較好的能耗控制效果。
3.為了降低來自外部與裝置本身的電磁噪聲,節(jié)能設計人員為其增加了有源濾波器,將其配置到配電柜之后,不僅減少了電磁噪聲污染與干擾,也有效降低了因信號干擾對整個工程運行中的故障發(fā)生率。(四)以設備損耗控制為例該工業(yè)企業(yè)電氣自動化工程中應用節(jié)能設計時,引入了PLC控制理念,并且根據(jù)原有數(shù)據(jù)庫增加了對大數(shù)據(jù)技術的應用。形成了數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)清洗→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)提取→數(shù)據(jù)分析→生成數(shù)據(jù)報表→應用報表的數(shù)據(jù)處理流程,其中數(shù)據(jù)分析過程中,具有信息編碼、分類、存儲、更新功能,可以將分析后的數(shù)據(jù)存儲實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫。將傳感器安裝到照明設備后,可以對其損耗進行監(jiān)測與管理,較好的控制了損耗,延長了其使用壽命。根據(jù)系統(tǒng)節(jié)能計算結果看,與原方案比較,既減少了35%經(jīng)濟投入,其中對于LED、熒光燈、鎮(zhèn)流器、納燈的使用中,其綜合能耗降低到了原來的10%。
四、結語
總之,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中,電氣設備的使用數(shù)量較大,為了使其實現(xiàn)高效、安全應用,需要配套應用電氣自動化技術。但是,在實踐中發(fā)現(xiàn)電氣自動化工程應用時存在能源大、功能不全、信息控制水平低等實際問題。因而在新時期高質量發(fā)展階段需要增強節(jié)能設計技術的應用。通過以上初步分析可以看出,電氣自動化工程內(nèi)容多、特點鮮明,在此類工程中應用節(jié)能設計技術時,需要遵循安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟性原則。進入具體應用階段,則應根據(jù)實際的電氣自動化工程各系統(tǒng)的構成,精準分析其中存在的問題及可優(yōu)化條件,再結合上述原則選擇合理的節(jié)能設計技術,保證其節(jié)能優(yōu)化后的應用效果。
作者:程敏 單位:合力光橋智慧科技(北京)有限公司
建筑電氣設計研究3
1引言
隨著我國城市化建設戰(zhàn)略不斷推進,高層和超高層建筑日益增多,人們相對于日常生活需求及其品質要求越來越高。在建筑工程整個體系中,建筑電氣系統(tǒng)是核心技術之一,它主要包括建筑供配電,日常照明、動力設備、辦公和管理自動化等相關內(nèi)容。隨著建筑電氣系統(tǒng)的規(guī)模越來越大,結構也愈加復雜,各個子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系也愈加緊密,但也導致建筑電氣智能化的故障發(fā)生率相應增加。根據(jù)相關文獻表明,建筑電氣故障診斷技術已在機械、電力系統(tǒng)等領域發(fā)展較為成熟,但是在建筑電氣領域其智能化檢測系統(tǒng)的應用還處于萌芽階段,其主要是依靠人工來查找故障原因[1]。因此,在建筑電氣智能化領域中,對于如何利用現(xiàn)代信息技術來保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性提出了更高的要求。
2建筑電氣系統(tǒng)常見的故障
在現(xiàn)代建筑工程中,電氣系統(tǒng)是其重要的組成部分之一,在建筑電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,往往會對人們的生命財產(chǎn)安全造成較大的安全隱患,因而對建筑電氣智能化系統(tǒng)進行故障檢測工作非常必要。建筑電氣系統(tǒng)發(fā)生故障的原因有很多,例如:短路、斷路、接地、電子元件損壞等常見問題。在建筑電氣系統(tǒng)故障原因的種類中,電氣線路故障、防雷系統(tǒng)故障、電子元件故障、照明系統(tǒng)故障較為常見,若建筑物中其中一種或多種故障發(fā)生時,將會對建筑物內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全帶來威脅,因此,在對建筑中電氣系統(tǒng)進行故障檢測時,相關人員需要利用先進智能的故障檢測方法,進而保證建筑物電氣系統(tǒng)的整體安全,如電氣線路故障、防雷系統(tǒng)故障、電子元件故障和照明系統(tǒng)故障等各種檢測方法[2-3]。
2.1電氣系統(tǒng)故障的信號檢測方法在對建筑物的電氣系統(tǒng)進行故障檢測的過程中,采用信號檢測方法是通過對電氣系統(tǒng)的時域和頻域等特征進行具體故障分析的方法。建筑電氣系統(tǒng)故障采用信號檢測的方法時,不需對其建立數(shù)學模型,這樣可以降低故障檢測的復雜程度,但是,在減少工作人員的工作難度時,電氣系統(tǒng)故障信號檢測方法的檢測精準度也相應降低,因而建筑電氣系統(tǒng)故障信號檢測方法多數(shù)用于電氣系統(tǒng)的前期判斷,或是較為常見的電氣系統(tǒng)故障中,其本質是通過信號的模態(tài)和小波變換法進行故障檢測。
2.2電氣系統(tǒng)故障的解析模型檢測方法在對建筑物的電氣系統(tǒng)進行故障檢測的過程中,采用解析模型的檢測方法是對電氣系統(tǒng)建立數(shù)學模型進行故障檢測的。建筑電氣系統(tǒng)故障檢測采用解析模型的檢測方法可以有效對電氣系統(tǒng)中的未知故障進行檢測,并且其故障敏感性較高,但是解析模型的檢測方法需要建立數(shù)學模型才能對電氣系統(tǒng)進行故障檢測,這使得解析模型的故障檢測方法局限性較高。因此,在建筑電氣系統(tǒng)故障檢測中采用解析模型的檢測方法,其本質是利用參數(shù)估計、狀態(tài)估計、空間等價的方法進行故障的檢測。
2.3基于知識的電氣系統(tǒng)故障檢測方法在對建筑物的電氣系統(tǒng)進行故障檢測的過程中,采用基于知識的電氣系統(tǒng)故障檢測方法是目前先進的檢測方法,它是根據(jù)相關權威專家的實踐經(jīng)驗,使用知識系統(tǒng)不斷更新故障檢測庫的手段,并且此檢測方法具備不斷學習功能,因此能進一步提高電氣系統(tǒng)故障檢測準確性,推動建筑電氣智能化系統(tǒng)的不斷發(fā)展。
3建筑電氣系統(tǒng)的應用
3.1建筑電氣仿真平臺故障診斷原理建筑電氣系統(tǒng)的故障檢測本質是根據(jù)故障集的映射,包括故障發(fā)生時征兆的提取和故障狀態(tài)的識別,由于建筑電氣故障發(fā)生的種類較多,且具有不確定性較大,因而以建筑電氣系統(tǒng)故障仿真平臺為基礎,對建筑電氣系統(tǒng)中常見的故障原因進行分析研究。例如:接地系統(tǒng)故障、絕緣系統(tǒng)故障、配電系統(tǒng)故障等,依照各種故障的檢測目的,進而選取最佳工作狀態(tài)的信號(電壓、電流或電阻)進行檢測,之后在配電線關鍵回路安裝傳感器,利用先進信息技術手段進行數(shù)據(jù)采集,對電氣系統(tǒng)的故障信號進行記錄,收集故障特征信號并進行信息處理,再將處理后的數(shù)據(jù)傳輸故障檢測算法,通過檢測手段后輸出故障類型和故障具體位置,并提示報警信息,進而提出相應問題的具體解決措施。
3.2建筑電氣工程施工管理在進行建筑電氣工程的施工過程中,必須將相關人員的生命安全放在第一位,以預防為主,并針對其制定一套有效的安全措施,同時對施工人員進行安全技術培訓,并保證各個相應的技術崗位持證上崗,且派遣專業(yè)人員進行現(xiàn)場監(jiān)督指導工作。另外,需要制定用電安全技術的特定編制,建立相應的技術檔案,在向專業(yè)電工及各類用電人員進行相應培訓時,應向其介紹安全用電技術的示意圖和注意事項,并在資料上履行簽字手續(xù),保證建筑電氣系統(tǒng)的安全性,禁止出現(xiàn)非專業(yè)人員隨意施工的現(xiàn)象,盡量避免建筑電氣安全事故的發(fā)生。
3.3電氣工程事故檢測在建筑電氣工程中,利用先進的智能化技術,可以保證設備的誤差最小,傳統(tǒng)都是采用人工方式進行電氣系統(tǒng)檢測的,不僅大量浪費了人力資源,還造成了大量的材料浪費,且檢查的精準性較低,留下了一定的安全隱患。在建筑電氣系統(tǒng)的日常故障維修中,由于相關技術人員的專業(yè)水平較低且實踐經(jīng)驗不足,導致檢測結果的準確性受到影響,嚴重時甚至危害人們的生命安全。建筑電氣系統(tǒng)增添智能化技術非常重要,可以提高故障檢測的精準性,且計算機系統(tǒng)可以用于程序處理,因此,應將建筑電氣系統(tǒng)智能化技術作為基礎,在電氣工程的實際工作狀態(tài)與設定狀態(tài)不相符時,自動啟動報警裝置,及時向相關人員傳遞警報信息,便于能及時解決相應問題。此外,建筑電氣智能化技術不僅可以用于故障檢測,還可以將其數(shù)據(jù)傳輸至計算機系統(tǒng)上進行具體分析,為電氣系統(tǒng)提供保證。
3.4施工控制智能化建筑電氣系統(tǒng)施工過程中,需要將施工進度、風險管理、施工質量融入電氣系統(tǒng)中,主要通過以下幾點進行開展:①在進行施工前,應先對工程的實際情況進行調查研究,保證工程布控的合理性,并以此為基礎建立相應的機制;②對電氣系統(tǒng)設備進行安裝、調試,保證工作的順利進行;③對其進行技術驗收時,要嚴格依照相應安全等級進行驗收,保證電氣系統(tǒng)施工的質量;④對配電箱、發(fā)電機、變壓器等重點設備進行相應控制,并制定具體的施工時間,之后對其進行微調修繕。此外,電氣工程的施工規(guī)模較大,施工中不可避免出現(xiàn)突變,進而需要智能技術以計算機系統(tǒng)為基礎進行分析,盡可能避免電氣系統(tǒng)故障的發(fā)生。
3.5電氣智能化布線在建筑電氣工程的施工中,為了進一步提高安全防護等系統(tǒng)的工作效果,保證各個系統(tǒng)的有序進行,進而在電氣系統(tǒng)的施工中更加關注電氣布線施工,為電氣設備智能化提供技術支持。為了保證此效果的實現(xiàn),電氣布線應按照定位-開槽布線-封槽的順序進行,且相關施工人員需要嚴格按照施工方案內(nèi)容進行暗盒標記,保證標記點與開關插座的差距不能超過10mm。施工結束后,相關人員需要嚴格檢查線路是否出現(xiàn)斷路現(xiàn)象,若出現(xiàn)斷路現(xiàn)象及時解決,保證電氣系統(tǒng)的工作性能。
4建筑電氣故障檢測發(fā)展前景
4.1電氣系統(tǒng)故障檢測研究目前,我國建筑電氣系統(tǒng)故障檢測還處于初步發(fā)展階段,建筑電氣系統(tǒng)故障檢測研究方法尚未成熟。相對于新的故障檢測方法研究,例如:基于人工智能的方法解決電氣故障的研究仍具有很大的開發(fā)潛力,進而研究出有效的、高效的、可靠的故障檢測方法,并應用于實際案例中。例如:深度殘差收縮網(wǎng)絡的應用,它將軟閾值轉化為非線性層而引入到深度殘差網(wǎng)絡結構中,由于電氣故障種類較多,此方法能有效提取故障的特征值,提高電氣系統(tǒng)故障檢測的準確率。
4.2電氣系統(tǒng)新型故障檢測方法研究目前,我國屬于大數(shù)據(jù)發(fā)展階段,電氣系統(tǒng)故障采用多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術應用愈加廣泛,可以有效的提高電氣故障的精準度。多模態(tài)數(shù)據(jù)融合描述了跨不同模式來自多個渠道的各種數(shù)據(jù)的過程,主要是為了產(chǎn)生更多可用的信息。在建筑電氣系統(tǒng)故障時,某些狀態(tài)會發(fā)生相應改變,這是通過利用傳感器探測設備,從電氣系統(tǒng)中提取某些特征信息,并將其進行融合傳輸至系統(tǒng)中心,之后信息融合中心對各種特征信息進行分析處理,最終做出故障決策。
4.3建筑電氣系統(tǒng)故障檢測的實際應用我國電氣系統(tǒng)故障檢測的實際應用還不成熟,現(xiàn)有多數(shù)檢測方法是利用模擬數(shù)據(jù)或試驗數(shù)據(jù)進行檢測的,且人工智能算法的檢測方法的應用僅限于局部構件,如洗衣機等小型設備,距離整體人工智能化仍具有一段距離。此外,電氣系統(tǒng)多種故障可能出現(xiàn)同時發(fā)生的現(xiàn)象,即使發(fā)生率較低,如若發(fā)生將會產(chǎn)生非常嚴重的后果,因此,相關人員應重視此類問題。目前已知的特征信息很難應用到實際工程中,且在實際應用中具有一定的局限性,如計算量較大、故障類型較多等問題,因而如何將模擬數(shù)據(jù)應用到實際工程是一個重要的研究方向。
4.4電氣系統(tǒng)檢測參數(shù)調整建筑電氣系統(tǒng)故障檢測采用解析模型的方法時,通過對已建立的模型進行參數(shù)調整并優(yōu)化,進而保證所得數(shù)據(jù)的最優(yōu)性,但目前仍缺乏可靠的方法來調整模型參數(shù),并且模型在電氣系統(tǒng)故障檢測中是否具有接受能力尚未了解。在電氣系統(tǒng)建立精準的數(shù)學模型較為困難,且參數(shù)種類較為復雜,因而對建筑電氣系統(tǒng)故障的數(shù)學模型及參數(shù)優(yōu)化開發(fā)是一個重要發(fā)展方向。
4.5建筑電氣故障數(shù)據(jù)完善在建筑電氣系統(tǒng)故障的檢測中,對故障信息數(shù)據(jù)的收集及測試較為困難,局限性較大,并且相應特征信息不能全覆蓋,在已有的故障特征信息中,可能會出現(xiàn)重復信息,無法區(qū)分其數(shù)據(jù)的優(yōu)越性。因此,解決外界環(huán)境溫度、濕度等會完善相應數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)收集時也會較為煩瑣,進而完善數(shù)據(jù)系統(tǒng)以便于電氣系統(tǒng)故障的檢測也是一個重要課題。
5結語
綜上所述,建筑電氣系統(tǒng)故障的檢測方法未來將以智能技術為主,但目前仍處于起步階段。本文通過對信號檢測、解析模型和基于知識檢測方法進行研究,相應介紹其相對的優(yōu)點及其局限性,最后概述了建筑電氣系統(tǒng)故障檢測方法的未來前景,是一種較為長遠的規(guī)劃,符合當代社會的發(fā)展需求,進一步推動建筑智能化的發(fā)展,提高建筑物的科學性。
參考文獻
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作者:崔小飛 羅磊 白青松 單位:中國建筑第二工程局有限公司