工程实践 电气工程及其自动化.docx
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工程实践电气工程及其自动化
目录
前言1
1.实习目标2
2.工程实践主要内容3
2.1国家电网郑州柳林集控中心3
2.1.1柳林集控中心概况3
2.1.2柳林集控中心参观过程3
2.1.3主要构成及设备工作原理高压输变部分4
2.1.4国家电网郑州柳林集控中心管理制度5
2.2郑州新力电力有限公司6
2.2.1郑州新力电力有限公司概况6
2.2.2电厂生产流程6
2.3郑州宏业纺织有限公司8
2.4校内工程实践10
2.4.1开发板简介10
2.4.2电路板的手工焊接技术概述手工焊接技术过程10
2.4.3贴片元件焊接方法11
2.4.4开发板使用说明12
3.实习体会12
3.1对实习教学工作的建议与意见12
3.2在本次实习中的收获与体会13
3.2.1柳林集控中心参观体会13
3.2.2郑州新力电力有限公司参观体会13
3.2.3郑州宏业纺织有限公司参观体会13
3.2.4STC开发板焊接与程序调试体会14
3.3致谢14
前言
2012年12月17日到2012年12月28日，我们电气09级两个班的全体学生在指导老师的带领下进行了为期两周的工程实践。
校外工程实践中，我们参观了三家单位，分别是国家电网郑州柳林集控中心、郑州新力电力有限公司和郑州宏业纺织有限公司。
校内工程实践中，我们四人一组亲手焊接一个51单片机开发板并进行板上程序的调试。
本报告就在以上几家单位的实习情况，做了简单的总结汇报，包括企业概况，企业的工艺过程、主要设备的结构、性能和工作原理；这些设备的使用及操作情况；企业的生产组织管理体系等。
并对本次实习的收获与体会做了总结。
1.实习目标
生产实习是根据教学计划规定，在学生完成必要的专业课之后，安排的实践环节。
通过生产实习，加强教学与生产、理论与实际的联系，使学生对专业知识有初步了解，巩固已学基础知识。
通过生产实习，使学生对我国现代工业的自动化现状有个概略的了解。
通过生产实习，加强学生的劳动观念、实践观念，为毕业后走向工作岗位和进一步的学习奠定基础。
（一）实习以观看为主，虚心向工人学习，同时努力培养独立分析问题和解决问题的能力。
（二）在深入了解工厂的生产工艺流程，技术条件和操作方法基础上，深入地了解工厂的自动化过程。
（三）了解主要生产设备（或生产线）的技术性能、操作方法及日常维修，同时了解工厂的计划管理、生产组织和安全生产知识。
（四）一般了解企业发展、生产规模、组织管理情况
（五）了解发电厂的设备状况，工作原理，技术情况。
（六）了解变电站、工厂供配电系统的原理。
（七）了解生产设备的原理和技术性能，以及在生产过程中的作用。
设备的维护和维修情况。
（八）了解企业中，网络技术等先进技术的应用情况。
2.工程实践主要内容
2.1国家电网郑州柳林集控中心
2.1.1柳林集控中心概况
国家电网郑州柳林集控中心始建于1986年，为220KV等级的变电站,负责为郑州东北部地区供配电，供电区域约为郑州市的1/4。
变电站电压分为三个等级，分别为220KV、110KV、10KV。
目前工作人员有20余人，以中青年为主。
柳林变电站主要是把220KV的高压经过变压器变换为110KV，再变为10KV的电压，以便于向周边送电。
220KV侧采用3/2断路器接线，正常运行时，两组母线同时运行，任一母线故障或任一断路器检修都不会影响到电源的输送，具有较高的供电可靠性和灵活性，但该主接线方式采用的断路器较多，投资较大。
为了增加运行的灵活性，减少220kv断路器的频繁操作以及厂用电安全运行，在机组出口处还加装了一台瑞士ABB公司生产的SF6出口断路器。
2.1.2柳林集控中心参观过程
我们电气09级两个班级兵分两路同时参观了变电站，我们1班首先到了楼上参观了控制室。
在进入站区之前，我们首先了解了高压电的安全距离：
10kV电压等级以下的为0.7米；35kV为1米；220kV为3.5米；500kV为5米。
工程师严格要求我们要远离电气设备，不准乱碰乱摸，要注意安全。
柳林变电站采用的是双母供电和单母分段带旁母供电方式。
柳林变电站主要电气设备：
主变压器：
220KV级油寖式压变压器；并联电容器：
分为并联电容器A组、并联电容器B组、并联电容器C组、中性点并联电容器；隔离开关；接地刀闸；避雷器；互感器。
10KV保护小室:
主要有保护装置以及各种装置柜,如继电保护试验电源屏、故障录波装置柜、监控装置低抗测量等。
主控室：
包括微机监控系统、电力系统通信系统、变电站管理系统。
柳林变的主控室有六台计算机组成：
视频视频监控系统机、故障录波系统、监控后台2、监控后台1、五防系统，以上的都是由我国电气业较先进的南瑞集团的产品，可以说都是国内最先进的技术。
在主控室里对整个变电站的运行进行监视，通过计算机技术对故障进行预警、分析、排除，控制及安全操作闭锁，显示和制表打印，时间顺序记录，事故追忆，信息的远传，运行、操作、事故处理指导，人机联系，运行的技术管理，自诊断、自恢复和自动切换。
2.1.3主要构成及设备工作原理高压输变部分
高压输变部分:
集控中心内部采用双母线分段带旁母的运行方式，通过母联旁路开关控制母线段的连接与分离，从而大大提高了网络的灵活性，同时给检修提供了方便。
在母线上我们看到鸟笼状的即为阻波器，用于防止高压电网上的非工频电压进入枢纽变电部分，但拦截下来的信号可以作为继电保护的信号来用，就是我们常说的由载波通信来实现的继电保护。
该集控中心主要接入由石府变电站等提供的220KV电压等级的电能，执行的核心任务是将220KV电压等级的电能转化为10KV电压等级的电能。
该集控中心现行通过两台容量为18000KVA的主变压器将220KV的电压等级转化为110KV和10KV电压等级的电能。
在参观的过程中，我们不难发现变压器下方有放有鹅卵石的池子，主要是为了预防变压器过热而燃烧时及时放出变压器内部的油，变压器下方放有鹅卵石的池子有效地防止了燃烧的持续进行。
继电保护部分:
该集控中心的所有继电保护信号有控制楼二楼的电缆层连接到三楼的继电室，通过网络实现智能控制。
对110KV线路实现零序保护和距离保护。
220KV的母线主要采用纵差保护和纵联距离保护。
避雷系统：
为了确保电力系统的持续稳定运行，避雷处理十分关键的一部分。
在集控中心我们不难发现不仅对集控中心内部用避雷针进行保护，同时在输电线路上方架设的避雷线，确保线路上的雷击信号不进入集控中心，同时有效防止集控中心内部的所有设备免受雷击影响
主变压器：
国家电网郑州柳林集控中心采用两台主变压器，还有一台为备用变压器。
变压器是变电站的核心设备。
国家电网郑州柳林集控中心所用变压器为三绕组油浸式降压变压器。
电压等级为220KV/110KV/10KV。
220KV电压由母线接过来经变压器变压为110KV和10KV送往下一级变电站。
接线方式为YNyn0d11型。
油浸式变压器由于防火的需要，具有体积大、成本低、维修简单、散热好、过负荷能力强、适应环境广泛的特点。
2.1.4国家电网郑州柳林集控中心管理制度
安全管理：
认真贯彻“安全第一、预防为主”方针。
运行管理：
采用岗位责任制，设有电气负责人和变电站站长，每日都有值长和副值长，并有交接班制度。
设备管理制度：
有设备缺陷管理制度、设备定期切换和维护制度、设备验收投运制度。
2.2郑州新力电力有限公司
2.2.1郑州新力电力有限公司概况
新力电力有限公司成立于1992年1月，位于郑州市西部，目前已有5台20MW供热机组运营，是一座具有百万千瓦装机容量的环保型发电企业。
2.2.2电厂的生产流程
每一个进入电厂的人都必须进行安全培训，安全以预防为主，进入电厂必须带安全帽，袖口扎紧，不准随意跨越管道、触碰开关设备等。
在经过一些安全培训后，我们进入新力电厂开始了参观实习。
首先，电厂的师傅给我们介绍了电厂的构成及大致生产过程。
电厂主要由三大系统：
燃烧系统、汽水系统、电气系统构成，除此之外还有化学车间等三个辅助车间。
发电厂的生产过程实质上是能量形态的转换过程，首先原煤的化学能经过燃烧转变为热能，这个过程在蒸汽锅炉的燃烧室内完成；再是热能转变为机械能，这个过程在蒸汽机完成；最后通过发电机将机械能转变成电能。
燃烧系统：
燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、烽烟、灰渣等环节组成，这一步将实现化学能到内能的转换。
新力电厂的原料就是原煤，在机组全开状态下每天消耗近一万吨原煤。
原煤一般用火车运送到发电厂，然后由火车到锅炉的运输完全由输煤皮带完成，共需九条输煤皮带。
首先原煤由输煤皮带输送到储煤罐，每个储煤罐可以容纳一万吨原煤，电厂共九个储煤罐，大概可供全负荷状态下的电厂一周使用。
由于原煤在锅炉燃烧室内只停留大约三秒钟，为了使煤炭充分燃烧，需要将原煤磨成煤粉，使其能与空气充分接触。
所以在进入燃烧室前，原煤将先送到磨煤机磨成煤粉，然后储存在锅炉的煤粉仓中准备送入锅炉燃烧室燃烧。
当遇到原煤潮湿的情况时，还需要通过引入热风来将煤干燥后研磨。
煤粉与送风机送入的空气混合后经燃烧器喷入炉膛内燃烧，加热冷却壁中的低温水形成蒸汽，至此原煤的化学能转化为水蒸汽的内能。
为了防止炉膛内高温的烟气泄出造成伤害和浪费，引风机需要快速排出炉内烟气，使锅炉燃烧室始终处于负压燃烧状态，即炉内气压低于大气压，防止炉内火焰喷出。
燃烧形成的高温烟气，经除尘器出去大部分的灰尘，再经引风机送入烟囱，排向天空。
被除尘器收集的细灰被排入冲灰沟，燃烧中因结焦形成的大块炉渣，下落到锅炉底部的渣斗内，经过碎渣机破碎后也排入冲灰沟，细灰和碎炉渣在浆化后通过冲灰管道排往储灰场。
汽水系统：
火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道等组成，能量转化中的内能转化为机械能就在这一步完成。
新力电厂用的是自然循环锅炉，可以利用饱和蒸汽的压力自行进行工作循环而不用借助外力。
水由燃烧室加热沸腾变为水和蒸汽混合物进入锅炉顶部的汽包中，而汽包中的低温水则通过下降管进入炉内水冷壁，形成自然工作循环。
汽包中的蒸汽通过管道通入汽轮机，汽轮机是一个有多达32个叶轮组成的二三十米长的庞然大物。
在电厂汽水系统中，蒸汽不能在汽轮机中液化，所以锅炉内气压可以达到13.7MPa，蒸汽温度高达400度以上。
高温高压的蒸汽通过管道喷入汽轮机后由于气压降低体积膨胀，变为过热蒸汽，即不含水的蒸汽，同时对外做功。
在蒸汽膨胀过程中，蒸汽本身的内能推动汽轮机的叶轮做功，使叶轮转动，同时带动与汽轮机相连的发电机转动，蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能。
从汽轮机出来的蒸汽失去了大部分的内能，但依然有很高的温度，为了节约能源，需要将其回收循环利用。
从汽轮机出来的蒸汽进入凝汽器被冷却塔送出的冷却水冷却，使蒸汽重新化为水，水进入化学车间除氧后经过逐级加热后经再次进入锅炉加以利用。
在汽水循环过程中总难免有汽、水泄漏等损失，为维持汽水循环的正常进行，必须不断地向系统补充经过化学处理的软化水，这些补给水一般补入除氧器或凝汽器中，即是补水系统。
电气部分：
发电厂的电气系统,包括发电机、厂用电系统、升压变电所和开关站等。
这部分设备将最终完成机械能到电能的转换，并将电能送入电网。
发电机是将机械能转换成电能的机器，它由汽轮机带动转动，利用切割磁力线感应原理,将机械能转化为电能。
由于电网的交流电频率是50Hz，故汽轮机与发电机转速为3000r/min。
新力电厂发电机组的机端额定电压为15.75kV，发电机发出的电能，其中一小部分由厂用变压器降低至6kV后,经厂用配电装置由电缆供给水泵,送风机,磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电,称为厂用电；其余大部分电能，由主变压器升压至220kV后，经高压配电装置，输电线路送入电网。
新力电厂的主变压器并入电网有两种方式，一种是直接并入电网，简单但系统可靠性较低，还有一种方式是先并入母线后再接入电网，与前一种方式相比更可靠。
电厂通过开关站向电网输电，它是电厂与电网相连的借口部位。
开关站内有SF6断路器、电压互感器、电流互感器、母线装置、避雷针和其他相关构件组成。
经过以上三大流程，就完成了蒸汽的热能转换为机械能、电能、以及锅炉给水供应的过程。
因此火力发电厂是由炉、机、电三大部分和各自相应的辅助设备及系统组成的复杂的能源转换的动力厂。
2.3郑州宏业纺织有限公司
郑州宏业纺织有限公司成立于2006年8月,位于新郑市龙湖镇双湖大道，占地433亩，是在整体收购河南嵩岳集团郑州豫丰纺织有限公司的基础上建立的现代化、高标准、规模庞大，集棉纺针纺织品的设计、制造、销售等为一体的大型港资纺织企业，总纺纱规模30多万锭，员工计划2500多人。
郑州宏业纺织有限公司使用国内最先进的纺织设备，其关键及精密设备、纺纱设备全部从世界一流的瑞士立达公司、德国赐来福公司进口。
在设备管理上采用国内外最先进的生产网络管理系统，能实现全方位的设备实时监控和信息共享，保证了产品的质量和设备的效用最大化。
目前在我国纺织机械工业中，单体设备控制的自动化程度已相对比较成熟，可编程控制器变频器，伺服电机高速无刷伺服电机、人机界面、自动化仪表等产品已被广泛应用，能够满足独立工艺设备的控制需求，如以细纱机为例，由于这些产品的应用，操作工人可以通过人机界面对设备工艺参数进行设置，可编程控制器根据预设的参数以及外部传感器户内电流传感器信号控制变频器、伺服电机完成细纱工艺过程,包括了实现需要的锭速曲线以及自动集体落纱等等工艺要求。
但是单机自动化这对于纺织厂的生产及管理是远远不够的。
要提高生产效率，必须协调好各种设备及人员，而目前的状况是虽然单机设备有较高的自动化程度，但工厂综合自动化程度往往都很低，各个工序之间、设备之间包括操作员之间不能相互协调，成为信息孤岛，造成资源的浪费和生产管理的缺失。
随着我国纺织工业持续快速的发展，纺织机械工业将以信息技术为主导，以智能化生产为主要特征进入网络化控制，带来人力成本的节约，生产管理效率和产品品质的提高，通过对设备运行状况的监控和统计也可大大提高设备的开机率，从而提高企业的竞争力。
现场总线串行通讯：
串行通讯是现场总线的物理子集。
一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。
串行接口一般包括RS232/422/485，其技术简单成熟，性能可靠，价格低廉，所要求的软硬件环境或条件都很低，广泛应用于计算机及自动化控制相关领域。
低成本是串行通讯方式的优势，但他也存在数据传输效率低，较易受外部干扰影响等问题，多用于通讯数据量不大，实时控制要求较低的场合。
现场总线：
现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、多结点的数字通信技术。
现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。
它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化要求。
2.4校内工程实践
2.4.1开发板简介
此开发板是STC单片机开发板，可以完成LED流水灯、数码管动静态显示、矩阵键盘、独立按键、蜂鸣器、继电器、DS1302时钟、DS18B20温度测试、IC通信、串口通信等实验。
另外有液晶1602、液晶12864、外部扩展小模块扩展插槽。
并且引出了所有的I/O口，可以方便的进行系统扩展设计。
2.4.2电路板的手工焊接技术概述手工焊接技术过程
焊接是使金属连接的一种方法,它利用加热手段，在两种金属的接触面，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。
利用焊接的方法进行连接而形成的接点叫焊点。
焊料为易熔金属，手工焊接所使用的焊料为锡铅合金。
具有熔点低、机械强度高、表面张力小和抗氧化能力强等优点
2.4.3贴片元件焊接方法
随着科技的发展，电子产品微型化就要求电子元器件微型化，就逐步出现了贴片元器件。
贴片元器件在电子产品中的比例不断增长，超过38%，所以我们有必要了解和掌握贴片技术的焊接方法。
1、点胶，元件放平，否则脚少元件（比如贴片电阻）热涨冷缩，会把电阻的一头拉断，很难发现。
1）使用贴片红胶固定元件
2）把松香调稀固定元件，成本低
2、管脚少的元件点焊：
需要用比较尖的烙铁头对着每个引脚焊接。
3、管脚多的元件（比如芯片）拖焊：
1）目视将芯片的引脚和焊盘精确对准，目视难分辨时还可以放到放大镜下观察有没有对准。
电烙铁上少量焊锡并定位芯片（不用考虑引脚粘连问题），定为两个点即可（注意：
不是相邻的两个引脚）。
2）将脱脂棉团成若干小团，大小比IC的体积略小。
如果比芯片大了焊接的时候棉团会碍事。
3）用毛刷将适量的松香水涂于引脚或线路板上，并将一个酒精棉球放于芯片上，使棉球与芯片的表面充分接触以利于芯片散热。
4）适当倾斜线路板。
在芯片引脚未固定那边，用电烙铁拉动焊锡球沿芯片的引脚从上到下慢慢滚下，同时用镊子轻轻按酒精棉球，让芯片的核心保持散热；滚到头的时候将电烙铁提起，不让焊锡球粘到周围的焊盘上。
5）把线路板弄干净。
6）放到放大镜下观察有没有虚焊和粘焊的，可以用镊子拨动引脚看有没有松动的。
其实熟练此方法后，焊接效果不亚于机器！
2.4.4开发板使用说明
开发板使用的是电脑USB直接供电，因为电脑USB口输出的是标准的5V电压，刚好符合单片机工作的要求，但是应当注意电脑USB接口最大带负载能力只有500mA，所以单片机外接负载时千万不要超过500mA，以免烧坏电脑主板。
3.实习体会
3.1对实习教学工作的建议与意见
通过本次实习，我对我校实习教学工作的建议与意见有以下几条：
1.加强实习期间纪律督察。
部分学生有缺课不到现象；
2.补充实习内容讲解环节。
实习过程有很多人没有听清楚或没有听懂讲解内容；
3.增加参观时间。
感觉这次实习参观时间太短了，不能很好的理解掌握。
4.参观前多通过多媒体给我们预先展示电气部件的图片及名称参数，这样我们参观前能做好充分的准备。
3.2在本次实习中的收获与体会
3.2.1柳林集控中心参观体会
此次实习从各个方面介绍了电气安全，电气设备的生产开发和投放市场，在此次实习过程中老师和专业人员的讲解由浅入深、面面俱到，使我们对电气设备产生了浓厚的兴趣和积极的学习氛围，使我们学到的课本知识能够在实践中很好的有所反映，使理论知识在实践中找到发挥的场所。
我们在实习中了解到了电气设备组成及运行过程，使我开阔了眼界、拓宽了知识面，为我们以后在质的变化上奠定了有力的基础。
通过生产实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。
3.2.2郑州新力电力有限公司参观体会
虽然本次实习仅仅是参观学习，但却依然让我们受益匪浅，通过对郑州新力热电厂的参观和师傅老师们的详细地讲解，我们对电厂的生产流程、化水、治煤、脱硫与除尘的流程有了更深刻的理解，对火力发电厂的发电流程有了更进一步的认识。
通过这次实习，我们不仅将在学校的理论知识与具体的生产实践结合起来，而且为学习后续课程建立感性认识，奠定必要的基础。
3.2.3郑州宏业纺织有限公司参观体会
通过参观郑州宏业纺织有限公司，我认识到要想实现产品的高质量，不仅生产的设备要达到很高的要求，而且控制方式也要高，基本的控制方式如PID控制仍然很重要，它不仅关乎产品质量，而且也关乎到安全的生产以及设备稳定的运行，对于生产流程的稳定起到举足轻重的作用。
3.2.4STC开发板焊接与程序调试体会
我们每四个人为一小组焊接一个开发板并进行板上程序的调试，期间遇到过不少问题但通过问老师和同学之后问题都解决了，感觉很多东西还是要亲手实践自己才会真的明白，这一点对工科的学生来说特别重要。
就这样，在大家的共同努力下，我们的电路板弄好了。
一个人的能力再强，也不可能兼顾到方方面面。
总之一句话，这次认识实习我受益匪浅。
3.3致谢
感谢学校给我们提供这么一个走出学校，走进企业亲身体会的机会，同时要感谢我们的四位老师：
杨存祥老师、张文忠老师、张志艳老师、冯建勤老师。
他们非常辛苦，每次的集合、带队，跟企业联系参观的具体事宜，安排学生和一些工程师见面，听报告。
还要特别感谢那些提供我们参观机会的企业，国家电网郑州柳林集控中心、郑州新力电力有限公司、郑州宏业纺织有限公司的领导及工作人员。
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