CN104458295B - 一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，包括：（1）分别制作法兰和风管；（2）将风管吊装就位，并安装风管支架；（3）将各个风管组对焊接，并将法兰与风管连接；同时，在风管弯管内安装导流叶片；（4）将轴流风机安装于地下，并将风管与轴流风机连接；（5）安装消声静压箱，并将风管与消声静压箱连接，同时，采用插销的方式将密封件插入到风管与消声静压箱的连接处；（6）安装整流段和格栅风口，并将格栅风口与消声静压箱连接；（7）安装风速风压测试仪，并连接至中央控制器；（8）对侧风多相流系统进行联动调试，并测定系统的综合性能。本发明很好地解决了现有侧风多相流系统施工工艺存在的诸多缺陷。

Description

一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，具体涉及的是一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法。

背景技术

高速列车试验用侧风多相流系统为非标制作，加工难度大、焊接质量要求高、风速高、噪音大，风量不易平衡分配。

基于此，申请人于2012年设计了一种高速列车试验用侧风多相流系统（中国专利号：ZL 201220412622.1），该侧风多相流系统具有成本较低、加工方便、噪音低的特点，能够很好地检测列车在模拟高速运行状态下的各种参数，并且其可以多次重复使用，在系统试验过程中噪音小、风量分配均匀，风机可以变频调节风量风速。

然而，针对该侧风多相流系统的施工安装，申请人在多次实践的过程中，发现其存在着诸多的施工缺陷，例如风管焊接不当、系统运行不稳定等等，而其中最主要的缺陷则包含有以下几个方面：

（1）空气在风管急转弯处容易产生涡流，导致气流不畅，进而不仅损失能量，而且噪音难以完全消除；

（2）消声静压箱与风管之间的连接存在密封不严的缺陷，同样导致了噪音的产生；

（3）系统产生的风量由变频器调节，因而风量及压力均难以实时、准确地满足实验风量的平衡要求，造成了系统模拟列车高速运行的参数精确度不高，降低了技术参考的价值度。

综上，有必要对侧风多相流系统的施工方法进行改进。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，具有施工后，系统连接牢固、运行稳定、密封性严、无噪音、且模拟参数精确度高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，包括以下步骤：

（1）分别制作法兰和风管；

（2）将风管吊装就位，并安装风管支架；

（3）将各个风管组对焊接，并将法兰与风管连接；同时，在风管弯管内安装导流叶片；

（4）将轴流风机安装于地下，并将风管与轴流风机连接；

（5）安装消声静压箱，并将风管与消声静压箱连接，同时，采用插销的方式将密封件插入到风管与消声器的连接处；

（6）安装整流段和格栅风口，并将格栅风口与消声静压箱连接；

（7）于格栅风口每隔300～350m安装一风速风压测试仪，并连接至中央控制器；

（8）对侧风多相流系统进行联动调试，并测定系统的综合性能，完成对侧风多相流系统的施工安装。

进一步地，所述步骤（2）中，风管吊装就位后，还依次对风管进行除锈和油漆刷涂处理。

再进一步地，所述步骤（3）中，导流叶片内弧与弯管同心，导流叶片与风管内弧等弦长，并且导流叶片的迎风侧边缘圆滑，其两端与弯管内壁固定。

更进一步地，所述导流叶片的数量为三片，采用等距或渐变的方式设置，且最小叶片间距不小于200mm。

更进一步地，所述步骤（4）中，在将轴流风机安装于地下时，还在该轴流风机底部依次安装减震器和地脚螺栓。

具体地说，所述步骤（5）中，密封件由强力热敏胶带和密封垫构成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过对原有施工工艺的改进，优化了目前高速列车试验用侧风多相流系统的施工安装，其具体表现为：1）法兰和风管单独制作，并将风管吊装就位，然后安装风管支架，并进行组对焊接和法兰连接，如此施工方式的设计确保了风管在应用到侧风多相流系统时，其可以稳定焊接和组装，并且与法兰的连接稳固牢靠，减少了人为修整，提高了施工效率；2）巧妙设置导流叶片，并对其形状、位置、数量进行设计，防止空气在风管弯管处产生涡流，避免能量损失及产生噪音；3）在消声静压箱与风管连接处设置密封件，通过利用消声静压箱的自重压紧密封件的方式，保证了系统的密闭性，在保证施工方便的同时又可以确保连接处的密封性，降低噪音；4）设置中央控制器及风速风压测试仪，利用风速风压测试仪与中央控制器的配合，可以及时、准确地检测风量通过时是否满足实验的风量平衡要求，保证系统风量平衡的准确性和及时性，提高模拟参数的精确度和技术参考价值。

（2）本发明还对风管进行除锈和油漆刷涂处理，清除风管各种杂质和铁锈死角，保证风管焊接质量，从而进一步提高风管的连接稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的导流叶片结构设置示意图。

图3为本发明采用的插销连接结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，用于高速列车试验用侧风多相流系统的施工安装。本发明的施工过程主要包括：施工准备、法兰和风管制作、风管吊装、风管组对焊接及法兰连接、轴流风机以及消声静压箱和格栅风口的安装、系统连接、电气及控制系统安装、系统联动调试以及综合性能测定。

一、施工准备

（1）系统方案准备

与专利号ZL 201220412622.1记载的一样，本发明所要施工安装的系统，包括并联的十台由变频器调节的风机和一台消声静压箱，十台风机并联成一个系统，每台风机108000³/h，风压2000Mpa，使系统风量达到1080000m³/h，风压2000Mpa。

（2）材料准备

由于系统压力高，风量大，相应的设备、板材厚度为5mm的钢板，采用焊接。选材必须谨慎，须对板材进行逐张检查，并进行材质的复验和相应的机械性能试验，及化学晶间腐蚀，所有材料经检验合格后方可投入工程施工。

（3）现场实测

根据施工图纸，仔细复核现场实际土建及实验室的各种数据，是否与设计图纸相符，如有出入，应当立即向设计人员反映。

二、法兰制作

（1）本发明所要施工安装的系统，其所应用到的法兰有方形法兰和圆形法兰，其中，方形法兰由四根角钢组焊而成，划线下料时应注意使焊成后的法兰内径不能小于风管的外经，用型钢切割机按线切断。

（2）下料校直后，在台钻上钻铆钉孔及螺栓孔；矩形法兰的四角部位必须设有螺孔。

（3）钻孔后的型钢放在焊接平台上进行焊接，焊接时用模具卡紧。风管法兰的焊缝应熔合良好、饱满，无假焊和孔洞。法兰平面度的允许偏差为2mm。

（4）圆形法兰加工：先将整根角钢或扁钢放在冷煨法兰卷圆机上按所需法兰直径调整机械的可调零件，卷成螺旋形状后取下。将卷好后的型钢画线割开，逐个放在平台上找平找正。调整的各支法兰进行焊接、冲孔。圆形法兰任意正交两直径之差不应大于2mm。

三、风管制作

（1）风管下料：板材剪切前必须进行下料的复核，复核无误后按划线形状用机械剪刀进行剪切；板材下料后在轧口之前，必要时用倒角机进行倒角工作。

（2）铆法兰：风管与法兰铆接前先进行技术质量复核，合格后将法兰套在风管上，管端留出10mm左右翻边量，管端折方线与法兰平面应垂直，然后使用液压铆钉钳或手动夹眼钳用铆钉将风管与法兰焊接。

圆形风管直径大于等于800mm，且其管段长度大于1250mm或总表面积大于4m²均应采取加固措施；矩形风管边长大于或等于630mm管段长度在1250mm以上，大于1.0m²时均采取角钢外加固措施。

四、风管吊装

待风管加工完成以后，利用行车吊将风管吊装到位，并安上风管支架。

五、风管组对焊接及法兰连接

（1）风管除锈及油漆刷涂处理

在风管组对焊接前，首先对风管进行除锈和油漆刷涂处理，其中，除锈的过程为：人工使用钢丝刷和磨砂纸除锈，把一些死角除锈得清理干净，表面的浮锈、松懈黑皮及异物用铲具、砂石、刮刀、砂纸和电动工具清除。表面的油脂、漆痕，先用溶剂清洗除去，若表面尚有层叠的铁锈附著时，再用电动工具、钢刷或其它工具清除。焊接焊缝附近的焊接飞溅、焊珠等须用电动工具或钢刷清除干净。除锈完成后，应将表面附留的尘垢和杂物清净，若尚有残留油脂，应使用溶剂清洗。工人除锈过程中要注意佩戴眼镜和口罩，雨湿天气不宜除锈，除锈后的钢板用薄膜覆盖，防止污染。

油漆刷涂处理的主要过程则为：将油漆浸含于刷毛中施工。油漆刷子应配合油漆性能及被涂刷构件的外部形状，选用质料好的毛刷。油漆涂刷方向须上下及左右交互施工，粗糙表面、边角等处，更须特别注意。灰色底漆三道共100µm，对于角钢和H型钢的死角处要特别注意，面漆二道50µm。

（2）风管组对焊接

风管经除锈和油漆刷涂处理后，开始进行各个相应风管的组对焊接。焊接前应严格检查风管坡口组对的质量，确认符合规定时，才能施焊；焊接时，应严格遵守焊接工艺规程和安全操作规程。

焊接接头经检验合格后，按设计文件和相关工艺措施对其表面进行处理。清除焊渣。

通过风管焊接的严密控制质量，既保证了焊接质量的可靠。又使风管系统的严密性得到了保证，还为系统保证气流的通畅提供了有利的前提条件。

（3）法兰连接

连接法兰的螺栓应均匀拧紧，其螺母应在同一侧，螺杆指向顺气流方向。

法兰连接时，首先按要求垫好垫料，然后把两个法兰先对正，穿上四个对角的螺栓并戴好螺母，螺栓采用不锈钢螺栓，螺母不要拧紧。再用尖冲塞进未上螺栓的螺孔中，把两个落空对正，直到所有螺栓都穿上后，拧紧螺栓。紧螺栓时应按十字交叉逐步均匀的拧紧。风管连接好后，拉线检查风管连接是否平直。法兰垫片材质应符合系统功能及设计要求。

（4）软接安装

选用防腐、防潮、不透气、不易霉变的金属夹筋软接，长度为150mm，连接处严密、牢固可靠。不得作为找正、找平的异径连接管。柔性短管的法兰规格应与风管的法兰规格相同。

六、安装导流叶片

如图2所示，在风管弯管内安装导流叶片1，导流叶片1的材质及材料厚度与风管一致。导流叶片内弧与弯管同心，且导流叶片与风管内弧等弦长。同时，导流叶片间距采用等距或渐变的方式设置，最小叶片间距不小于200mm，本实施例中的导流叶片的数量为三片，并且导流叶片的迎风侧边缘圆滑，其两端与管壁的固定牢固，固定方式采用螺栓固定。

七、安装轴流风机

将轴流风机安装于地下，并将风管与轴流风机连接。轴流风机的安装应注意以下问题：

1）轴流风机传动装置的外露部分以及直通大气的进出口装设防护罩。

2）其出口方向应正确；叶轮旋转应平稳，停转后不应每次停留在同一位置上；固定轴流风机的螺栓应拧紧，并有防松动措施。

3）保护措施：安装的轴流风机，搬运和吊装的绳索不能捆绑在机壳和轴承盖的吊环上；与机壳边接触的绳索，在棱角出应垫好柔软的材料，防止磨损机壳及绳索被切断。、风机搬动时，不应将叶轮和齿轮轴直接放在地上滚动或移动。轴流风机的进、排气管、阀件、调节装置应设有单独的支撑，各种风管与轴流风机连接时，法兰面应对中贴平，不应硬拉使设备受力。风机安装后，不应承受其他机件的重量。安装后设备不得作为借力支点。

此外，在将轴流风机安装于地下时，还在该轴流风机底部依次安装减震器和地脚螺栓。

八、安装消声静压箱及格栅风口

（1）消声静压箱的安装

消声静压箱尺寸为2100*2100*20000m，厚度为5mm的钢板。自重将达到8-9T，将很不利于消声静压箱的运输拆卸。为此，采取了消声静压箱分段组装，将多段消声静压箱组合，用不锈钢螺栓联结。有利于拆卸运输。既可以把部分动压变为静压使风吹得更远；又可以降低噪音，还可以风量均匀分配，减少动压损失。提高系统的综合性能。

在消声静压箱与地下风管联结时，本发明特别设计了插销式联结结构，如图3所示，本发明用限位系统控制密封件的插入深度，拆卸方便。本实施例中的密封件由强力热敏胶带2和密封垫3构成，在依次插入强力热敏胶带2和密封垫3后，利用消声静压箱的自重同时压紧胶带和密封垫，如此即可很好地保证系统的密闭性。

（2）格栅风口的安装

与现有技术一样，本发明设计了长达300mm的整流段，并采用100*100的方管来避免加工难度和避免啸叫，然后将格栅风口安装于消声静压箱的出风口处，并且该格栅风口通过连接段连接整流栅。

九、系统连接

待上述部件安装好后，用防火的金属加筋连接系统，保证系统的通畅。

另外，本发明在施工的过程中所用到的支架均是单独制作。支架制作的主要过程为：支架制作前，对型钢进行矫正；型钢首先采用机械切割，切割边缘处需进行打磨处理，然后型钢采用机械开孔，开孔尺寸应与螺栓相匹配。支架焊接采用角焊缝满含，焊缝高度应与较薄焊接件厚度相同，焊缝饱满、均匀，不出现漏焊、夹渣、裂纹、咬肉等现象。

支架采用20#工字钢制作，受力均匀，无变形，焊缝饱满、均匀。消声静压箱设置独立的支架。支架防腐在除锈后进行，刷防锈漆一遍，调和漆二遍。

十、电气及控制系统连接

本发明在硬件部分加入了中央控制器（处理单元）及风速风压测试仪等电子部件，并连接至相应的设备，其中，中央控制器分别连接轴流风机和风速风压测试仪，风速风压测试仪则在格栅风口每隔300～350m处安装一个。如此设计，当系统启动试验时，通过电子测量仪测出通过的风速风压。转换成电子信号送达中央控制器，中央控制器通过转换电机的转速来改变风量风压，以达到实验要求的0-25m/s可变风量及压头。同时又可以检测风量通过时是否满足实验的风量平衡要求。通过此措施来保证系统风量平衡的准确性和及时性。

十一、系统联动调试

在风管漏光检查合格后进行系统漏风量测试。在测试合格后，待其他设备系统全部完成且合格后，进行单机试运转，单机试运转时、风机，叶轮旋转方向应正确、运转平稳、无异常振动与声响，其风机电机运行功率应符合设备技术文件的规定。在额定转速下连续运转2h后，滑动轴承外壳最高温度不得超过70℃；滚动轴承不得超过80℃，正常运转不应少于8h。

十二、综合性能测定

（1）在系统风机的进出处设置一临时的网格，在相同距离及相对方位用记号笔做好标记。

（2）采用风速仪分别测出各点的风速，计算系统风量，取平均值与设计参数对比，看系统是否满足实验要求，采用皮托管测出系统风压。

（3）在测试风量风压的同时，也需要测出风机的各种性能参数；整理各种数据，形成文字资料，收集整理成册，同竣工资料一起交资料室归档。

十三、竣工验收

在工程全部施工完毕，各种竣工资料及调试完毕，自检合格的基础上，提请建设方工程验收。

本发明通过对目前的侧风多相流系统施工工艺的改进，不仅进一步降低了施工的难度，提高了施工的效率，而且也强化了系统的稳定性，使之能够更好地应用于高速列车的模拟实验，模拟时速400km/h的高速列车运行时，受到的多变的自然风情况。本发明先期在西南交通大学轨道交通实验室侧风多相流系统工程施工中进行了应用，而通过应用本发明的施工方法，相比之前的施工工艺来说，本发明从成本上节约了35%，施工周期上则节约了20天，并且提高了实验室空间的利用率。同时，通过本发明的施工方法，其还有效地保证了系统运行的稳定性和运行的效果，并且取得了非常良好的经济效益和社会效益。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别制作法兰和风管；

（2）将风管吊装就位，并安装风管支架；

（3）将各个风管组对焊接，并将法兰与风管连接；同时，在风管弯管内安装导流叶片；

（4）将轴流风机安装于地下，并将风管与轴流风机连接；

（5）安装消声静压箱，并将风管与消声静压箱连接，同时，采用插销的方式将密封件插入到风管与消声器的连接处；

（6）安装整流段和格栅风口，并将格栅风口与消声静压箱连接；

（7）于格栅风口每隔300～350m安装一风速风压测试仪，并连接至中央控制器；

（8）对侧风多相流系统进行联动调试，并测定系统的综合性能，完成对侧风多相流系统的施工安装。

2.根据权利要求1所述的一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，所述步骤（2）中，风管吊装就位后，还依次对风管进行除锈和油漆刷涂处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，所述步骤（3）中，导流叶片内弧与弯管同心，导流叶片与风管内弧等弦长，并且导流叶片的迎风侧边缘圆滑，其两端与弯管内壁固定。

4.根据权利要求3所述的一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，所述导流叶片的数量为三片，采用等距或渐变的方式设置，且最小叶片间距不小于200mm。

5.根据权利要求4所述的一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，所述步骤（4）中，在将轴流风机安装于地下时，还在该轴流风机底部依次安装减震器和地脚螺栓。

6.根据权利要求5所述的一种高速列车试验用侧风多相流系统的施工方法，其特征在于，所述步骤（5）中，密封件由强力热敏胶带和密封垫构成。