电力电气控制阀的电压节能控制方法分析

电力电气控制阀的电压节能控制方法分析

田兴华刘魁

(国网山东省电力公司检修公司山东淄博250118)

摘要：电力电气的节能化设计是当前电气发展的趋势，其中的电气控制阀是关键的节能构件，科学的节能控制方法将会带来更大的节能效果。我国在电力电气节能研究和产品设计中的水平较低，但是电力的节能发展趋势不可阻挡。一种新型的基于多层神经网络的电压调节控制方法成为当前研究重点，去噪设计和预设电压波动的理念可实现有效电压控制，进而达到节能效果，这一方法在未来有很大的发展前景。

关键词：电力电气；控制阀；电压节能；控制方法；分析

1导言

在对电力电气控制阀的设计中，由于采用传统方法电气控制阀工作电压运用不合理，导致电力在电气方面能耗多。提出一种基于多层低误差神经网络的电压调节方法，将其应用到电力电气控制阀中，通过采用电力电气系统电压控制模型，消除当前存在的电力电气控制阀电压控制中的过控制和模糊控制等弊端，实现对电气控制阀电压幅度的准确控制，达到节能的目的。实验结果表明，该模型可以对电力电气控制阀的电压实现高精度控制，在电力节能方面起到了很好的效果。

2电气定位阀

阀门定位器按输入信号分为气动阀门定位器、电气阀门定位器和智能阀门定位器。气动阀门定位器的输入信号是标准气信号，例如，20~100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号，例如，4-20mA电流信号或1-5V电压信号等，在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力，然后输出气信号到拨动控制阀。智能电气阀门定位器它将控制室输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号，根据调节阀工作时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使阀门开度对应于控制室输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。

按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。单向阀门定位器用于活塞式执行机构时，阀门定位器只有一个方向起作用，双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧，在两个方向起作用。

按阀门定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。正作用阀门定位器的输入信号增加时，输出信号也增加，因此，增益为正。反作用阀门定位器的输入信号增加时，输出信号减小，因此，增益为负。

按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号，可分为普通阀门定位器和现场总线电气阀门定位器。普通阀门定位器的输入信号是模拟气压或电流、电压信号，现场总线电气阀门定位器的输入信号是现场总线的数字信号。

按阀门定位器是否带CPU可分为普通电气阀门定位器和智能电气阀门定位器。普通电气阀门定位器没有CPU，因此，不具有智能，不能处理有关的智能运算。智能电气阀门定位器带CPU，可处理有关智能运算，例如，可进行前向通道的非线性补偿等，现场总线电气阀门定位器还可带PID等功能模块，实现相应的运算。按反馈信号的检测方法也可进行分类。

3电气定位阀作用

一是用于对调节质量要求高的重要调节系统，以提高调节阀的定位精确及可靠性。二是用于阀门两端压差大（△p>1MPa）的场合。通过提高气源压力增大执行机构的输出力，以克服液体对阀芯产生的不平衡力，减小行程误差。三是当被调介质为高温、高压、低温、有毒、易燃、易爆时，为了防止对外泄漏，往往将填料压得很紧，因此阀杆与填料间的摩擦力较大，此时用定位器可克服时滞。四是被调介质为粘性流体或含有固体悬浮物时，用定位器可以克服介质对阀杆移动的阻力。五是用于大口径（Dg>100mm）的调节阀，以增大执行机构的输出推力。

4控制阀的发展

4.1数字式阀门控制技术

随着数字式阀门定位器的推出,控制阀进入了一个新的时期。除了将电信号转换成气动信号这一传统功能外,数字式阀门控制器可以通过用HART®通信协议,很容易地访问对过程操作至关重要的信息。这一功能可以通过在控制室内用计算机或系统操作台实现。利用HART®通信协议可以将信息集成到控制系统中去或以单个回路为基础来采集。数字式阀门控制器具备用户可设置的警报与报警功能。当它与HART®通信为基础的系统集成时,这些标识会提供有关阀门和仪表当前与潜在问题的实时报告。

4.2阀门的软件诊断

阀门的发展方向必然是朝着软件控制、软件诊断、在线检测的方向发展。诊断图形可重叠于以前储存的那些图形上,以查看阀门的哪些性能下降了。这使得仪表人员能将精力集中于需要修理的设备上,从而避免不必要的维修。电气控制阀在石油化工等系统中发挥了重要的作用。利用专用的控制阀维修诊断工具及软件,在不干扰工艺过程的情况下采集阀门信息,就能够以最小的代价对平台的正常运转保驾护航。阀门的快速诊断与维修,对于工业系统有着重要的作用,不但能减少停车,还会使维修成本降到最低。

5基于多层神经网络的电力电气控制

阀电压参数控制在电压波动环境下的电力电气控制阀节能控制中，设计一种多层次神经网络模型，能够很好地完成控制阀电压的智能化节能调节。多层神经网络是一种前向网络，电力电气控制阀的电压变化呈现非线性，神经网络的输入和输出层呈现线性，因此可以用电力电气控制阀电压在控制过程中的参数作为输入层数据，最优电压作为输出层的数据，隐含层主要负责电力电气控制阀电压的动态变化学习过程。设定电压波动下的最优节能控制函数，多层神经网络下的电力电气控制阀电压。

6结论

随着我国社会经济的快速发展，对电力的节能要求也越来越高，各种电气设计朝着节能化发展，电力电气控制阀的节能性能很大程度上决定着电力消耗的总体性能，其中，节能性能和电气控制阀的电压有着很大的关系。因此，选择合适的方法对电力电气控制阀的工作电压进行控制，对于节能来说，有着较大的意义。现有的大部分电力电气控制阀都以电压为工作单元，因此，对电力电气设备的电压进行合理控制，是实现电力节能控制的关键。我国对相关学科的研究还处在起步阶段，但是，随着节能这项国策推广程度的加深，相关方法也引起了社会各界越来越多的关注。当前电力电气控制阀的节能研究，几乎都以控制阀门开关为主，大都通过智能化来判断一些特殊的场景，对开关进行智能化的开启、关闭动作，进而完成电力节能控制。电力电气控制阀的组成形式较为复杂，受电压波动情况影响较大，电压无法形成有效、无干扰的供给，造成设备长期处在波动电压控制下，不但对设备的寿命造成了影响，而且对能耗也有较大的副作用。基于此，提出基于多层去噪神经网络的电压调节方法，并将该方法应用到电气控制阀的电压节能控制中，通过设计电压信号去噪模型，消除电压控制中的过控制和模糊控制等问题。通过设定误差产生，保证控制精度，设计多层神经网络模型，对电压进行智能控制，进而实现对电压强度的准确控制，达到节能的目的。

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