融冰系统的工作原理.docx

融 冰 设 备 的 工 作 原 理融 冰 设 备 就 是 利 用 热 管 快 速 均 匀 传 热 原 理 ， 给 埋 件 迎 水 面 进 行 加 热 ， 即 在 密封 的 方 管 容 器 内 充 装 适 量 的 传 热 介 质 ， 容 器 的 一 端 为 加 热 段 ， 另 一 端 为 放 热 段 ， 把加 热 装 置 布 置 于 容 器 的 加 热 段 ， 通 过 加 热 控 制 柜 手 动 或 电 动 控 制 加 热 装 置 ， 当 该 端被 加 热 时 ， 传 热 介 质 吸 收 能 量 ， 迅 速 传 递 到 另 一 端 ， 放 出 热 量 后 回 到 加 热 段 ， 如 此循 环 不 停 ， 使 附 着 在 埋 件 和 水 封 上 的 冰 融 化 ， 确 保 闸 门 冰 期 操 作 时 水 封 不 被 破 坏 ，从 而 满 足 闸 门 的 启 闭 要 求 4 融 冰 设 备 的 结 构 及 布 置融 冰 设 备 由 密 闭 的 无 缝 方 钢 、 加 热 装 置 、 导 热 液 、 灌 液 管 、 传 感 器 及 控 制 系 统组 成 加 热 装 置 固 定 在 密 闭 的 方 钢 内 ， 加 热 装 置 的 加 热 管 内 放 入 电 加 热 器 ， 加 热 装置 与 方 钢 之 间 通 过 灌 液 管 灌 入 适 量 的 导 热 液 ， 传 感 器 系 统 与 方 钢 固 定 ， 然 后 通 过 电缆 与 控 制 系 统 连 接 。

密 闭 方 钢 采 用 6mm×140mm×140mm 的 冷 拔 无 缝 方 钢 ， 材 料 为 20 钢 ， 既 保 证了 高 密 封 性 又 保 证 了 强 度 加 热 装 置 的 电 加 热 管 材 料 1Cr18Ni9Ti， 规 格 直 径57mm， 厚 3.5mm 的 钢 管 ， 温 度 升 到 一 稳 定 值 时 ， 加 热 管 内 的 加 热 器 加 温 与 放 热 平衡 ， 不 再 升 温 ， 加 热 过 程 中 ， 其 表 面 温 度 低 ， 没 有 明 火 ， 不 会 产 生 燃 烧 传 热 介 质 采 用 超 导 液 ， 该 液 体 是 一 种 无 色 透 明 易 挥 发 的 无 机 化 合 物 ， 化 学 性 能稳 定 ， 高 温 不 分 解 ， 其 传 热 速 度 超 过 任 何 已 知 金 属 ， 且 和 铁 、 不 锈 钢 、 铜 等 金 属 容器 有 很 好 的 相 容 性 ， 且 长 期 受 热 不 结 垢 ， 无 毒 、 无 污 染 、 无 放 射 性 ， 对 人 体 无 害 ，-30 ℃ 时 正 常 使 用 ， 在 300 ℃ 环 境 下 不 自 燃 。

但 其 见 光 分 解 ， 因 此 必 须 放 置 在 真空 的 密 闭 容 器 中 压 力 传 感 器 利 用 MAX1452 专 用 芯 片 进 行 温 度 补 偿 和 非 线 性 校 正 ， 在 -25 ℃ ～ 80 ℃ 温 度 区 间 测 量 精 度 在 1%以 内 ， 输 出 0.5～ 2.5V 电 压 信 号 或 4～ 20mA 电流 信 号 温 度 传 感 器 由 陶 瓷 基 片 和 薄 层 的 激 光 烧 刻 的 铂 金 层 构 成 ， 其 核 心 组 成 部 分 热 电阻 采 用 PT100EN60751 标 准 ， 在 进 行 严 格 工 艺 的 封 装 后 ， 用 以 直 接 测 量 液 体 、 蒸 汽和 气 体 介 质 及 固 体 表 面 的 温 度 灌 液 管 的 套 管 、 温 度 传 感 器 及 压 力 传 感 器 的 套 管 材 料 均 为 1Cr18Ni9Ti控 制 系 统 可 控 制 弧 门 埋 件 的 全 部 6 路 加 热 器 ， 采 用 西 门 子 S7-300 可 编 程 序控 制 器 作 为 主 控 制 器 ， 监 控 由 传 感 器 输 送 的 温 度 、 电 流 、 压 力 等 信 号 ， 自 动 对 输 出功 率 进 行 调 节 ， 环 境 温 度 较 低 时 加 大 加 热 量 ， 环 境 温 度 较 高 时 减 少 加 热 量 ， 从 而 使闸 门 系 统 维 持 在 稳 定 的 温 度 之 上 ， 控 制 温 度 可 精 确 到 0.1 ℃ ， 并 具 有 故 障 自 动报 警 功 能 。

故 障 时 可 切 换 为 手 动 方 式 ， 保 障 使 用 安 全 每 孔 埋 件 设 置 1 套 融 冰 设 备 ， 每 套 融 冰 设 备 配 2 套 加 热 装 置 ， 2 套 加 热 装 置分 别 布 置 在 两 侧 埋 件 的 空 腔 内 ， 所 有 加 热 设 备 共 用 1 个 控 制 柜 ， 控 制 柜 与 弧 门 液压 启 闭 机 共 用 1 个 启 闭 机 室 ； 通 过 电 缆 埋 管 与 融 冰 设 备 连 接 具 体 布 置 ： ① 将需 要 加 热 的 埋 件 设 计 成 密 封 空 腔 ， 融 冰 设 备 固 定 在 空 腔 内 ， 融 冰 设 备 与 埋 件 间的 空 腔 填 充 保 温 介 质 ； ② 埋 件 空 腔 的 顶 部 用 封 板 封 死 ， 融 冰 设 备 顶 部 的 压 力 传 感器 管 、 加 热 管 、 滴 液 管 及 融 冰 设 备 侧 面 的 温 度 传 感 器 管 均 穿 过 封 板 并 与 封 板 焊 接牢 固 ； ③ 从 控 制 柜 引 动 力 电 缆 与 加 热 管 中 的 电 加 热 器 连 接 ， 引 控 制 电 缆 分 别 与 温 度传 感 器 和 压 力 传 感 器 连 接 。

5 融 冰 设 备 的 组 装 与 试 验弧 门 埋 件 分 为 两 节 ， 其 中 顶 节 埋 件 装 配 有 融 冰 设 备 融 冰 设 备 在 制 造 厂 内 整体 制 造 ， 经 打 压 试 验 合 格 后 在 制 造 厂 内 与 顶 节 埋 件 进 行 整 体 组 装 加 热 装 置 装 配时 可 适 当 施 压 使 其 紧 贴 闸 门 埋 件 ， 两 侧 采 用 角 焊 缝 间 断 焊 接 ， 焊 长 20mm， 间 断100mm， 焊 高 4mm 连 接 后 进 行 打 压 试 验 ， 试 验 合 格 后 在 其 周 围 填 充 保 温 材 料 弧 门 埋 件 与 三 周 封 板 焊 接 形 成 保 温 腔 ， 在 保 温 材 料 填 充 保 温 腔 后 ， 再 焊 接 顶 封板 ， 顶 封 板 应 根 据 融 冰 装 置 加 热 套 管 的 尺 寸 开 孔 ， 并 与 套 管 焊 接 牢 固 最 后 在 保 温腔 焊 缝 刷 1 层 密 封 胶 埋 件 验 收 合 格 后 ， 加 热 装 置 上 端 传 感 器 及 加 热 器 接 口 用 堵头 拧 紧 并 涂 油 保 护 。

装 配 有 融 冰 装 置 的 闸 门 埋 件 整 体 运 输 融 冰 装 置 的 加 热 容 器 在 与 闸 门 埋 件 装 配 前 后 都 要 进 行 压 力 试 验 ， 安 装 好 压 力传 感 器 并 拧 紧 密 封 ， 然 后 灌 注 适 量 传 热 介 质 ， 抽 真 空 使 传 热 介 质 成 负 压 状 态 ， 试 验压 力 为 2.0MPa， 保 压 2h， 不 得 有 任 何 泄 漏 现 象 压 力 试 验 后 ， 安 装 导 热 液 温 度 传感 器 、 闸 门 埋 件 温 度 传 感 器 和 加 热 装 置 ， 再 用 电 缆 将 加 热 装 置 、 传 感 器 和 控 制 柜 相连 接 启 动 控 制 柜 并 按 下 相 应 加 热 管 的 加 热 按 钮 ， 当 不 需 要 加 热 时 ， 按 下 停 止 按 钮 根 据 初 始 温 度 和 停 止 加 热 温 度 ， 确 定 每 套 加 热 管 的 功 率 6kW， 每 孔 埋 件 的 加 热 功率 12kW 通 过 试 验 ， 模 拟 弧 门 埋 件 融 冰 设 备 运 行 工 况 ， 对 其 工 作 原 理 和 保 护 功 能进 行 验 证 ， 为 以 后 埋 件 融 冰 设 备 现 场 安 装 、 调 试 提 供 先 期 的 基 础 性 试 验 数 据 和 经 验 ，并 检 验 加 热 管 的 热 传 导 速 率 及 均 匀 性 、 传 感 器 的 可 靠 性 和 准 确 性 、 电 加 热 器 和 电 控系 统 的 安 全 可 靠 性 。

6 融 冰 设 备 的 保 温顶 节 加 热 腔 与 埋 件 焊 好 后 ， 需 对 加 热 空 腔 外 侧 的 封 闭 空 腔 内 填 加 岩 棉 保 温 材 料 保 温 材 料 及 制 品 应 具 有 产 品 质 量 证 明 书 或 出 厂 合 格 证 保 温 材 料 及 其 制 品 的 产 品 质量 证 明 书 或 出 厂 合 格 证 中 所 列 的 指 标 应 齐 全 ， 填 加 的 岩 棉 保 温 材 料 须 密 实 ， 不 允 许有 托 空 处 根 据 岩 棉 保 温 材 料 的 填 加 工 艺 ， 在 保 温 腔 两 面 焊 接 完 成 、 顶 盖 封 口 焊 接 之前 进 行 岩 棉 保 温 材 料 的 主 要 技 术 指 标 见 表 1表 1 技 术 指 标用 于 充 填 结 构 的 散 装 绝 热 材 料 ， 不 得 混 有 杂 物 及 尘 土 岩 棉 中 颗 粒 直 径 大 于 或等 于 0.5mm 的 渣 球 含 量 应 小 于 6%； 长 期 存 放 或 受 潮 的 保 温 材 料 及 制 品 在 使 用 前 应进 行 含 水 率 测 定 ， 其 含 水 率 无 机 保 温 材 料 不 宜 超 过 5％ ， 否 则 应 进 行 干 燥 处 理 ，且 处 理 后 应 能 恢 复 原 有 物 理 形 式 及 性 能 。

保 温 层 的 施 工 应 在 加 热 腔 的 强 度 和 严 密 性试 验 已 完 成 并 检 测 合 格 后 方 能 进 行 ， 施 工 前 应 清 除 保 温 腔 内 的 污 垢 和 油 灰 ， 并 保 证表 面 干 燥 ， 保 温 腔 施 工 完 成 后 要 当 天 封 口 焊 接 ， 以 防 潮 、 防 雨 室 外 雨 天 及 风 力 大于 5 级 的 气 候 条 件 下 不 能 进 行 保 温 层 的 施 工 施 工 时 ， 选 用 厚 度 50mm 的 岩 棉 板多 层 平 铺 或 立 铺 ， 以 岩 棉 （ 散 ） 作 为 缝 隙 填 充 ， 板 条 走 向 顺 弧 长 方 向 ， 拼 缝 宽 度 及保 温 材 料 与 腔 体 的 贴 合 间 隙 不 得 大 于 5mm 同 层 应 错 缝 ， 上 下 层 应 压 缝 其 搭 接的 长 度 不 宜 小 于 50mm 拼 缝 应 采 用 性 能 相 近 的 岩 棉 填 塞 严 密 ， 填 缝 前 ， 必 须 清除 缝 内 杂 物 岩 棉 的 充 填 容 重 ， 为 产 品 标 准 容 重 的 1.5～ 2.4 倍 。

充 填 填 料 时 ，应 边 加 料 边 压 实 ， 并 应 施 压 均 匀 ， 使 密 实 度 一 致 7 结 语（ 1） 电 加 热 融 冰 装 置 耗 能 小 ， 操 作 简 便 ， 安 全 可 靠 2） 电 加 热 管 外 围 方 钢 的 密 封 性 直 接 影 响 到 融 冰 的 可 靠 性 ， 在 融 冰 设 备 与埋 件 组 装 前 必 须 进 行 压 力 试 验 ， 以 确 保 方 钢 的 高 度 密 封 3） 传 热 介 质 采 用 超 导 液 ， 其 传 热 效 率 超 过 任 何 已 知 金 属 该 液 体 高 温 不 分 解 ，且 和 铁 、 不 锈 钢 、 铜 等 金 属 容 器 有 很 好 的。