基于NB技術的水力平衡閥在二級網水力平衡中應用

高洋

摘 要：隨著智能熱網，智慧供熱要求的不斷提高，調節管網平衡，已成為熱力企業發展的重中之重。目前各熱力公司二級網水力平衡調節閥多為手動閘閥，僅能依靠檢修人員憑經驗，進行調節，調節手段落后，調節精度差，且檢修人員勞動量巨大，小區冷熱不均現象嚴重，投訴率居高不下。隨著物聯網水力平衡閥的應用，二級網水力平衡系統實現自動調節，提高調節精度，使區域內整體供熱管網達到平衡運行，消除前端過熱和末端不熱的現象，同時還可以降低檢修人員勞動強度，減少因冷熱不均造成的居民投訴，降低電耗節能率。

關鍵詞：NB技術；水力平衡閥；二級網；供熱系統

中圖分類號：TU831.3 文獻標志碼：A 文章編號：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技術的水力平衡閥結構和原理

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栓率變化極大，造成二級網水力不平衡現象嚴重。目前，二級網水力平衡閥，多采用手動閘閥，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而銹死，造成水力平衡調節困難，人工調節全憑經驗，故而冷熱不均現象嚴重。能否實現系統水力平衡，將極大地影響管網的輸送效率和節能，如圖1所示，采用物聯網水力平衡閥搭建二級網，可以有效的實現二級網水力平衡，其服務器端會自動根據每個單元的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計算出該單元閥門開度的變化量，同時下發小區內所有單元的閥門開度變化量指令，實現二次網自動調節平衡。一旦調試平衡后，可以鎖定并記憶當前閥門開度，保持回水溫度的穩定均衡，從而實現樓內室內溫度的均衡和穩定，最終達到二次網水力工況和熱力工況的自動平衡[1]。

1.1 NB技術的水力平衡閥工作原理

如圖2所示，主要組成部分包括調節閥、電動執行機構和溫度測量傳感器，在執行器內加裝了NB通訊模塊，每個NB通訊模塊上安裝一張NB流量卡，可通過運營商NB通訊基站進行無線傳輸通訊，基站將數據上傳至服務器。平衡閥必須安裝在熱用戶入口的回水管道上，可將回水溫度遠程反饋至服務器，服務器通過對該換熱站所有回水溫度反饋信息，自動計算出當前理論平均回水溫度，并根據每個單元的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計算出該單元閥門開度的變化量，同時下發小區內所有單元的閥門開度變化量指令，實現二次網自動調節平衡。一旦調試平衡后，可以鎖定并記憶當前閥門開度，保持回水溫度的穩定均衡，從而實現樓內室內溫度的均衡和穩定，最終達到二次網水力工況和熱力工況的自動平衡[3]。

電源可使用樓內220V公用電源，通過變壓裝置將電壓降為24VAC/DC，耗電量少。物業如對用電量產生疑義可以選擇在一個單元安裝電表，通過全年用電量乘以閥門個數作為用電量結算依據。

1.2 NB-IOT技術

NB-IOT聚焦于低功耗廣覆蓋（LPWA）物聯網（IOT）市場，是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網絡共存。

2 NB技術的水力平衡閥的優勢

通常而言，供熱管網在運行的過程中，都會因為各種因素的影響而出現水力失衡的問題，水力不平衡的實質就是某些用戶流量過大，而不利環路的用戶無法獲得需要的流量。具體表現為部分用戶家溫度不達標，而有的用戶家，溫度過高，為了解決這個矛盾，加大流量，通過提高能耗滿足最不利環路的要求，但是這樣問題很多，會使水流量增加，小溫差的境地，降低了冷熱源使用效率，無法根本解決水力失衡的問題[2]。

NB技術的水力平衡閥的應用，使得水力失衡的問題得到有效的解決，首先，可精確調節各系統、各單元、各環路之間的供熱溫度。當NB技術的水力平衡閥可將用戶回水溫度上傳控制中心，使調網人員更快速、更直觀，掌握換熱站全部用戶回水溫度。同時又具備自動調節功能。可通過計算出的當前理論平衡溫度值作為目標溫度，使全網快速達到目標值，調網速度更快捷。檢修人員不用進入井室、地溝、地下室及樓梯內調網，可在辦公室內調網，大大節省勞動強度，保證調網安全可靠。如可精確控制二級網平衡，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”的運行方式，真正實現“大溫差、小流量”的理想運行模式[2]。即可降低循環流量、提高供水溫度、節約換熱站用電、消除前端過熱和末端不熱的現象。可以實現監控二次網的部分失水狀況，如某單元在某一時間段內回水溫度大幅度下降，經過一段時間后回水溫度又恢復正常，則可通過回水溫度曲線的異常波動判斷出該單元在該時間段內出現用戶放水的情況。閥門具有調節精度高（閥門最小理論的調節精度為0.5%）、閥門調節特性曲線好等優點。閥門關閉后零泄漏，安裝在熱力入口的回水管道上可替代原關斷閥。而且閥門內部設計帶有彈簧補償防抱死功能，不會隨時間增加而造成閥芯不能轉動的“抱死”現象。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定固定時間間隔，閥門定期自動打開將積攢在閥芯處的贓物自動沖刷干凈，再恢復到原有的設定開度。該功能可通過軟件定期自動實現，無需人工操作[3]。

3 工程案例

應用案例：東北某小區熱力改造項目采用NB技術的水力平衡閥應用

此項目用NB技術的水力平衡閥共計43臺，如圖3所示，NB技術的水力平衡閥安裝在小區單元樓回水管上。

此小區供熱面積43000平方米，在未使用NB技術的水力平衡閥前，7、8號樓為供熱管線末端用戶，用戶居民反映室內溫度整體偏低，投訴率高，而供熱管線前端的9、10號樓，室內溫度整體偏高，導致整個小區熱量分布極不平衡。在采用NB技術的水力平衡閥之后，經過NB技術水力平衡云平臺的智能調控后，解決了熱力末端用戶溫度偏低，前端用戶溫度偏高的問題，如圖4回溫曲線所示，整個小區的回水溫度在經過云平臺智能調控后逐漸溫度趨于一致，達到水利平衡的效果，大大的降低了系統熱損耗。

根據熱力公司2016-2017年度供暖季和2017-2018年度供暖季的熱力數據對比分析，采用NB技術的水力平衡閥后熱耗節能率為12.9%，電耗節能率為20.5%。

4 結束語

改造完成后，可將二級網各回路回水溫度遠程反饋信息，自動計算出當前理論平均回水溫度，實現二級網自動調節平衡。從而實現樓內室內溫度的均衡和穩定，最終達到二次網水力工況和熱力工況的自動平衡，降低熱力站熱耗及電耗。利用先進的技術手段，實現節能降耗的目標，大大提高了智能調控水平。

參考文獻：

[1]朱翼虎，王 .水力平衡技術現狀分析與物聯網水力平衡閥的應用[J].區域供熱，2017（5）.

[2]邢巖.實現系統水力平衡的重要性及措施[J].中國建設信息供熱制冷，2008（12）.

[3]區域二次網物聯網智能水力平衡閥制造技術[P].綏中泰德爾自控設備有限公司專利.