CN104863117A - 埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 - Google Patents
埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104863117A CN104863117A CN201410061496.3A CN201410061496A CN104863117A CN 104863117 A CN104863117 A CN 104863117A CN 201410061496 A CN201410061496 A CN 201410061496A CN 104863117 A CN104863117 A CN 104863117A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- door
- ventilating pipe
- shaped air
- air chimney
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明涉及一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构,该结构在冻土上限上,设置U型通风管,喇叭型连接管连通U型通风管,U型通风管管口安放自动风门,U型通风管内置有热力管道,在U型通风管和热力管道间设置持力隔热层,喇叭型连接管底部垫有填土;风门由弹簧,磁性材料,防锈合页,门板,密封垫圈构成,U型通风管管口与椭圆形门板之间用防锈合页连接,门板上置有磁性材料与弹簧,弹簧居于U型通风管管口与门板之间,门板周边装有密封垫圈。采用本发明冷季气温降低,自动风门开启,冷空气进入U型通风管,对基础制冷;暖季气温升高,自动风门关闭,阻止U型通风管与空气进行能量交换。保证了管道安全运营,也可达到冬季冷能收储维持管道冻土基础稳定的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构,以维持高温热力管道多年冻土基础的稳定。
背景技术
多年冻土在我国广泛分布,约占国土陆地面积的22.3%。多年冻土区管道在修建、运营过程中,冻土基础温度升高,从而造成冻土融化,基础下沉,管道安全受到威胁。现有的措施是由美国阿拉斯加最早使用的热桩技术,施工不便且成本较高。我国有两条位于多年冻土区的石油管道受到基础融化的威胁。拟新建的格-拉输油管道面临同样的问题。因此,研发一种经济、实用,施工方便且易于维护的管道基础制冷结构具有重要现实意义。
发明内容
基于上述,本发明的目的在于提供一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构。制冷结构为U型通风管,利用U型通风管对管道下方基础进行制冷,同时利用风门开启和关闭来加强制冷效果,另外利用隔热持力层削弱管道和冻土基础间的相互热交换,以实现热力管道下部多年冻土基础稳定和减少管道内温降的目的。
本发明的目的是通过以下措施来达到:
一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构,是由自动风门、填土、喇叭型连接管、天然地表、管道、U型通风管和持力隔热层组成。在冻土上限上,设置U型通风管,喇叭型连接管连通U型通风管,U型通风管管口安放自动风门,U型通风管内置有热力管道,在U型通风管和热力管道间设置持力隔热层,喇叭型连接管底部垫有填土;风门由弹簧,磁性材料,风门倾角,防锈合页,门板,密封垫圈构成,U型通风管管口与椭圆形门板之间用防锈合页连接,门板上置有磁性材料与弹簧,弹簧居于U型通风管管口与门板之间,门板周边装有密封垫圈。
本发明的优点和产生的有益效果是:
1、U型通风管围绕管道,可对管道作用范围内的冻土基础进行降温,维持基础稳定;
2、喇叭型进风口和自动关闭风门可以强化冬季制冷效果;
3、持力隔热层起到支撑管道的作用;同时可减少管道内热量向下传递,对维持冻土基础稳定有利;
4、持力隔热层可减少通风管内的热量对热力管道的影响,对热力管道安全运营有利。
附图说明
图1 为埋地管道多年冻土基础U型制冷结构横断面图。
图2 为自动风门横断面图。
图3 为自动风门门板平面图。
图4 为无制冷结构地管道埋多年冻土基础下运行1年后、5年后和30年后温度曲线。
图5 为使用U型制冷结构后埋地管道多年冻土基础下运行1年后、5年后和30年后地温曲线。
具体实施方式
为更好地理解本发明,根据中俄原油管道所经大兴安岭地区气候特征及约90cm的原油管道直径和实际高温输油的情况,通过以下实例予以进一步说明:
如图1所示,一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构,是由自动风门1、填土2、喇叭型连接管3、天然地表4、管道5、U型通风管6和持力隔热层8组成。在冻土上限7上设置U型通风管6,喇叭型连接管3连通U型通风管6,U型通风管管口安放自动风门1,U型通风管6内置有热力管道5,在U型通风管6和热力管道5间设置持力隔热层8,持力隔热层8为stp保温板。喇叭型连接管3底部垫有填土2,自动风门1由弹簧9,磁性材料10,防锈合页12,门板13,密封垫圈14构成。U型通风管管口与椭圆形门板13之间用防锈合页12连接,门板13上置有磁性材料10与弹簧9,磁性材料10为磁条,弹簧9居于U型通风管管口与门板13之间,门板13周边装有密封垫圈14。
为了避免冬季积雪封堵风门,在施工中,填土2将管口风门1抬高30cm。连接管喇叭型管口直径为50cm,U型通风管6直径为30cm。管道5底部距离U型通风管6顶部30cm。在纵向方向,U型通风管6间的间距为90cm。埋深1.8m。
为减少风门门板13自重,采用硬质聚氨酯板,其密度为35kg/m3,导热系数为0.018W/m.k,同时在门板长轴15方向贴磁条作为磁性材料10产生磁性时提供吸力介质。门板的重力距为0.69N·m。
自动风门设计满足如下力学条件:
弹簧拉力距Mo(F)、门板重力力矩Mo(G)、磁力矩Mo(W)
Mo(W)>Mo(F)>Mo(G) ……1
根据公式1 Mo(W)>Mo(F)>Mo(G),选用弹簧(9)(弹力距0.7 N·m)和磁性材料(10)(磁力距1.0 N·m)。
冷季,气温降低。当温度低于0℃时,磁性材料10变为强磁的铁磁材料,将门板13拉到地面水平位置保持打开状态,自动风门开启,U型通风管管口与门板13之间的倾角11为60°-65°,冷空气进入U型通风管6,对基础制冷;暖季,气温升高。温度大于0℃时,磁性材料10变为顺磁失去磁性,门板13在弹簧9拉力作用下关闭U型通风管管口,密封垫圈14保证风门关闭严实,热风不能进入U型通风管6。自动风门关闭,阻止U型通风管与空气进行能量交换。通过这两个过程实现冷能有效收储,达到维持冻土基础稳定的目的。
为验证本发明的效果,采用数值仿真方法对普通埋地管道多年冻土基础和采用本发明结构后埋地管道多年冻土基础的温度场进行了模拟试验。图4为无制冷结构地管道埋多年冻土基础下运行1年后10月15日、5年后10月15日和30年后10月15日温度曲线。管道内为稳定热源,温度为16℃。图4表明:普通多年冻土基础管道在运行1年后,冻土上限约3.86m;运行5年后管道下方冻土上限已超过6.0m;在运行30年后冻土上限超过了8.0m。数据对比表明:冻土上限出现了大幅下降,同时沿深度方向上冻土的温度也在逐渐升高。对高含冰量冻土来说,上限的大幅下移将造成严重的沉降变形。这些结果表明对多年冻土区的热力管道如果不采取特殊措施,管道安全将收到严重威胁,并且会对冻土环境造成破坏。图5为采用本发明结构地管道埋多年冻土基础下运行1年后10月15日、5年后10月15日和30年后10月15日温度曲线。同样,管道内为稳定热源,温度为16℃。从图5可以看出:采用本发明结构的多年冻土基础管道在运行1年后,冻土上限约3.6m;运行5年后的情况与第1年差不多;运行30年后,冻土上限不仅没有大幅下降,相反出现了冻土上限有小幅度抬升,约为3.5m;下部温度随时间的变化不大;在通风管影响范围内出现了明显的降温区域,冻土温度在结构影响区温度曲线表现为突变,深度方向上冻土温度变化也很小。比照上述两种情况可以看出:采用本发明结构后,多年冻土基础稳定性得到维持,且还有所加强。这对管道安全运营和保护冻土环境极为有利。
Claims (1)
1.一种埋地热力管道多年冻土基础制冷结构,是由自动风门(1)、填土(2)、喇叭型连接管(3)、天然地表(4)、管道(5)、U型通风管(6)和持力隔热层(8)组成,其特征是在冻土上限(7)上,设置U型通风管(6),喇叭型连接管(3)连通U型通风管(6),U型通风管管口安放自动风门(1),U型通风管(6)内置有热力管道(5),在U型通风管(6)和热力管道(5)间设置持力隔热层(8),喇叭型连接管(3)底部垫有填土(2);风门(1)由弹簧(9),磁性材料(10),防锈合页(12),门板(13),密封垫圈(14)构成,U型通风管管口与椭圆形门板(13)之间用防锈合页(12)连接,门板(13)上置有磁性材料(10)与弹簧(9),弹簧(9)居于U型通风管管口与门板(13)之间,门板(13)周边装有密封垫圈(14)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410061496.3A CN104863117B (zh) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410061496.3A CN104863117B (zh) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104863117A true CN104863117A (zh) | 2015-08-26 |
CN104863117B CN104863117B (zh) | 2016-09-07 |
Family
ID=53909257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410061496.3A Expired - Fee Related CN104863117B (zh) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104863117B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107201702A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 对流调控全壁通风透气式冻土通风路堤 |
CN110004911A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-12 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种多年冻土区保护埋设对象的冷垫系统及其施工方法 |
CN110107814A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-09 | 兰州交通大学 | 一种多年冻土区输油气管的螺旋式通风结构 |
CN110230772A (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-13 | 中国石油天然气股份有限公司 | 冻土区管道的防治系统 |
CN113983234A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-28 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 非连续多年冻土区埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置及方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62112811A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-23 | Shimizu Constr Co Ltd | ヒ−トパイプによる軟弱粘性土地盤の改良工法 |
CN2633953Y (zh) * | 2003-04-02 | 2004-08-18 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 路基的自动温控通风装置 |
CN1540110A (zh) * | 2003-04-22 | 2004-10-27 | 中国矿业大学 | 调控天然冷量维护冻土路基的方法 |
CN201221044Y (zh) * | 2008-06-12 | 2009-04-15 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种倒“t”形高效通风管路基 |
CN201420272Y (zh) * | 2009-06-17 | 2010-03-10 | 重庆交通大学 | 寒区工程中用的复合式通风管 |
CN103388294A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-13 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 倒t型通风宽幅路基结构 |
CN203795413U (zh) * | 2014-02-24 | 2014-08-27 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 热力管道埋于多年冻土基础的制冷结构 |
-
2014
- 2014-02-24 CN CN201410061496.3A patent/CN104863117B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62112811A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-23 | Shimizu Constr Co Ltd | ヒ−トパイプによる軟弱粘性土地盤の改良工法 |
CN2633953Y (zh) * | 2003-04-02 | 2004-08-18 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 路基的自动温控通风装置 |
CN1540110A (zh) * | 2003-04-22 | 2004-10-27 | 中国矿业大学 | 调控天然冷量维护冻土路基的方法 |
CN201221044Y (zh) * | 2008-06-12 | 2009-04-15 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种倒“t”形高效通风管路基 |
CN201420272Y (zh) * | 2009-06-17 | 2010-03-10 | 重庆交通大学 | 寒区工程中用的复合式通风管 |
CN103388294A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-13 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 倒t型通风宽幅路基结构 |
CN203795413U (zh) * | 2014-02-24 | 2014-08-27 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 热力管道埋于多年冻土基础的制冷结构 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107201702A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 对流调控全壁通风透气式冻土通风路堤 |
CN110230772A (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-13 | 中国石油天然气股份有限公司 | 冻土区管道的防治系统 |
CN110004911A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-12 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种多年冻土区保护埋设对象的冷垫系统及其施工方法 |
CN110004911B (zh) * | 2019-03-29 | 2024-02-13 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 一种多年冻土区保护埋设对象的冷垫系统及其施工方法 |
CN110107814A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-09 | 兰州交通大学 | 一种多年冻土区输油气管的螺旋式通风结构 |
CN113983234A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-28 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 非连续多年冻土区埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置及方法 |
CN113983234B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-08-18 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 非连续多年冻土区埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104863117B (zh) | 2016-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104863117A (zh) | 埋地热力管道多年冻土基础制冷结构 | |
CN204357454U (zh) | 寒区隧道防冻害系统 | |
CN108952806B (zh) | 高寒严寒地区隧道排水防冻集成系统 | |
CN103061230B (zh) | 一种利用地源热泵冷却及融冰冻路面技术的施工方法及施工用排水板 | |
CN203381974U (zh) | 一种动物疫苗用储存箱 | |
CN103590293A (zh) | 利用太阳能制冷装置维护多年冻土地基路基热稳定的方法 | |
CN203795413U (zh) | 热力管道埋于多年冻土基础的制冷结构 | |
Plotnikov | Stabilizing the temperature regime of a frozen foundation bed using thermal insulation and cooling mechanisms | |
CN201364061Y (zh) | 一种用于保护埋地天然气管道的热管组件 | |
CN205940687U (zh) | 一种保温水表箱 | |
CN202599174U (zh) | 一种原油管道低温热管换热器 | |
CN205557217U (zh) | 一种通风管块石间夹式自控通风管路基结构 | |
CN204570640U (zh) | 防止水面结冰保护桥墩的装置 | |
CN104727283B (zh) | 防止水面结冰保护桥墩的装置及其使用方法 | |
CN103383207A (zh) | 一种原油管道低温热管换热器 | |
CN201695998U (zh) | 一种油田边缘井区太阳能液位计伴热装置 | |
CN203704962U (zh) | 计量箱 | |
CN206399089U (zh) | 一种冷库气压平衡器 | |
CN201874560U (zh) | 注蒸汽油井压力表保温箱 | |
CN205738799U (zh) | 一种无动力自然调转保温箱 | |
CN209762285U (zh) | 一种保温防冻型角阀 | |
CN205795443U (zh) | 一种制冷水杯 | |
CN106196732B (zh) | 一种加热地下低温储罐周围土体的系统 | |
CN107201710B (zh) | 一种弹簧翘曲式调控路基对流换热的方法 | |
CN204919277U (zh) | 一种沥青保温箱及运输车 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200817 Address after: 730000 No.318, Donggang West Road, Chengguan District, Lanzhou City, Gansu Province Patentee after: NORTHWEST INSTITUTE OF ECO-ENVIRONMENT AND RESOURCES, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: Chengguan District of Gansu city of Lanzhou province Donggang West Road 730000 No. 320 Patentee before: COLD AND ARID REGIONS ENVIRONMENTAL AND ENGINEERING Research Institute,CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
|
TR01 | Transfer of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160907 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |