隨著流體工業(yè)數(shù)智化、網(wǎng)絡(luò)化的深入推進(jìn)，行業(yè)融合應(yīng)用的縱深拓展，傳統(tǒng)的流體控制手段不足以滿足日漸嚴(yán)苛的行業(yè)發(fā)展需求，作為流體輸配系統(tǒng)的重要控制部件，“閥門”成為有關(guān)產(chǎn)業(yè)在高質(zhì)量發(fā)展建設(shè)中的重要關(guān)注部分。

自2004年發(fā)布的第一代智慧閥門產(chǎn)品起，哲達(dá)科技實現(xiàn)了閥門智能傳感、智能控制與智能物聯(lián)的等多種功能應(yīng)用，產(chǎn)品歷經(jīng)十?dāng)?shù)年的應(yīng)用迭代與持續(xù)升級，有力推動了流體工業(yè)輸配系統(tǒng)的高能效、數(shù)智化發(fā)展。

日前，公司最新推出第五代智慧閥門，創(chuàng)新集成實現(xiàn)產(chǎn)品的“高效輸配數(shù)字化”、“水力平衡智能化”、“泵閥節(jié)能一體化”和“能源管控數(shù)智化”等價值應(yīng)用，今天小編就跟大家介紹下這款智慧流體節(jié)能產(chǎn)品~~

高效輸配數(shù)字化

智慧閥門產(chǎn)品嵌入部分傳感器，通過虛擬測量與高級算法的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)管網(wǎng)多參數(shù)智能感知，包括閥位、壓力、壓差、溫度、溫差、流量、能量等流動參數(shù)的智能測量。在標(biāo)準(zhǔn)使用工況下，流量測量精度達(dá)到2%以內(nèi)，可有效滿足高標(biāo)準(zhǔn)、多層次的用戶管理需求。

圖1 管網(wǎng)測量參數(shù)

智慧閥門產(chǎn)品內(nèi)嵌的智能控制器，通過對管網(wǎng)各項狀態(tài)參數(shù)、閥門工作參數(shù)(調(diào)節(jié)閥位、平衡閥位)、閥門工作狀態(tài)的實時檢測，進(jìn)行運算和分析，并將這些數(shù)據(jù)集中上傳至智慧流體云平臺，使管理人員能實時掌握系統(tǒng)輸配管網(wǎng)的運行狀態(tài)，確保輸配系統(tǒng)管網(wǎng)的高效輸配數(shù)字化。

圖2 ZETA智慧流體云平臺

水力平衡智能化

暖通空調(diào)系統(tǒng)中，水力不平衡是近40年來一直難以徹底解決的“老大難”問題。水力不平衡導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理，熱量不合理，不僅會帶來能耗的大幅增加，更會埋下嚴(yán)重的系統(tǒng)安全隱患。暖通空調(diào)系統(tǒng)變流量時，應(yīng)用智慧閥門的輸配管網(wǎng)能夠輕松實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。即：系統(tǒng)各個末端的流量發(fā)生變化時，應(yīng)用智慧閥門壓力無關(guān)型的動態(tài)平衡控制，不會引起其他支路或相近末端過流或欠流，避免了動態(tài)熱力與動態(tài)水力的失調(diào)問題，可保證每個末端的最佳流量或者合理能量需求，維持用戶的舒適性。

智慧閥門可以將實時采集到的溫度、溫差、流量、壓力和壓差信息，通過內(nèi)嵌的管網(wǎng)智能平衡控制算法，與各支路設(shè)定的最佳運行流量進(jìn)行比較，自動計算出各智慧閥門在當(dāng)前工況下的開度，再通過改變各支路管網(wǎng)阻尼實現(xiàn)按需分配和智能平衡，解決動態(tài)水力失調(diào)和熱力失調(diào)問題，實現(xiàn)“水力平衡智能化”。

與傳統(tǒng)管網(wǎng)水力平衡控制方案相比較（傳統(tǒng)管網(wǎng)水力平衡控制方案、智慧閥門管網(wǎng)水力平衡控制方案如圖3所示），智慧閥門的智能化水力平衡方案通過產(chǎn)品的管網(wǎng)水力平衡功能，可進(jìn)一步降低輸配系統(tǒng)管網(wǎng)阻力，同步降低水泵運行所需要提供的揚程，在滿負(fù)荷工況的條件下即可節(jié)能35%，同時可實現(xiàn)管網(wǎng)流體參數(shù)動態(tài)可視化監(jiān)控，對加強水力平衡、熱力平衡、能源分配一體化控制具有重大意義，提高系統(tǒng)能效10~30%、保障管網(wǎng)安全運行。

圖3 滿足末端用戶需求時不同平衡方案

圖4 基于智慧閥門的管網(wǎng)水力平衡控制系統(tǒng)

泵閥節(jié)能一體化

在保證管網(wǎng)動態(tài)平衡控制和末端需求的前提下，通過智慧閥門與水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)耦合聯(lián)動，可同時降低水泵流量、揚程，最大程度發(fā)揮變頻技術(shù)的節(jié)能潛力。

泵閥一體智能控制策略，主要通過2個步驟實現(xiàn)：

STEP1：動態(tài)尋找不同支路上最大開度的智慧閥門，定義該支路為最不利環(huán)路。（實現(xiàn)步驟如圖5所示） 

STEP2：根據(jù)最不利環(huán)路所需的揚程和其管網(wǎng)所需的流量進(jìn)行水泵的最小阻力變頻控制，實現(xiàn)輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能。（實現(xiàn)步驟如圖5所示）

STEP1:動態(tài)尋找系統(tǒng)最不利環(huán)路

STEP2:泵閥一體策略（最小變揚程策略）

圖5 泵閥一體變頻策略

眾所周知，暖通空調(diào)系統(tǒng)大部分時間均處于部分負(fù)荷工況。

例如：正常情況下，暖通空調(diào)系統(tǒng)運行所需用流量為96 m3/h，水泵揚程為75kPa。關(guān)閉一個末端設(shè)備（灰色表示），系統(tǒng)需用流量變?yōu)?4m3/h，此時可以對水泵進(jìn)行降頻運行，以節(jié)約水泵輸配能耗。

運用傳統(tǒng)變頻方案（定壓變頻或定揚程變頻方式）時，系統(tǒng)流量變化，但水泵揚程保持不變。如下圖所示：水泵流量由96 m3/h下降至64m3/h時，水泵揚程仍為75kPa，此時水泵輸配能耗的最大節(jié)能空間僅為25%（定壓變頻時，水泵效率會降低8%左右）。

圖6 變頻方案對比

應(yīng)用智慧閥門，在滿足末端設(shè)備流量需求不變的情況下，水泵流量變?yōu)?4 m3/h的同時，水泵揚程將從56kPa變?yōu)?5kPa，此時水泵輸配能耗的節(jié)能空間能夠達(dá)到46%。

能源管控數(shù)智化

在傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)中，統(tǒng)計區(qū)域熱量或冷量的消耗量時，需在管道上加裝能量表，或高精度流量計、傳感器，并結(jié)合PLC等控制系統(tǒng)才能測量或計算出該區(qū)域的冷量或熱量，此種方法安裝部署繁瑣且實現(xiàn)成本較高。

智慧閥門產(chǎn)品自身具備流量測量、溫度測量以及積分等功能，可直接測量計算出管道內(nèi)的熱量或冷量，并通過自帶的通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至能源管理系統(tǒng)，在保證精度與系統(tǒng)可靠性、降低成本的同時，有效提升能源管控的數(shù)智化水平。

圖7 能源管理系統(tǒng)應(yīng)用

此外，在智慧閥門的使用過程中，當(dāng)所控設(shè)備的溫差下降至設(shè)定值之下，將觸發(fā)最小溫差/能量限制程序，阻止溫差進(jìn)一步下降，避免大流量小溫差現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步節(jié)省能源費用，有效實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化管控。

圖8 最小溫差/能量限制

作為哲達(dá)科技具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智慧流體節(jié)能產(chǎn)品，智慧閥門已累積了多項專利，并先后獲得“國家重點新產(chǎn)品”、“國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄”、“中國專利優(yōu)秀獎”、“浙江省優(yōu)秀工業(yè)新產(chǎn)品新技術(shù)一等獎”等多項重大榮譽。近年來在低碳智慧城市與綠色智能工廠等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用，其中建筑節(jié)能方面應(yīng)用包括廣州地鐵、深圳地鐵、武廣高鐵、京滬高鐵、浙江省兒童醫(yī)院、沈陽創(chuàng)新天地、重慶江北機場等等，為實現(xiàn)流體輸配系統(tǒng)節(jié)能與安康一體化管控提供了重要智慧支持。