基于NB技术的水力平衡阀在二级网水力平衡中应用

高洋

摘 要：随着智能热网，智慧供热要求的不断提高，调节管网平衡，已成为热力企业发展的重中之重。目前各热力公司二级网水力平衡调节阀多为手动闸阀，仅能依靠检修人员凭经验，进行调节，调节手段落后，调节精度差，且检修人员劳动量巨大，小区冷热不均现象严重，投诉率居高不下。随着物联网水力平衡阀的应用，二级网水力平衡系统实现自动调节，提高调节精度，使区域内整体供热管网达到平衡运行，消除前端过热和末端不热的现象，同时还可以降低检修人员劳动强度，减少因冷热不均造成的居民投诉，降低电耗节能率。

关键词：NB技术；水力平衡阀；二级网；供热系统

中图分类号：TU831.3 文献标志码：A 文章编号：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技术的水力平衡阀结构和原理

热力公司热用户含公企、酒店、住宅、别墅等，用户类型繁多且每年用户开栓率变化极大，造成二级网水力不平衡现象严重。目前，二级网水力平衡阀，多采用手动闸阀，部分分支阀门所处位置操作不便，多次操作阀门容易造成盘根泄露进而锈死，造成水力平衡调节困难，人工调节全凭经验，故而冷热不均现象严重。能否实现系统水力平衡，将极大地影响管网的输送效率和节能，如图1所示，采用物联网水力平衡阀搭建二级网，可以有效的实现二级网水力平衡，其服务器端会自动根据每个单元的回水温度值与理论平均回水温度之间的偏差值计算出该单元阀门开度的变化量，同时下发小区内所有单元的阀门开度变化量指令，实现二次网自动调节平衡。一旦调试平衡后，可以锁定并记忆当前阀门开度，保持回水温度的稳定均衡，从而实现楼内室内温度的均衡和稳定，最终达到二次网水力工况和热力工况的自动平衡[1]。

1.1 NB技术的水力平衡阀工作原理

如图2所示，主要組成部分包括调节阀、电动执行机构和温度测量传感器，在执行器内加装了NB通讯模块，每个NB通讯模块上安装一张NB流量卡，可通过运营商NB通讯基站进行无线传输通讯，基站将数据上传至服务器。平衡阀必须安装在热用户入口的回水管道上，可将回水温度远程反馈至服务器，服务器通过对该换热站所有回水温度反馈信息，自动计算出当前理论平均回水温度，并根据每个单元的回水温度值与理论平均回水温度之间的偏差值计算出该单元阀门开度的变化量，同时下发小区内所有单元的阀门开度变化量指令，实现二次网自动调节平衡。一旦调试平衡后，可以锁定并记忆当前阀门开度，保持回水温度的稳定均衡，从而实现楼内室内温度的均衡和稳定，最终达到二次网水力工况和热力工况的自动平衡[3]。

电源可使用楼内220V公用电源，通过变压装置将电压降为24VAC/DC，耗电量少。物业如对用电量产生疑义可以选择在一个单元安装电表，通过全年用电量乘以阀门个数作为用电量结算依据。

1.2 NB-IOT技术

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IOT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存。

2 NB技术的水力平衡阀的优势

通常而言，供热管网在运行的过程中，都会因为各种因素的影响而出现水力失衡的问题，水力不平衡的实质就是某些用户流量过大，而不利环路的用户无法获得需要的流量。具体表现为部分用户家温度不达标，而有的用户家，温度过高，为了解决这个矛盾，加大流量，通过提高能耗满足最不利环路的要求，但是这样问题很多，会使水流量增加，小温差的境地，降低了冷热源使用效率，无法根本解决水力失衡的问题[2]。

NB技术的水力平衡阀的应用，使得水力失衡的问题得到有效的解决，首先，可精确调节各系统、各单元、各环路之间的供热温度。当NB技术的水力平衡阀可将用户回水温度上传控制中心，使调网人员更快速、更直观，掌握换热站全部用户回水温度。同时又具备自动调节功能。可通过计算出的当前理论平衡温度值作为目标温度，使全网快速达到目标值，调网速度更快捷。检修人员不用进入井室、地沟、地下室及楼梯内调网，可在办公室内调网，大大节省劳动强度，保证调网安全可靠。如可精确控制二级网平衡，则可改变以往为保证末端用户温度而采取的“小温差、大流量”的运行方式，真正实现“大温差、小流量”的理想运行模式[2]。即可降低循环流量、提高供水温度、节约换热站用电、消除前端过热和末端不热的现象。可以实现监控二次网的部分失水状况，如某单元在某一时间段内回水温度大幅度下降，经过一段时间后回水温度又恢复正常，则可通过回水温度曲线的异常波动判断出该单元在该时间段内出现用户放水的情况。阀门具有调节精度高（阀门最小理论的调节精度为0.5%）、阀门调节特性曲线好等优点。阀门关闭后零泄漏，安装在热力入口的回水管道上可替代原关断阀。而且阀门内部设计带有弹簧补偿防抱死功能，不会随时间增加而造成阀芯不能转动的“抱死”现象。阀门带有“防堵塞自清洁功能”，该功能在控制软件端可人工设定固定时间间隔，阀门定期自动打开将积攒在阀芯处的赃物自动冲刷干净，再恢复到原有的设定开度。该功能可通过软件定期自动实现，无需人工操作[3]。

3 工程案例

应用案例：东北某小区热力改造项目采用NB技术的水力平衡阀应用

此项目用NB技术的水力平衡阀共计43台，如图3所示，NB技术的水力平衡阀安装在小区单元楼回水管上。

此小区供热面积43000平方米，在未使用NB技术的水力平衡阀前，7、8号楼为供热管线末端用户，用户居民反映室内温度整体偏低，投诉率高，而供热管线前端的9、10号楼，室内温度整体偏高，导致整个小区热量分布极不平衡。在采用NB技术的水力平衡阀之后，经过NB技术水力平衡云平台的智能调控后，解决了热力末端用户温度偏低，前端用户温度偏高的问题，如图4回温曲线所示，整个小区的回水温度在经过云平台智能调控后逐渐温度趋于一致，达到水利平衡的效果，大大的降低了系统热损耗。

根据热力公司2016-2017年度供暖季和2017-2018年度供暖季的热力数据对比分析，采用NB技术的水力平衡阀后热耗节能率为12.9%，电耗节能率为20.5%。

4 结束语

改造完成后，可将二级网各回路回水温度远程反饋信息，自动计算出当前理论平均回水温度，实现二级网自动调节平衡。从而实现楼内室内温度的均衡和稳定，最终达到二次网水力工况和热力工况的自动平衡，降低热力站热耗及电耗。利用先进的技术手段，实现节能降耗的目标，大大提高了智能调控水平。

参考文献：

[1]朱翼虎，王 .水力平衡技术现状分析与物联网水力平衡阀的应用[J].区域供热，2017（5）.

[2]邢岩.实现系统水力平衡的重要性及措施[J].中国建设信息供热制冷，2008（12）.

[3]区域二次网物联网智能水力平衡阀制造技术[P].绥中泰德尔自控设备有限公司专利.