CN114039312A - 一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，该系统包括：温度监测系统、新鲜冷风供给系统和污浊热风排出系统，所述温度检测系统由温度传感器、数据采集模块、数据发送模块组成，该数据采集模块内设置有温度传感器数据传输线路，以及终端信号转换器，确保传感器数据转化为可视化图表，通过温度智能监测，内部冷风供给和热风排出，能实时控制跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段内部电缆温度，有力保障电缆输电效果，提升其内部输电电缆的输电效率。

Description

一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统
技术领域
本发明涉及通风降温系统技术领域，更具体地为一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统。
背景技术
跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段内敷电缆进行输电，电缆降温问题一直是焦点。因此，本发明将提出一种借助钢箱梁U型肋作为绝热通风管道载体的沿缆通风降温系统，旨在电缆附近形成强制对流，降低电缆附近环境温度。新鲜冷风吹出，在接触电缆之后即被加热而产生一定的升浮力（并发生自然对流），与前者强制对流共同作用，促进电缆表面的对流换热系数增大，进一步降低电缆表面温度。专利号：201921352602.8公开了一种特大型桥梁箱梁内部环境监控装置，其主要用于钢箱梁内部环境监控和通风除湿，但是该装置仅仅是通过内部局部空间的空气循环以实现降温除湿，且空气通过顶部U型肋会被显著加热而影响降温效果，因此该专利难以对输电钢箱梁中电缆附近空气进行有效降温。本专利的提出，不仅可以针对性的降低大跨距通航孔桥钢箱梁段电缆局部温度，以提升电缆的载流量，还可以促进输电钢箱梁内部空气循环，一定程度上保证内部空气质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，该系统获取电缆附近气温、智能提供新鲜冷风、排出污浊热风的作用，可以彻底以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明技术方案如下所述：一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，该系统包括：温度监测系统、新鲜冷风供给系统和污浊热风排出系统，所述温度检测系统由温度传感器、数据采集模块、数据发送模块组成，该数据采集模块内设置有温度传感器数据传输线路，以及终端信号转换器，确保传感器数据转化为可视化图表，所述新鲜冷风供给系统包括隔热通风管道、智能风阀、管道外轴进风流风机，其中隔热通风管道内径D2，位于通风下U型肋中，其表面防止冷风在管道内被加热而敷设隔热材料，所述污浊热风排出系统包括电缆上U型肋中排风管道、智能风阀、管道外轴排风流风机。
作为优选：所述温度传感器按照等间距原则，按一定顺序排布于输电电缆周围，温度传感器采集的数据经由通讯线缆传输至数据采集模块中，该数据采集模块包含电信号电路及终端数据处理算法，所述数据发送模块是电信号指令发送器，经由数据采集模块的数据经过算法处理，由数据发送模块传送至数据接收模块，由终端信号转换器对数据处理，由通讯线缆传输至可视化控制平台。
作为优选：所述隔热通风管道，直径为D3=240mm，布置于下U型肋中，表面敷设隔热材料，厚度为10mm，是新鲜冷风供给通道，在隔热通风管道上还布置有局部引风管，该局部引风管直径a=120mm，与智能风阀连接，局部引风管之间距离D0=800mm，且距输电电缆的距离L1=1000mm，位于竖向射流速度最大的区域，所述智能风阀接收来自于1温度监测系统的指令，在一定的温度区间内，实行冷风开启，在输电电缆周围形成强制对流，所述管道外轴进风流风机为2新鲜冷风供给系统的主要动力来源。
作为优选：所述排风管道布置于上U型肋中，直径D2=200mm，是污浊热风排出通道，所述智能风阀定距安装于排风管道中，与新鲜冷风供给系统中的智能风阀同时开闭，形成局部负压向3-1排风管道收集污浊热风，所述排风管道引风管的长度L3=1000mm，3-4集流器距输电电缆的距离L2=880mm，所述排风管道引风管下部与集流器连接，管道外轴排风流风机为污浊热风排出系统提供主要动力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过温度智能监测，内部冷风供给和热风排出，能实时控制跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段内部电缆温度，有力保障电缆输电效果，提升其内部输电电缆的输电效率。
附图说明
图1为跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段截面示意图。
图2为双股射流速度分布。
图3为不同孔间距（D0/a）下双股射流速度分布。
图4为本发明通风降温系统各部件相对位置。
图5为本发明温度监测系统原理图。
图6为本发明实施例通风降温系统布置图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：如图1-6所示，一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，该系统包括：温度监测系统1、新鲜冷风供给系统2和污浊热风排出系统3，所述温度检测系统1由温度传感器1-1、数据采集模块1-2、数据发送模块1-3组成，该数据采集模块1-2内设置有温度传感器数据传输线路，以及终端信号转换器1-6，确保传感器数据转化为可视化图表，所述新鲜冷风供给系统2包括隔热通风管道2-1、智能风阀2-3、管道外轴进风流风机2-4，其中隔热通风管道2-1内径D2，位于通风下U型肋4中，其表面防止冷风在管道内被加热而敷设隔热材料，所述污浊热风排出系统3包括电缆上U型肋5中排风管道3-1、智能风阀2-3、管道外轴排风流风机3-5。
所述温度传感器按照等间距原则，按一定顺序排布于输电电缆周围，温度传感器采集的数据经由通讯线缆传输至数据采集模块中，该数据采集模块包含电信号电路及终端数据处理算法，所述数据发送模块是电信号指令发送器，经由数据采集模块的数据经过算法处理，由数据发送模块传送至数据接收模块，由终端信号转换器对数据处理，由通讯线缆传输至可视化控制平台。
所述隔热通风管道，直径为D3=240mm，布置于下U型肋中，表面敷设隔热材料，厚度为10mm，是新鲜冷风供给通道，在隔热通风管道上还不布置有局部引风管，该局部引风管直径a=120mm，与智能风阀连接，局部引风管之间距离D0=800mm，且距输电电缆的距离L1=1000mm，位于竖向射流速度最大的区域，所述智能风阀接收来自于1温度监测系统的指令，在一定的温度区间内，实行冷风开启，在输电电缆周围形成强制对流，所述管道外轴进风流风机为2新鲜冷风供给系统的主要动力来源。
所述排风管道布置于上U型肋中，直径D2=200mm，是污浊热风排出通道，所述智能风阀定距安装于排风管道中，与新鲜冷风供给系统中的智能风阀同时开闭，形成局部负压向3-1排风管道收集污浊热风，所述排风管道引风管的长度L3=1000mm，3-4集流器距输电电缆的距离L2=880mm，所述排风管道引风管下部与集流器连接，管道外轴排风流风机为污浊热风排出系统提供主要动力。
温度监测系统：
温度检测系统主要功能是对电缆附近区域的空气温度进行实时测定，并将数据通过数据采集模块进行采集和处理，然后通过数据发送模块发送到控制平台。若某处温度超过一定的阈值，即对该处进行通风降温。
污浊热风排出系统：
所述的污浊热风排出系统主要功能是通过通风管道对钢箱梁内部进行纵向通长排风，并与新鲜冷风供给系统配套工作，通过智能风阀的开闭对相应隔断的电缆附近区域进行排风，排走内部高温空气。
新鲜冷风供给系统：
所述的新鲜冷风供给系统主要功能是通过底部U型肋中通风管道对箱梁内部进行纵向通长送风，并根据前述温度监测结果通过智能风阀的开闭对相应隔断的电缆附近区域进行供风，降低电缆附近空气温度。
《射流力学》中对双股射流速度分布的研究表明：1）双股射流的轴线速度呈“先负后正，再减小”的规律（见图2）；2）双股射流的轴线速度分布与出风口间距D0和出风口直径a相关（见图3）。
图2中，U0为出风口风速，L为双股射流速度为0的位置与出风口之间的距离，a为出风口的直径，D0为出风口间距；图3中，纵坐标U/U0为y轴上某点速度与出风口速度的比值，横坐标y/a为y轴上某点与出风口之间距离与孔径a之间的比值。
为使电缆处于射流速度最大的联合区，所述隔热通风管道的出风口与输电电缆之间的距离L1（见图4）需要满足以下要求：
1）当底部出风口之间距离D0与孔径a的相对大小为D0/a=8.5时，输电电缆与底部出风口之间的间距L1应该大于等于12.5a；
2）当底部出风口之间距离D0与孔径a的相对大小为D0/a=20时，输电电缆与底部出风口之间的间距L1应该大于等于20a；
3）其余情况下，输电电缆与底部出风口之间的间距L1可根据图3酌情取值；
4）为方便检修，L1的数值在0.8-1.2m左右为宜。
进一步地，所述隔热通风管道还应满足以下要求：
1）为方便输电电缆检修作业，通风管道的局部引风管不宜过长，尽量与所在U型肋持平；
2）通风管道的内径D2和外径D3需根据所在U型肋尺寸设计；
3）通风管道的局部引风管直径a需根据所在U型肋中通风管道的尺寸设计，宜小于通风管道的内径D2。
为方便检修作业，所述污浊热风排出系统的相关参数需满足以下要求：
1）排风管道的局部引风管长度L3以及引风管口与输电电缆之间的距离L2需要根据作业空间要求合理布置，并尽可能使L2足够小以使排风效果更佳；
2）顶部U型肋中排风管道直径D1需根据所在U型肋尺寸设计；
3）排风管道的局部引风管直径b需根据所在U型肋中排风管道的尺寸设计，宜小于排风管道的直径D1。
具体实施例：
本发明未做具体说明或限定的结构或构造均可按现有技术进行设置。
如图1、图4、图5、图6所示，本发明提出用于跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段内部，借助钢箱梁U型肋作为通风管道载体的沿缆通风降温系统，旨在电缆附近形成强制对流，高效降低电缆附近空气温度，节约电缆降温成本，提升其服役寿命，进而带来实际经济效益。
所述图4、图5中，1为温度监测系统，由温度传感器1-1，数据采集模块1-2，数据发送模块1-3，为通讯线缆1-4，为数据接收模块1-5，为终端信号转换器1-6，为可视化控制平台1-7组成。
温度传感器1-1按照等间距原则，按一定空间顺序排布于输电电缆6周围，温度传感器1-1采集的数据经由通讯线缆1-4传输至数据采集模块1-2。
数据采集模块1-2包含电信号电路及终端数据处理算法。
数据发送模块1-3是电信号指令发送器，经由1-2数据采集模块的数据经过算法处理，由数据发送模块1-3传送至数据接收模块1-5，由终端信号转换器1-6对数据处理，由通讯线缆1-4传输至可视化控制平台1-7。
所述图4中，2为新鲜冷风供给系统，由隔热通风管道2-1（位于下U型肋4），局部引风管2-2和智能风阀2-3组成。
所述的隔热通风管道2-1，直径D3=240mm，布置于下U型肋4中，表面敷设隔热材料，厚度为10mm，是新鲜冷风供给通道。局部引风管2-2，直径a=120mm，布置于隔热通风管道2-1上，与智能风阀2-3连接，局部引风管2-2之间距离D0=800mm，且距输电电缆6的距离L1=1000mm，位于竖向射流速度最大的区域。
智能风阀2-3接收来自于温度监测系统1的指令，在一定的温度区间内，实行冷风开启，在输电电缆6周围形成强制对流。
管道外轴进风流风机2-4为新鲜冷风供给系统2的主要动力来源。
所述的污浊热风排出系统3，主要由排风管道3-1（位于上U型肋5），引风管3-2，智能风阀3-3，集流器3-4，管道外轴排风流风机3-5组成。
排风管道3-1布置于上U型肋5中，直径D2=200mm，是污浊热风排出通道。
智能风阀3-3定距安装于排风管道3-1中，与新鲜冷风供给系统2中的智能风阀2-3同时开闭，形成局部负压向排风管道3-1收集污浊热风。
排风管道引风管3-2的长度L3=1000mm，集流器3-4距输电电缆6的距离L2=880mm。
排风管道引风管3-2下部与集流器3-4连接。
管道外轴排风流风机3-3为污浊热风排出系统3提供主要动力。
按照本发明的方法，跨海桥梁大跨距通航孔桥钢箱梁段内部可高效布置管道通风系统，及时有效地向高温输电电缆鼓入冷风，并利用内部强制对流，有效降低电缆附近温度，提升其内部电缆输电效率。。

Claims (4)

1.一种用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，该系统包括：温度监测系统、新鲜冷风供给系统和污浊热风排出系统，其特征在于：所述温度检测系统由温度传感器、数据采集模块、数据发送模块组成，该数据采集模块内设置有温度传感器数据传输线路，以及终端信号转换器，确保传感器数据转化为可视化图表，所述新鲜冷风供给系统包括隔热通风管道、智能风阀、管道外轴进风流风机，其中隔热通风管道内径D2，位于通风下U型肋中，其表面防止冷风在管道内被加热而敷设隔热材料，所述污浊热风排出系统包括电缆上U型肋中排风管道、智能风阀、管道外轴排风流风机。
2.根据权利要求1所述的用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，其特征在于：所述温度传感器按照等间距原则，按一定顺序排布于输电电缆周围，温度传感器采集的数据经由通讯线缆传输至数据采集模块中，该数据采集模块包含电信号电路及终端数据处理算法，所述数据发送模块是电信号指令发送器，经由数据采集模块的数据经过算法处理，由数据发送模块传送至数据接收模块，由终端信号转换器对数据处理，由通讯线缆传输至可视化控制平台。
3.根据权利要求1所述的用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，其特征在于：所述隔热通风管道，直径为D3=240mm，布置于下U型肋中，表面敷设隔热材料，厚度为10mm，是新鲜冷风供给通道，在隔热通风管道上还布置有局部引风管，该局部引风管直径a=120mm，与智能风阀连接，局部引风管之间距离D0=800mm，且距输电电缆的距离L1=1000mm，位于竖向射流速度最大的区域，所述智能风阀接收来自于1温度监测系统的指令，在一定的温度区间内，实行冷风开启，在输电电缆周围形成强制对流，所述管道外轴进风流风机为2新鲜冷风供给系统的主要动力来源。
4.根据权利要求1所述的用于跨海桥梁输电钢箱梁段的通风降温系统，其特征在于：所述排风管道布置于上U型肋中，直径D2=200mm，是污浊热风排出通道，所述智能风阀定距安装于排风管道中，与新鲜冷风供给系统中的智能风阀同时开闭，形成局部负压向排风管道收集污浊热风，所述排风管道引风管的长度L3=1000mm，集流器距输电电缆的距离L2=880mm，所述排风管道引风管下部与集流器连接，管道外轴排风流风机为污浊热风排出系统提供主要动力。
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