水缆冬季防冻方案.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）0引言受卷盘式电缆供电方式启发，2015 年开始投入到水缆代替人工上水方案研究。该方案将水缆缠绕在缆盘上，一端与中间换向处水除尘管路相连，一端与机上除尘管路相连；设备在移动过程中将水缆释放或收起。依靠地面管线的供水压力或中转水箱为大机提供除尘用水。司机室通过控制电磁阀或多级撒水泵实现洒水控制。1水缆系统的优点传统的为长距离可移动设备除尘供水方式为定点上水，工作方式为将设备开到水源附近，人工连接水带为水箱注水，再由洒水泵从水箱里吸水完成除尘工作。这套系统具有一定的局限性：淤水箱注水设备必须要停止作业并开到水源附近；于注水过程必须由人工完成，增加工人劳动强度；盂由于水箱容积受限，大机必须反复注水，才能保证生产过程中正常的洒水除尘；榆由于水箱为铁质，生锈后容易堵塞喷嘴，增加设备维修时间。这套系统相比以前水除尘具有以下优点：（1）废除水箱，改为除尘管路直接供水既节省人力物力又降低设备故障时间。（2）此系统不影响堆料机的正常作业，水缆能够自动收放并且在中间可变向。（3）雾状效果良好，能有效抑制堆料机作业过程起尘，达到环保要求。（4）操作简单，只需要司机在生产作业过程中控制洒水电磁阀来控制水除尘的通断。（5）降低水除尘成本。投入运行一年以来，只需定期进行系统检查保养，维修成本大大降低。2水缆系统存在的问题水缆式供水系统的成功运用，破解了长距离、可移动设备连续供水问题，但冬季北方港口结冰现象较严重，一直是制约水缆普遍推广用的关键因素。如何破解水缆防冻问题，又一次摆在了技术人员面前。经过反复讨论、不断实践，克服寒冷低温不利条件，研发出 4 种水缆冬季防冻方案，并成功进行实践，为水缆式供水系统推广应用打下了坚实的基础。3解决方案3.1气动排水装置和保温罩相结合方式卷盘式水缆除尘系统内增设 1 套气动排水装置，整套系统包括储气罐、空压机、排水电磁阀、内贴伴热板的保温罩壳等。大机作业时，堆场坝基供水电磁阀得电打开、排水电磁阀失电摘要：介绍采用水缆方式为长距离可移动设备提供除尘水源的方案，阐述水缆系统的优点及存在的问题。4 种水缆冬季防冻方案各有其优劣势，可根据使用环境、投入运行成本、维护成本和节能减排要求选择最优方式。关键词：水缆；防冻；长距离可移动设备；伴热中图分类号：U653.92文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.50水缆冬季防冻方案肖凯（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛066000）述 2 项要求。（1）检查配电室，如其实地安装部位、施工品质，并对施工方案的可实施性进行检测，将方案的指导作用完全地显示出来。（2）在建设设施基础期间，需严格把控型钢所在的部位，在其安装完毕后选取相应的固定方式，加强其稳固性，并保证设施和墙壁间的最小间距符合预设需求。5.2加强安装后的质量控制在配电柜的安装作业完毕后，即可开展调试作业，在调试完毕后就能够检测设施的运行功能，查出运行问题并解决，直到设施稳定使用且各种功能都符合预设需求。此外，在供电前仍然应加强检查，此阶段重点强调电气设施和接线的配置实况，抽屉式构件等各种零部件的协调性、机械联锁的稳固性等，确认符合要求后即可通电使用。6结束语综上所述，在地铁车站的运行中，低压配电柜属于重要装置，其性能表现将影响地铁车站的整体运行效果。为保证低压配电柜的正常使用，需选择合适型号的低压配电柜，由专业人员依据规范将其安装到位，注重线路区分、间隙封堵等细节，安装后检验功能的可行性，最终保证其安装质量。提出低压配电柜的安装技术，希望对同仁有参考价值。参考文献1张策.建筑电气供配电安装施工技术与管理研究 J.工程建设与设计，2019（24）：193-194.2谢发波.探索低压配电房配电系统安装施工技术 J.科学技术创新，2019（21）：150-151.3蓝桃生.探究高低压配电柜安装要点 J.中国金属通报，2019（12）：171-172.4曾世荣.低压配电房配电系统安装施工技术 J.广东建材，2009，25（8）：163-164.编辑国云骳髄髜设备管理与维修2023 翼8（下）关闭，气动排水装置的气泵得电，开始给储罐充气，当达到 1 MPa时自动停止，等待吹扫。此时水缆除尘系统正常洒水，水缆内的水呈流动状态，即使低温天气，也不会冻结。当大机停止作业，堆场坝基供水电磁阀失电关闭，排水电磁阀得电打开，洒水电磁阀失电关闭，气动排水装置中的电磁阀电打开，水除尘系统开始排水。当储气罐压力降到低压设定值，气路电磁阀失电关闭，气泵再次得电启动，向储气罐充气。如此循环 3 轮，通过高压气体将水缆中的水排出，从而保证水缆中不残留水，不会发生冻裂事故。当下次堆料机作业时，水缆除尘系统重新充水、洒水，不影响正常使用。为最大限度减少司机操作，仅使用原有的洒水开关进行控制，利用洒水关闭时的下降沿作为排水触发条件，排水系统自动启动。满足排水条件必须先满足空压机可正常运行，且冬夏选择开关打至冬季状态，储气罐内存有高压气体，并且洒水阀关闭时才能启动排气系统。这样的设计一是避免储罐气体压力小于水压时，水流反向流至排气系统，造成系统瘫痪；二是能最大限度减少司机操作，防止因误动作造成系统故障；三是对冬夏季进行分割，避免能源浪费。为防止卷盘上的水缆排空不净，水分积聚在每圈的最低点，造成水缆冻结，因此设计加装了缆盘保温罩。即将缆盘外次加装一个带有伴热板及保温层的罩壳，既能起到加热保温防止水缆冻结作用，又防止异物及坠落物损伤水缆功能。3.2自伴热水缆方式自伴热水缆方式是采用一种水缆外部自带伴热带加热方式防止冬季冻结，其是新一代除尘系统的关键部件。其材料结构由内向外依次为内胶层、钢丝层、绝缘层、加热层、外胶层。内胶层、外胶层材料为高强度合成橡胶，以实现水缆的柔韧性、耐磨性；钢丝层可提高水缆的抗拉强度；加热层材料为电阻丝，通过电阻发热，控制水缆水温，使其保持在 0毅以上，实现冬天不冻结的目的；绝缘层分布在加热层与钢丝层之间，防止短路。针对水缆伴热可能发生短路烧损这一问题，又对其内部结构进行了优化设计。将裸露电阻丝套上一层耐高温绝缘层后铺设到水缆内壁橡胶的结构形式，既对电阻丝加强了保护，又有效避免中水通过水缆内壁橡胶缺陷处对电阻丝渗透的可能性，彻底解除了短路故障及水缆短路烧损这一难题。自伴热防冻水缆采用磁滞联轴器减轻卷盘机构对水缆造成的冲击，是对自伴热水缆的另一种保护。由于电机与减速器被磁滞联轴器中间的气隙隔开，因而负载启动与制动特性更加平稳柔顺。实际使用中，可以根据工况合理调整联轴器两半轮之间的气隙宽度，来调整负载刚度，具有很强的适应性。能够有效降低电机启制动瞬间对水缆的拉伸破坏，减小对电阻丝的冲击，提高水缆的使用寿命。3.3内穿伴热带方式内穿伴热带方式为水缆内部穿设一整条伴热带，中间无接头、无断点。电伴热带采用串联型恒功率电伴热带，其内部结构共分为 6 层，分别为芯层、芯层绝缘层、内护套层、屏蔽层、外护套层以及加强层。为增强抗磨性、减小水缆接头内壁刮伤电伴热带可能性，在其外部又穿设了若干节薄壁柔性胶管，以增强其保护性能。施工时，依靠引线将其从一端带入、从另一端传出，穿设时避免过度抻拉，防止伴热带损伤。整套系统由卷缆驱动装置、导缆架、水缆、三通接头和温控系统组成。水缆两端分别接三通，其中入口端与地面供水管道连接，出口端与大机水除尘管道连接。伴热带从一端三通穿入，从另一端三通穿出，穿出接口处依靠带有锥度的尼龙塞拧紧密封。整套系统依靠地面固定部分供电，解决了因缆盘旋转加之穿设水管无法机上供电的问题。此外，为实现进一步对水缆温度的精确控制，在地面接头处增设了 2 个温度传感器，分别检测环境温度和水缆内部温度：当环境温度低于 5 益时，伴热系统自动投用，环境温度高于 5 益时伴热系统自动停止；水缆内部温度高于10 益时，系统加热自动停止，低于 5 益时系统加热自动启动。既将水缆温度控制在一定范围内，又避免造成不必要的能源浪费。此套系统还包含断电报警、断缆报警、漏电报警等，且将此信号引入到值班室控显示系统。系统检测到断电或缺项时，触发断电报警系统，防止因长时间断电未被及时发现造成水缆冻结。系统检测到供电正常而无电流通过时，判断伴热带存在断电，触发断缆报警，提示技术人员立即维修。因其供电电压高于人体安全电压，因此增加了漏电检测报警功能，降低漏电造成的安全风险。3.4双循环方式双循环方式水缆系统由卷缆驱动系统、导缆架、2 条水缆、循环泵、流量计、流量开关、水箱和地坑处电磁阀等部分组成。2 条水缆同时依靠卷盘驱动，随大机运行。经过双通路旋转接头后分别联通水箱的上部和下部，并在连接水箱下部的管路上布置循环水泵、流量计等。地坑处增设一电磁阀，水箱高低液位计可通过无线控制其开闭。当水箱处于低水位时，地坑电磁阀打开，为水箱注水，当水箱高液位时，地坑电磁阀关闭。进入冬季后，循环系统投入运行。利用流水不冻原理进行水缆防冻。正常供水时，电磁阀开启，水缆中的水流动，一旦检测到地坑电磁阀关闭，2 条水缆与水箱形成通路，循环水泵从水箱底部吸水，加压后加至其中一条水缆内，依靠泵的压力使 2 条水缆内的水流动起来。此外，水箱外部铺设保温伴热系统，用于提高水箱内水温，起到水缆不冻作用。此种方式关键是解决双水缆同步问题。实际使用时，由于 2条水缆需随大机同步卷绕，一旦不同步可造成一松一紧，反复运行后可能造成水缆损伤。因此，考虑将 2 条水缆利用卡子进行固定，使其形成一条同步水缆，很好地解决棘手难题。44 种方案对比（1）气动排水装置和保温罩相结合方式：依靠排气装置将水缆内的水排净防止水缆冻结，原理简单、可靠，机械结构较简单，不占用水缆内部通径。但引入空压机、储气罐、保温罩等，增加了投入费用以及排气、排水管路、电磁阀的故障概率；储气罐增加了安全风险，需按照压力容器管理规范管理，增加了管理难度。（2）自伴热水缆方式：依靠水缆外部加热电阻丝对水缆外部进行加热，省去了空压机、储气罐、管路、电磁阀等繁琐部件，降低故障几率。且其结构较简单，供电方便，可增加温度控制，实现节能增效目的。但此种方式增加了水缆质量、增大了水缆外径，相应卷缆装置等结构强度必须与之相匹配。加热电阻丝增加了水缆制作难度，且其内部为金属材料，弯曲性能较差。因其原理为对水缆外侧加热，电伴热耗散大，极寒天气时可能造成伴热功率不足；管壁加热加速橡胶老化，影响水缆使用寿命。（3）内穿伴热带方式：将伴热带穿入水缆内部进行伴热结构简单，故障率低；因其穿入水缆内部，电伴热能量利用率高，热量骳髄髝设备管理与维修2023 翼8（下）0引言随着云计算、物联网、大数据与人工智能等技术的应用和普及，数据中心的规模快速增长。作为高新技术的重要载体，数据中心已成为保障这些高新技术应用稳定运行的关键基础设施。UPS 是数据中心的核心供电系统，需要具备耐冲击、精准滤波和抗干扰的特性。现代化数据中心对 UPS 的要求是高稳定性、高可靠性和高可维护性，UPS 的性能将直接影响数据中心的运行稳定和安全。UPS 的架构和配置是否合理，决定了 UPS 的质量和性能，而外置维修旁路装置作为 UPS 的重要组成部分，对保障 UPS 的质量和性能具有不可替代的作用。分析外置维修旁路装置安全设计方案，并提出创新的数据中心 UPS 供电安全方案。1UPS 外置维修旁路设置的必要性在数据中心的实际工作中，往往会为 UPS 配备维修旁路，以更好地保障系统安全。在 UPS 需要电气隔离时，保证数据中心的持续供电。UPS 主机外部均设有旁路开关，当 UPS 发生故障时可以方便地切换到旁路。UPS 一般采用多台并联的形式工作，这就导致 UPS 内置的手动旁路开关无法有效保障系统安全，并造成了一定的误操作风险。例如某数据中心没有为 UPS配备外置维修旁路，在一次系统维护中由于误操作导致系统宕机，可见外置维修旁路开关的重要性。为 UPS 配备外置维修旁路开关后，进行系统维修时 UPS 处于完全隔离状态，而负载端依靠旁路供电依然可以维持稳定运行，为系统的维修或更换提供了便利。事实表明，外置维修旁路开关能够有效保障 UPS 的使用安全，完善的外置维修旁路开关不仅能够提升系统的稳定性与安全性，还能为系统维修或设备更换创造便利的环境。2维修旁路安全切换的重要性虽然有些数据中心为 UPS 配备了外置维修旁路开关，但工作人员仍需谨慎对待。在 UPS 正常运行过程中，假如外置维修旁路开关误操作，会导致电压频率和相位等的突变，轻则对系统造成冲击，重则损坏系统硬件，酿成重大安全事故。外置维修旁路开关必不可少，但为了防止误操作带来的风险，需要科学严格地使用外置维修旁路开关。本文提出了一种创新的数据中心 UPS 外置维修旁路开关安全方案，既能满足数据中心维护工作的实际需求，又能最大限度保障供电安全。3数据中心 UPS 外置维修旁路安全设计方案3.1维修旁路开关挂锁方案通常情况下，UPS 配电柜的维修旁路开关会采取机械式明锁的形式进行封闭，以防止人为误操作。当需要接通维修旁路开关时，按照安全流程申请开锁授权，将 UPS 切换到静态旁路后才允许打开旁路开关闸室，在安全员的监督下进行合闸操作，实现数据中心电源系统的平稳过渡。外置维修旁路开关合闸后，必须断开 UPS 前后的输入、输出端子。在 UPS 检修工作完成后，仍需切换至静态旁路，再接入系统，这时才允许断开维修旁路开关。整个摘要：外置维修旁路在数据中心 UPS 电源系统中具有极其重要的作用，是电源系统中必不可少的硬件设备。在充分分析传统 UPS外置维修旁路安全方案的基础上，提出一种创新的 UPS 系统外置维修旁路双磁力电磁锁盘互锁安全方案，防止误操作风险，为数据中心供电系统设计提供了新的理念和思路。关键词：数据中心供电架构；UPS；维修旁路；电磁互锁；防误操作中图分类号：TP308文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.51数据中心 UPS 系统外置维修旁路安全方案樊瑆（中国石油大庆石化公司热电厂，黑龙江大庆163714）散失较少，配合温控系统使用，可控制水缆内部温度维持在一定范围内，可大大节约电能。外力对其破坏概率较低，整个系统稳定性较高。故障反馈系统较完善，可将故障信号引入值班室监控系统，实时监测运行情况，一旦出现故障反馈信号，可及时投入维修力量进行维修。但因其供电电压高于人体安全电压，伴热带破损后存在高压漏电风险。其穿入内部后，如水缆出现破损漏水现象，需要先将伴热带拆除再进行维修，维修完毕后再穿入，增加了水缆破损的风险，增加了工人劳动强度。（4）双循环方式：利用 2 条水缆、水箱、循环泵等部件组成循环系统，依据流水不冻原理进行防冻，结构简单，投入成本低，只依靠循环泵防冻能耗最低。水电分离，可避免漏电对人体造成的伤害。但整个系统可看成一开式系统，无疑增加了污染水源造成喷嘴堵塞的风险，且循环水泵需长期运行，对其性能要求较高，出现故障后必须短时间内恢复其运行。5结束语解决长距离、可移动大机连续供水问题可实现清洁生产，文明生产，为绿色港口建设提供可靠保障。解决冬季防冻问题是保证其一年四季投用的关键，4 种方案各有其优劣势，可以根据使用环境、投入运行成本、维护成本、节能减排等要求选择最优方式。编辑国云骳髆髒