电气工程及其自动化技术在机械工程中的应用

引言

在制造业转型升级的时代浪潮下，机械工程作为工业发展的基石，亟需先进技术驱动革新。电气工程及其自动化技术凭借精准控制、智能决策与自动化运行等优势，成为机械工程实现高效生产与技术突破的关键力量。从汽车制造的自动化生产线，到电网调度的智能控制系统，该技术已广泛渗透于机械工程各环节。

一、电气工程及其自动化技术在机械工程中的重要性

1.1 提高生产效率与质量

电气工程及其自动化技术通过自动化生产线与精准控制机制，显著提升机械工程的生产效率与产品质量。在汽车制造行业，自动化生产线的应用实现了从零部件加工到整车装配的全流程自动化。自动化检测系统可实时监测生产过程中的关键参数，如机械加工中的尺寸精度、表面粗糙度等。

1.2 增强安全性与可靠性

该技术通过智能监测与故障预警功能，大幅增强机械工程设备的安全性与可靠性。在大型矿山机械领域，如矿用挖掘机、带式输送机等设备，安装的电气自动化监测系统可实时采集设备运行状态数据，包括电机温度、轴承振动、液压系统压力等。当监测到某参数超出正常范围时，系统立即发出预警，并自动采取降速、停机等保护措施。在电力系统相关机械工程中，如变电站的断路器、隔离开关等设备，自动化控制技术实现了远程操作与状态监测，工作人员无需在危险环境下进行手动操作，降低了触电、电弧灼伤等安全风险，同时通过对设备状态的实时分析，提前预判潜在故障，提高了电力系统运行的可靠性，保障了供电稳定性。

1.3 降低生产成本

电气工程及其自动化技术从人力与资源管理两方面有效降低机械工程生产成本。在人力成本方面，自动化设备的应用减少了对大量人工的依赖。在资源成本方面，自动化技术可实现能源与原材料的精准利用。以金属切削加工为例，数控车床的自动进给系统根据加工工艺要求，精确控制刀具进给速度与切削深度，减少因过度切削导致的原材料浪费，材料利用率提高 15%-20% 。智能能源管理系统可根据设备负载情况自动调节电机功率，降低能源消耗，某机械制造企业应用该系统后，年度电费支出降低 18% ，有效控制了生产成本。

二、电气工程及其自动化技术在机械工程中的具体应用

2.1 柔性自动化技术

柔性自动化技术的特点决定了柔性自动化技术能够满足机械行业生产的多变生产方式的柔性化。柔性自动化技术主要是利用PLC 可编程序控制器以及模块化系统，进行生产方式的灵活改变及工艺改变，实现生产流水线柔性化的目的。在3C 电子产品生产方面，产品的更新换代加快，电子产品的型号多种多样，传统的生产线根本无法适应电子产品的生产节奏需要不断更改的生产方式，但是经过柔性自动化生产线的改变，只要根据3C 电子产品的型号，仅仅调节 PLC 程序，便可以迅速改变机械臂的抓取途径、组装顺序以及检测设置等内容。

2.2 智能自动化技术

智能自动化技术结合人工智能、大数据等先进技术给机械工程带来智能化革命。机械工程智能化在机械智能故障诊断领域，应用以机器学习算法为代表的智能诊断技术，对设备工作状态下的振动、电流、温度等大数据信息自动分析诊断设备的故障类型及故

障地点。机械工程的生产智能化方面，利用智能自动化技术，根据实时化的设备生产大数据分析和市场销售预测，进行生产及设备的自动化调参。

2.3 集成自动化技术

集成自动化技术旨在使机械工程中的各个系统能实现高度集成化的通信与协调工作。在汽车整车领域，集成自动化系统实现对汽车整车厂四大工艺车间即冲压车间、焊接车间、涂装车间及总装车间工艺设备以及控制系统的集成，利用工业以太网及行业标准通信协议，共享数据及下达指令。在大型港口机械领域，集成自动化系统可以将港口系统中的岸边集装箱起重机、堆场龙门起重机、AGV 等设备集成在一起，从而达到集装箱装卸运输至堆场存储等整个业务环节的自动化调度，提升整体港口作业效率，降低人工调度的误差可能性。

2.4 在电网调度与变电站中的应用

在电力系统调度环节，应用电力工程自动化的相关技术创建自动化电力系统调度控制系统，对电力系统的运行状况进行即时的监控与调度运行。自动化电力系统调度控制系统借助对电力系统各个节点电力电压、电流、功率等信息的即时采集，借助于高级应用分析软件对电力潮流开展分析计算，安全校验以及负荷预测分析，供电力系统的调度人员依据这些信息进行科学的决策分析；当电力系统突发故障时，电力系统自动化控制系统能够对电力系统的突发性故障点进行即时的定位处理，并对电力系统的故障区域进行自动隔离处理，对没有发生故障的区域进行恢复送电工作，电力系统最小化故障停电的区域与停电时间。

三、电气工程及其自动化技术在机械工程应用中存在的问题和策略

当前该技术应用存在技术集成难、专业人才缺、成本高昂及网络安全隐患等问题。不同品牌设备通信协议不兼容，系统集成易出现数据传输障碍；机械工程对复合型人才需求大，但高校培养与企业需求脱节，人才供给不足；自动化设备采购、维护成本高，中小企业难以承担；同时，自动化系统面临网络攻击风险，威胁生产安全。可采取对应策略。加强产学研合作，研发统一通信标准与接口，提升技术集成度；高校优化课程，企业建立培训体系，联合培养专业人才。企业合理选型设备，引入融资租赁模式降低采购成本，利用预测性维护减少运维开支；制定网络安全规范，研发加密、入侵检测技术，强化系统防护，推动技术在机械工程领域更好应用。

结语

电气工程及其自动化技术在机械工程领域发挥着关键作用，显著提升了生产效能与产品质量。通过柔性自动化技术，机械制造可快速适应产品型号变化，提高生产灵活性；智能自动化技术借助人工智能实现设备故障预测与生产优化。集成自动化技术则打通各生产环节，实现协同运作。在电网调度与变电站中，自动化技术实现了系统的实时监测与远程控制。但该技术在应用中也面临技术集成难度大、专业人才短缺、成本较高等问题，需通过技术创新、人才培养等策略加以解决，以推动机械工程行业持续发展。

参考文献

[1]伊大宝.电气工程及其自动化在机械工程中的应用分析[J].化纤与纺织技术,2023,52(03):119-121.

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