CN103821086B - 一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统，是将桥面融冰雪电热系统按电力负荷能力分设为独立可控的各并联电热单元，各电热单元沿车辆行驶方向按设定的间距平行布设呈纵向阵列，控制纵向阵列中各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作。本发明既充分利用了供电系统的可提供电功率，又使得电热系统的总功率得以保障；并提高了加热的均匀性，避免融化水二次结冰；还提高了融雪化冰系统的可靠性，也为维修带来便利；对于各种特殊路段，包括机场跑道、隧道入口过渡区域等都能广泛应用，使电热融雪化冰的方法得到良好的应用。

Description

一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统

技术领域

本发明涉及一种融冰雪桥面电热系统，是为桥面、路面或机场道面等场合的融雪化冰的电热系统。

背景技术

目前国内外常用的路面融雪化冰的方法主要有清除法和融化法。清除法为人工清除方法和机械清除方法；融化法包括化学融化法、热融化法；路面新材料除冰雪法（添加盐类化合物自释放法、添加导电性物质通电法）；此外还有太阳能和地源热泵融化法、撒布砂石材料以及自应力弹性铺面技术等。

电热系统融雪化冰法，融冰雪速度快、自动化和智能化程度高、能远程实时控制，不腐蚀和污染环境，融冰雪过程中不会影响实时交通，可以有效提高通行能力、减少交通事故发生率。

对于电热融雪化冰的方法来说，往往需要大面积铺设电热装置形成整个电热系统，但在针对整个电热系统中所有电热装置进行整体加热时，需要相当大的用电功率予以支持，而且电流大、传输电缆发热量大、电力损耗大。为了适应这样的电热融雪化冰方法，常规做法是配备大功率变电站、变压电塔、大功率控制柜，并且加大传输电缆直径、或添置发电机等。但是，相关设备的建造、以及后期运营维护过程都需要大量的资金预以支撑，而桥面或路面融雪化冰系统在除冬季以外的其他季节基本都处于闲置状态，对于在野外的等级公路，距离工业电或者收费站、服务区距离较远时，用电就显得更加捉襟见肘，这些情况严重地抑制甚至阻止了电热融雪化冰的推广应用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存的不足之处，提供一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统，以使电热融雪化冰技术在特定路段，如桥面、机场跑道等处得良好的应用，保证道路安全畅通。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统的特点是：将桥面融冰雪电热系统按电力负荷能力分设为独立可控的各并联电热单元，所述各电热单元沿车辆行驶方向按设定的间距平行布设呈纵向阵列，控制所述纵向阵列中各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作。

本发明扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统的特点也在于：所述各电热单元自纵向阵列的一侧向另一侧按自然数序列依次标记为L1、L2…Ln；所述n为纵向阵列中电热单元的数量；将n个电热单元划分为s个电热单元组，并按自然数序列分别将各电热单元组标记为：Z1、Z2…Zs；每个电热单元组中电热单元的数量为m，并有：m=n/s，其中n为s的整数倍，所述s按进一法则由式(1)式得：s=P_总/P(1)；

式(1)中：P_总为桥面电热系统的总功率，P为桥面供电系统可提供电功率。

本发明扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统的特点还在于：所述n个电热单元是按如下方法划分为s个电热单元组：

电热单元组Z1中的各电单元分别是：L1、L(1+m)、L(1+2m)…L[1+(s-1)m]

电热单元组Z2中的各电单元分别是：L2、L(2+m)、L(2+2m)…L[2+(s-1)m]

…

电热单元组Zs中的各电单元分别是：Lm、L(2m)、L(m+2m)…L[m+(s-1)m]

所述各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作的方式为：

步骤1、首先对电热单元组Z1连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

步骤2、随之对电热单元组Z2连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

…

步骤3、直到对电热单元组Zs连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

再按步骤1-3循环上述过程，一个循环周期T=t×s，直至桥面达到设定温度值或达到设定的温度范围值完成融冰雪过程。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明改变“系统整体供电”为按电热单元组扫描式循环供电，通过控制各电热单元分组扫描式循环工作，有效解决了整体铺装电热装置功率过大无法使用的问题，使电热融雪化冰的方法得到良好的应用。

2、本发明中各电热单元的独立可控提高了融冰雪电热系统的可靠性，方便检测维修，在某一个或多个电热单元损坏的情况下，不影响其它电热单元正常工作，提高了融雪化冰系统的可靠性，也为维修带来便利。

3、本发明将电热单元沿车辆行驶方向平行布设呈纵向阵列，在出现有一个或多个电热单元损坏的情况下，不会在路面上沿车辆行驶方向形成融雪化冰的间断盲区，避免了电热单元沿垂直于车辆行驶方向布设损坏时，局部出现融冰雪间断盲区对行车造成的阻碍，可靠性高，同时也大大降低了二次结冰的可能。

4、本发明将各电热单元分组设置，并按s=P_总/P设置电热单元组的数量，既充分利用了供电系统的可提供电功率，又使得电热系统的总功率得以保障。

5、本发明使电热融雪化冰系统的前期投资和后期运营成本得到大幅降低。

6、本发明中对于各电热单元的特定的分组形式，有效避免了局部出现融冰雪加热盲区，提高了加热的均匀性，避免融化水二次结冰。

7、本发明并不局限于交通领域中桥面，对于各种特殊路段，包括机场跑道、隧道入口过渡区域等都能广泛应用。

附图说明

图1为本发明电热单元在桥面上排布示意图；

图2为本发明电热单元分组示意图；

具体实施方式

参见图1，本实施例中扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统的结构设置为：将桥面融冰雪电热系统按电力负荷能力分设为独立可控的各并联电热单元，各电热单元沿车辆行驶方向按设定的间距平行布设呈纵向阵列，控制纵向阵列中各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作。

具体实施中，各电热单元自纵向阵列的一侧向另一侧按自然数序列依次标记为L1、L2…Ln；所述n为纵向阵列中电热单元的数量；将n个电热单元划分为s个电热单元组，并按自然数序列分别将各电热单元组标记为：Z1、Z2…Zs；每个电热单元组中电热单元的数量为m，并有：m=n/s，其中n为s的整数倍，所述s按进一法则由式(1)式得：s=P_总/P(1)；

式(1)中：P_总为桥面电热系统的总功率，P为桥面供电系统可提供电功率。

如图1、图2所示，图1中包含桥面1，桥面导热层2，电热单元3，控制电路配电柜4，桥面行车方向5。将所有电热单元3按行车方向以设定间距平行铺设在桥面上并依次标记为L1、L2、L3···L9，即n为9再从桥的一侧接入控制电路配电柜4中。按照现场可提供功率，将九个电热单元3分设为三个电热单元组，即s为3，分别标记为Z1、Z2和Z3，每个单元组中电热单元的数量为9/3=3个，即m为3。当实际运用中，电热单元不能被电热单元组数所整除时，将剩余的单元数归在最后一组中。

参见图2，本实施例中n个电热单元是按如下方法划分为s个电热单元组：

电热单元组Z1中的各电单元分别是：L1、L(1+m)、L(1+2m)…L[1+(s-1)m]

电热单元组Z2中的各电单元分别是：L2、L(2+m)、L(2+2m)…L[2+(s-1)m]

…

电热单元组Zs中的各电单元分别是：Lm、L(2m)、L(m+2m)…L[m+(s-1)m]

如图2所示，电热单元组Z1中的各电热单元分别是：L1、L4和L7；电热单元组Z2中的各电热单元分别是：L2、L5和L8；电热单元组Z3中的各电热单元分别是：L3、L6和L9；

各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作的方式为：

步骤1、首先对电热单元组Z1连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

步骤2、随之对电热单元组Z1连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

…

步骤3、直到对电热单元组Zs连续供电时间t，其它各电热单元组均为停止供电状态；

再按步骤1-3循环上述过程，一个循环周期T=t×s，直至桥面达到设定温度值或达到设定的温度范围值完成融冰雪过程。

按图2所示形式其循环工作方式为：

首先对电热单元组Z1连续供电时间t，Z2、Z3两个电热单元组均为停止供电状态；

随之对电热单元组Z2连续供电时间t，Z1、Z3两个电热单元组均为停止供电状态；

其后对电热单元组Z3连续供电时间t，Z1、Z2两个电热单元组均为停止供电状态；

再按上述过程循环工作，一个循环周期为T=3t，直至桥面达到设定温度值或达到设定的温度范围值完成融冰雪过程。

在实际工作中，电热单元均独立可控，并沿行车方向均匀平行铺设，间距较小，当其中某个电热单元因故障而不能正常工作时，不会影响其他电热单元正常工作，也不影响整体的融冰效果，提高了系统的可靠性。

本发明技术方案在阜阳—新蔡高速公路阜阳南出口处D匝道处进行了实际运用。现场匝道桥面长70米，为双向单车道桥宽7m，作为电热单元的发热电缆仅仅铺设在利用率最高的3.75m宽的中间部分，发热电缆间距为5cm，按照行车方向纵向铺设在桥面上。桥面总长度为60m，每根发热电缆的长度为140m，共铺设36根，每根发热电缆的用电功率为25w/m，则现场所需总功率为126kw，现场所能提供的富余总功率50kw，因此分组数为126/50=2.52，采用进一法取为三组。

按照本发明所述的分组方法对36根发热电缆进行分组，其中1、4、7···34为第一组，2、5、8···35为第二组，3、6、9···36为第三组。然后按照本发明所提供的供电方法进行供电，先对第一组发热电缆进行供电3分钟，其它两组不供电；再对第二组发热电缆进行供电3分钟，其它两组同样不供电；再对第三组发热电缆进行供电3分钟，其它两组不供电；再对第一组发热电缆供电，如此循环，实现扫描时循环供电。

本发明技术方案既充分利用了供电系统的可提供电功率，又使得电热系统的总功率得以保障；并提高了加热的均匀性，避免融化水二次结冰；提高了融雪化冰系统的可靠性，为维修带来便利；对于各种特殊路段，包括机场跑道、隧道入口过渡区域等都能广泛应用，使电热融雪化冰的方法得到良好的应用。

本发明也可以用于室内养殖冬季取暖，解决了个体户用电功率有限的问题，并且实现了均匀加热；本发明还可以用于家装地暖供热，常规的加热方式受用电功率的限制进行分房间加热，本发明实现了对整个房间同时均匀加热。

Claims (1)

1.一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统，其特征是：将桥面融冰雪电热系统按电力负荷能力分设为独立可控的各并联电热单元，所述各电热单元沿车辆行驶方向按设定的间距平行布设呈纵向阵列，控制所述纵向阵列中各电热单元分组按扫描的形式以设定的时序循环工作；所述各电热单元自纵向阵列的一侧向另一侧按自然数序列依次标记为L1、L2…Ln；所述n为纵向阵列中电热单元的数量；将n个电热单元划分为s个电热单元组，并按自然数序列分别将各电热单元组标记为：Z1、Z2…Zs；每个电热单元组中电热单元的数量为m，并有：m＝n/s，其中n为s的整数倍，所述s按进一法则由式(1)式得：s＝P_总/P   (1)；

式(1)中：P_总为桥面电热系统的总功率，P为桥面供电系统可提供电功率。