基于NB技術(shù)的水力平衡閥在二級(jí)網(wǎng)水力平衡中應(yīng)用

高洋

摘 要：隨著智能熱網(wǎng)，智慧供熱要求的不斷提高，調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡，已成為熱力企業(yè)發(fā)展的重中之重。目前各熱力公司二級(jí)網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)閥多為手動(dòng)閘閥，僅能依靠檢修人員憑經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)手段落后，調(diào)節(jié)精度差，且檢修人員勞動(dòng)量巨大，小區(qū)冷熱不均現(xiàn)象嚴(yán)重，投訴率居高不下。隨著物聯(lián)網(wǎng)水力平衡閥的應(yīng)用，二級(jí)網(wǎng)水力平衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)精度，使區(qū)域內(nèi)整體供熱管網(wǎng)達(dá)到平衡運(yùn)行，消除前端過(guò)熱和末端不熱的現(xiàn)象，同時(shí)還可以降低檢修人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少因冷熱不均造成的居民投訴，降低電耗節(jié)能率。

關(guān)鍵詞：NB技術(shù)；水力平衡閥；二級(jí)網(wǎng)；供熱系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU831.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）33-0176-02

Abstract： With the intelligent heating network's intelligent heating requirements continue to improve， the regulation of pipe network balance has become the most important development of thermal enterprises. At present， most of the hydraulic balance regulating valves in the secondary network of thermal power companies are manual gate valves， which can only rely on the experience of the maintenance personnel to regulate， the regulation means are backward， the regulation accuracy is poor， the labor amount of the maintenance personnel is huge， and the uneven phenomenon of cold and heat in the residential area is serious. The complaint rate remains high. With the application of the hydraulic balance valve in the Internet of things， the hydraulic balance system of the secondary network realizes the automatic regulation， improves the regulation precision， makes the whole district heating pipe network achieve the balanced operation， and eliminates the phenomenon of overheating at the front end and not heating at the end. At the same time， it can also reduce the labor intensity of maintenance personnel， reduce the residents' complaints caused by uneven heat and cold， and reduce the energy saving rate of electricity consumption.

Keywords： NB technology； hydraulic balancing valve； secondary net； heating system

1 NB技術(shù)的水力平衡閥結(jié)構(gòu)和原理

熱力公司熱用戶含公企、酒店、住宅、別墅等，用戶類型繁多且每年用戶開(kāi)栓率變化極大，造成二級(jí)網(wǎng)水力不平衡現(xiàn)象嚴(yán)重。目前，二級(jí)網(wǎng)水力平衡閥，多采用手動(dòng)閘閥，部分分支閥門所處位置操作不便，多次操作閥門容易造成盤根泄露進(jìn)而銹死，造成水力平衡調(diào)節(jié)困難，人工調(diào)節(jié)全憑經(jīng)驗(yàn)，故而冷熱不均現(xiàn)象嚴(yán)重。能否實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水力平衡，將極大地影響管網(wǎng)的輸送效率和節(jié)能，如圖1所示，采用物聯(lián)網(wǎng)水力平衡閥搭建二級(jí)網(wǎng)，可以有效的實(shí)現(xiàn)二級(jí)網(wǎng)水力平衡，其服務(wù)器端會(huì)自動(dòng)根據(jù)每個(gè)單元的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計(jì)算出該單元閥門開(kāi)度的變化量，同時(shí)下發(fā)小區(qū)內(nèi)所有單元的閥門開(kāi)度變化量指令，實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡。一旦調(diào)試平衡后，可以鎖定并記憶當(dāng)前閥門開(kāi)度，保持回水溫度的穩(wěn)定均衡，從而實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)室內(nèi)溫度的均衡和穩(wěn)定，最終達(dá)到二次網(wǎng)水力工況和熱力工況的自動(dòng)平衡[1]。

1.1 NB技術(shù)的水力平衡閥工作原理

如圖2所示，主要組成部分包括調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和溫度測(cè)量傳感器，在執(zhí)行器內(nèi)加裝了NB通訊模塊，每個(gè)NB通訊模塊上安裝一張NB流量卡，可通過(guò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B通訊基站進(jìn)行無(wú)線傳輸通訊，基站將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。平衡閥必須安裝在熱用戶入口的回水管道上，可將回水溫度遠(yuǎn)程反饋至服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)對(duì)該換熱站所有回水溫度反饋信息，自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前理論平均回水溫度，并根據(jù)每個(gè)單元的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計(jì)算出該單元閥門開(kāi)度的變化量，同時(shí)下發(fā)小區(qū)內(nèi)所有單元的閥門開(kāi)度變化量指令，實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡。一旦調(diào)試平衡后，可以鎖定并記憶當(dāng)前閥門開(kāi)度，保持回水溫度的穩(wěn)定均衡，從而實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)室內(nèi)溫度的均衡和穩(wěn)定，最終達(dá)到二次網(wǎng)水力工況和熱力工況的自動(dòng)平衡[3]。

電源可使用樓內(nèi)220V公用電源，通過(guò)變壓裝置將電壓降為24VAC/DC，耗電量少。物業(yè)如對(duì)用電量產(chǎn)生疑義可以選擇在一個(gè)單元安裝電表，通過(guò)全年用電量乘以閥門個(gè)數(shù)作為用電量結(jié)算依據(jù)。

1.2 NB-IOT技術(shù)

NB-IOT聚焦于低功耗廣覆蓋（LPWA）物聯(lián)網(wǎng)（IOT）市場(chǎng)，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。

2 NB技術(shù)的水力平衡閥的優(yōu)勢(shì)

通常而言，供熱管網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中，都會(huì)因?yàn)楦鞣N因素的影響而出現(xiàn)水力失衡的問(wèn)題，水力不平衡的實(shí)質(zhì)就是某些用戶流量過(guò)大，而不利環(huán)路的用戶無(wú)法獲得需要的流量。具體表現(xiàn)為部分用戶家溫度不達(dá)標(biāo)，而有的用戶家，溫度過(guò)高，為了解決這個(gè)矛盾，加大流量，通過(guò)提高能耗滿足最不利環(huán)路的要求，但是這樣問(wèn)題很多，會(huì)使水流量增加，小溫差的境地，降低了冷熱源使用效率，無(wú)法根本解決水力失衡的問(wèn)題[2]。

NB技術(shù)的水力平衡閥的應(yīng)用，使得水力失衡的問(wèn)題得到有效的解決，首先，可精確調(diào)節(jié)各系統(tǒng)、各單元、各環(huán)路之間的供熱溫度。當(dāng)NB技術(shù)的水力平衡閥可將用戶回水溫度上傳控制中心，使調(diào)網(wǎng)人員更快速、更直觀，掌握換熱站全部用戶回水溫度。同時(shí)又具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算出的當(dāng)前理論平衡溫度值作為目標(biāo)溫度，使全網(wǎng)快速達(dá)到目標(biāo)值，調(diào)網(wǎng)速度更快捷。檢修人員不用進(jìn)入井室、地溝、地下室及樓梯內(nèi)調(diào)網(wǎng)，可在辦公室內(nèi)調(diào)網(wǎng)，大大節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度，保證調(diào)網(wǎng)安全可靠。如可精確控制二級(jí)網(wǎng)平衡，則可改變以往為保證末端用戶溫度而采取的“小溫差、大流量”的運(yùn)行方式，真正實(shí)現(xiàn)“大溫差、小流量”的理想運(yùn)行模式[2]。即可降低循環(huán)流量、提高供水溫度、節(jié)約換熱站用電、消除前端過(guò)熱和末端不熱的現(xiàn)象?？梢詫?shí)現(xiàn)監(jiān)控二次網(wǎng)的部分失水狀況，如某單元在某一時(shí)間段內(nèi)回水溫度大幅度下降，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后回水溫度又恢復(fù)正常，則可通過(guò)回水溫度曲線的異常波動(dòng)判斷出該單元在該時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)用戶放水的情況。閥門具有調(diào)節(jié)精度高（閥門最小理論的調(diào)節(jié)精度為0.5%）、閥門調(diào)節(jié)特性曲線好等優(yōu)點(diǎn)。閥門關(guān)閉后零泄漏，安裝在熱力入口的回水管道上可替代原關(guān)斷閥。而且閥門內(nèi)部設(shè)計(jì)帶有彈簧補(bǔ)償防抱死功能，不會(huì)隨時(shí)間增加而造成閥芯不能轉(zhuǎn)動(dòng)的“抱死”現(xiàn)象。閥門帶有“防堵塞自清潔功能”，該功能在控制軟件端可人工設(shè)定固定時(shí)間間隔，閥門定期自動(dòng)打開(kāi)將積攢在閥芯處的贓物自動(dòng)沖刷干凈，再恢復(fù)到原有的設(shè)定開(kāi)度。該功能可通過(guò)軟件定期自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人工操作[3]。

3 工程案例

應(yīng)用案例：東北某小區(qū)熱力改造項(xiàng)目采用NB技術(shù)的水力平衡閥應(yīng)用

此項(xiàng)目用NB技術(shù)的水力平衡閥共計(jì)43臺(tái)，如圖3所示，NB技術(shù)的水力平衡閥安裝在小區(qū)單元樓回水管上。

此小區(qū)供熱面積43000平方米，在未使用NB技術(shù)的水力平衡閥前，7、8號(hào)樓為供熱管線末端用戶，用戶居民反映室內(nèi)溫度整體偏低，投訴率高，而供熱管線前端的9、10號(hào)樓，室內(nèi)溫度整體偏高，導(dǎo)致整個(gè)小區(qū)熱量分布極不平衡。在采用NB技術(shù)的水力平衡閥之后，經(jīng)過(guò)NB技術(shù)水力平衡云平臺(tái)的智能調(diào)控后，解決了熱力末端用戶溫度偏低，前端用戶溫度偏高的問(wèn)題，如圖4回溫曲線所示，整個(gè)小區(qū)的回水溫度在經(jīng)過(guò)云平臺(tái)智能調(diào)控后逐漸溫度趨于一致，達(dá)到水利平衡的效果，大大的降低了系統(tǒng)熱損耗。

根據(jù)熱力公司2016-2017年度供暖季和2017-2018年度供暖季的熱力數(shù)據(jù)對(duì)比分析，采用NB技術(shù)的水力平衡閥后熱耗節(jié)能率為12.9%，電耗節(jié)能率為20.5%。

4 結(jié)束語(yǔ)

改造完成后，可將二級(jí)網(wǎng)各回路回水溫度遠(yuǎn)程反饋信息，自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前理論平均回水溫度，實(shí)現(xiàn)二級(jí)網(wǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡。從而實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)室內(nèi)溫度的均衡和穩(wěn)定，最終達(dá)到二次網(wǎng)水力工況和熱力工況的自動(dòng)平衡，降低熱力站熱耗及電耗。利用先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，大大提高了智能調(diào)控水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱翼虎，王 .水力平衡技術(shù)現(xiàn)狀分析與物聯(lián)網(wǎng)水力平衡閥的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2017（5）.

[2]邢巖.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水力平衡的重要性及措施[J].中國(guó)建設(shè)信息供熱制冷，2008（12）.

[3]區(qū)域二次網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)智能水力平衡閥制造技術(shù)[P].綏中泰德?tīng)栕钥卦O(shè)備有限公司專利.