电力电气控制阀的电压节能控制方法

电力电气控制阀的电压节能控制方法

赵华中

（江苏省连云港市连云港碱业有限公司江苏连云港222042）

摘要：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。

关键词：电力电气控制阀；问题；节能控制

1前言

电气控制阀能够有效控制设备的流量，通过节能控制方法能够降低能耗损失，实现电力节能发展。

2传统控制阀设计的问题

2.1选用控制阀的流量系数小

由于控制阀设计时，要使控制系统的压降几乎全部由控制阀承担，因此，选用的控制阀两端压降Δpv较大，工艺过程要求的流量Q一定，流体密度ρ一定，Δpv大，选用控制阀的流量系数Kv就小，从外部看，控制阀的接管直径一般要比工艺管径小一到二个等级。例如，工艺管径DN100时，控制阀接管直径通常在DN80或DN65等。

2.2增加管件

由于选用控制阀的流量系数小，控制阀的接管直径一般要比工艺管径小一到二个等级，因此，必须增加用于连接的缩径器和扩径器。不仅增加管路压降和成本，也对控制阀流量系数计算有影响。

2.3能耗增大

控制阀两端压降增大，为满足工艺对压头的要求，必须增大控制系统的压降，使管路的压损所占的比例降低，因此，传统控制阀设计方法将使能耗增大，即供能设备要选用具有更大供能能力的设备，不仅增加初期成本，也不利于节能。

2.4容易进入阻塞流

如果控制阀前压力p1保持一定，逐步降低阀后压力p2，流过控制阀的流量会逐渐增加，但当阀后压力p2降低到某一数值后，再进一步降低阀后压力，不能使流量再增大，即流过控制阀的流量有一个最大极限值Qmax。称该流量为阻塞流量。采用传统控制阀设计方法，因控制阀两端压降较大，容易进入阻塞流，其结果是控制阀两端阻力增大，而流量并不能增大。

3实验结果分析

采用仿真实验分析的方式，对提出的电力电气控制阀电压调节模型进行有效的验证。实验过程中，采用电力中用到的最多的大型电力设备作为节能控制对象。该设备采用10~30V的电压作为能量源、51单片机核心处理器硬件、高精度信号采集卡。电力设备电气控制阀的使用电压保证在安全范围内，通过核心处理器搜集数据，通过转换装置转化成可用电压，运用该模型拷入单片机，对电压进行合理的调控，保证电压在一个高精度的区间内合理的变化，实现对设备的准确节能调控，将各种参数的变化结果输入到计算机中进行仿真统计。实验环境设置为电力系统电气控制阀进行长期工作的过程，中间不经过停顿。对电力设备电气控制阀的工作能耗进行有效的采集，对采集的信号进行设定，设信号的相位为45°，幅值为Am为2，通过公式能够得到在波动变换下的参数原始值kp=1.232、ki=0.232、kd=0.342。通过优化前后电气控制阀的节能响应曲线对比，完成实验比对。

图1描述了该模型在进行电力电气控制阀电压优化调节前后，具有的节能特性变化，说明该模型能够对电力运行过程中电气控制阀电压的波动性进行有效的控制，控制误差保证在一个很小的范围内，说明大范围的电力电气控制阀电压波动可以得到有效控制。电力设备的主要控制时间参数良好。分析表1可得，波动电压控制模型对电力电气控制阀输入电压的控制参数都在合理的范围内，很好地解决了控制阀电压波动造成的控制能耗高、控制不准等问题，有利于电力智能化和电气节能智能控制，进而实现对电压强度的准确控制，达到节能的目的。实验结果说明，这种方法可以对电力中电气控制阀的控制精进行有效的改进，并且在节能方面也起到了很好的效果。

图1进行节能控制后的控制阀参数响应曲线

表1实验结果对比

4节能作用

4.1节电

清华大学石兆玉教授在《供热系统运行调节与控制》一书中阐明：“当近端热用户室温达到20℃以上甚至热的开窗时，其热用户的流量一般要超过设计流量的2～3倍以上，当末端热用户室温连10℃都达不到时，其流量一般不会超过设计流量的0.5倍。”这说明当热用户的室内平均温度从18℃增加到21℃时，其主要原因是由于实际采暖流量远超设计流量。

以一栋建筑面积5000m2的住宅楼为例，设定供热参数为供回水温差20℃、热指标45W/m2，则其设计流量为：G=0.86×Q×1000(tg-th)=10t/h式中，G为设计水流量，kg/h；Q为热用户设计热负荷，W；tg、th为供回水温度，℃。

根据石兆玉教授的观点假设其实际流量超过设计流量的一倍，循环水泵的扬程H取32m，泵的效率取80﹪，一个采暖期以151d计算，则：每小时多耗电量：

G×H/（367×80%）=10×32/（367×80%）=1.09kW•h，每年多耗电量：1.09×24×151=3950.16kW•h。如果电价以0.9元/kW•h计算，每年可节约：3950.16×0.9=3555.14元（电费为与供电公司结算价—阶梯电价的均值）。

4.2节水

4.2.1供热管网失水的主要原因有以下几个方面：

（1）由于管网及各种附件老化腐蚀等原因造成的管道漏水

（2）由于室内供暖效果不好造成热用户私自放水

（3）热用户偷水

在使用自力式流量控制阀进行供热管网平衡调整后，可以解决因管网流量分配不均造成系统不热的问题，进而消除热用户由于供暖效

果不好而引起的私自放水行为。根据有关资料显示，供热管网达到水力平衡后，供热系统的失水率能够降低15﹪以上。补水系统补进的是冷水，一般水温在10～15℃，我们取12℃，再假设供水温度60℃、回水温度40℃，补充1t冷水进入系统，则1t冷水温度升至60℃需消耗的热量。

QL=c×m×Δt=4.183×1000×（40-12）=117.12kJ

式中，QL为水升温所需的热量，J；c为比热容，J/kg•℃；m为质量，kg；Δt为升高或降低的温度，℃。如果一个日失水量100t的单位，每日能够减少15%的失水，一个采暖期以151d计算，热价以27元/GJ计算，则可以得出以下结果节约热量：

100×15%×117.12×103×151×10-6=265.28GJ/a

265.28×27=7162.56元节约水量

2265×3.75=8493.75元折合费用：（水费按与自来水公司的结算价3.75元计算）

5结束语

综上所述，通过对节能控制阀的有效应用，大大实现了节水、节电，促进了可持续发展战略的深入发展。

参考文献

[1]杨伟清，王化祥.智能电气阀门定位器的参数自整定[J].电子测量技术，2016，1（31）:39-42.

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[K].北京：中国建筑工业出版社，2014.