太阳能辅助供电管网防冻系统及其三腔异形管技术方案

本实用新型专利技术涉及公路隧道消防供水管网的防冻设施，具体是太阳能辅助供电管网防冻系统及其三腔异形管。本实用新型专利技术解决了寒冷地区公路隧道的消防供水管防冻设施占用空间大、热交换效率低、后期维护难度大以及高耗电的问题。太阳能辅助供电管网防冻系统包括小型专用水箱、供水池、第一双电源切换开关、第二双电源切换开关、市电、变压整流器、第一温度传感器、第一温控器、太阳能光伏发电装置、三腔异形管、循环水泵、第二温度传感器和第二温控器；三腔异形管由若干段管件连接而成；每段管件包括管体和弧形条板；管体的管腔作为主腔，管体侧壁向内凹陷形成两个对称的轴向凹槽；弧形条板扣接于凹槽的槽口形成辅腔。适用于消防供水管的供热防冻。

【技术实现步骤摘要】
太阳能辅助供电管网防冻系统及其三腔异形管
本技术涉及公路隧道消防供水管网的防冻设施，具体是太阳能辅助供电管网防冻系统及其三腔异形管。
技术介绍
为保证消防供水管道和消防水池在寒冷地区不受冻害影响，通常将蓄水池设置于冻土层下防冻；连接于蓄水池与消火栓箱之间的供水管的防冻通常采用两种技术方案，其一，在供水管外平行设置充有蒸汽或热水等介质的管道来实现对主管的防冻，这种方法不仅占用空间较大、热交换效率低而且后期维护所需工作量大；其二，在供水管外缠绕电伴热并包裹保温材料，并通过高精度的温度传感器以及温控器来控制管道外的温度，以此实现防冻，这种方式施工简单，便于维护，但缺点是耗电量较高。为了解决寒冷地区公路隧道的消防供水管防冻设施占用空间大、热交换效率低、后期维护难度大以及高耗电的问题，设计一种结构合理、具有节能效果的防冻系统是十分必要的。
技术实现思路
本技术为了解决寒冷地区公路隧道的消防供水管防冻设施占用空间大、热交换效率低、后期维护难度大以及高耗电的问题，提供了一种太阳能辅助供电管网防冻系统及用于该系统的三腔异形管。太阳能辅助供电管网防冻系统是采用如下技术方案实现的：一种太阳能辅助供电管网防冻系统，包括小型专用水箱、供水池、第一双电源切换开关、第二双电源切换开关、市电、变压整流器、第一温度传感器、第一温控器、太阳能光伏发电装置、三腔异形管、循环水泵、第二温度传感器和第二温控器；所述小型专用水箱内部设有一个大功率电加热管和一个小功率电加热管；所述第一双电源切换开关的切换输出端与市电连接，其主回路接线端与大功率电加热管的输入端连接，备回路接线端与变压整流器的输入端连接；第二双电源切换开关的备回路接线端与变压整流器的输出端连接，主回路接线端与太阳能光伏发电装置的输出端连接，该开关的切换输出端与小功率电加热管的输入端连接；第一温度传感器设置于小型专用水箱的外侧壁上，且其输出端与第一温控器的输入端连接；第一温控器的输出端连接第一双电源切换开关的控制端；所述三腔异形管包含有三个相互独立且平行的腔室，所述三个腔室分别为一个主腔和两个辅腔；所述主腔将供水池与消火栓箱连通；所述辅腔对称分布于主腔的两侧，位于主腔一侧的辅腔为供水腔，位于主腔另一侧的辅腔为回水腔；供水腔的首端通过管道与小型专用水箱的出水口连通，其尾端通过管道与循环水泵的入口连通；回水腔的首端通过管道与循环水泵的出口连通，其尾端通过管道与小型专用水箱进水口连通；第二温度传感器设置于主腔的外侧壁上，且其输出端与第二温控器的输入端连接；第二温控器的输出端连接循环水泵的控制端。工作原理：太阳能辅助供电管网防冻系统独立于主腔水消防系统之外工作。小型专用水箱的水量：小型专用水箱为供水腔和回水腔提供循环热水，其容量应大于电加热装置运行所需最少水量以及供水腔、回水腔所需水量之和。本系统分为首次加热工况和循环工作工况。首次加热时，小型专用水箱内的水由交流380V市电及大功率电加热管加热，以节省系统投入前等待时间；循环工作工况下，当小型专用水箱内的水温较高时，例如水温t≥5℃时，第一温控器使第一双电源切换开关的主回路开关（三相）断开，即大功率电加热管处于断电状态，同时使第一双电源切换开关的备回路开关闭合，即变压整流器有直流电压输出，该变压整流器与太阳能光伏发电装置形成第二双电源切换开关的两路互备电源，第二双电源切换开关的主回路开关被设置成常闭状态，备回路开关被设置成常开状态，当主回路失电时，主回路开关断开且备回路开关自动切换至闭合状态。对应上述工作过程存在两种情况：如果此时天气晴好或太阳能光伏发电装置处于良好工作状态，太阳能光伏发电装置正常输出电压为小功率电加热管供电；如果此时阴雨天或太阳能光伏发电装置处于故障状态，太阳能光伏发电装置的输出电压为零，主回路失电，备回路开关自动切换至闭合状态，市电通过变压整流器为小功率电加热管供电。当小型专用水箱内水温较低，例如水温t＜5℃时，此时视作小功率电加热管的热量不足以满足小型水箱内水的防冻要求，第一温控器使第一双电源切换开关的主回路开关（三相）闭合，即大功率电加热管处于供电状态，变压整流器处于停止工作状态，此时，不论太阳能光伏发电装置是否能正常输出电压，即小功率电加热管是否处于加热状态，大功率电加热管必须投入运行处于加热状态，直到水温t≥5℃。循环水泵宜设置在接近本系统的水位最低位置。热水介质依靠高位势能形成的压力进入供水腔，由循环水泵将热交换以后的水通过回水腔送回小型专用水箱内并进行再次加热；由于供水腔和回水腔内的热水介质仅用作热交换，管内的流速不需要很高，有利于节能。循环水泵由第二温控器运转和停止，当第二温度传感器检测到三腔异形管主腔外侧壁的温度高于设定温度（如水温t≥10℃，可根据实际项目确定）时，此时视为主腔内的水温足够高，循环水泵可暂停工作，由第二温控器控制循环水泵停止工作；水温t＜10℃时，第二温控器控制循环水泵恢复正常工作状态。市电与第一双电源切换开关的切换输出端之间设有检修开关，便于检修第一双电源切换开关。该系统用于连接供水腔与循环水泵、小型专用水箱的管道上设有闸阀；用于连接回水腔与循环水泵、小型专用水箱的管道上设有止回阀，有利于水系统的正常运行、检修和维护。在首次加热工况时，可先关闭闸阀，待循环水在小型专用水箱内被加热后再打开闸阀。所述小型专用水箱和三腔异形管的外侧壁均覆盖有绝热保温层。减少热能的流失。所述市电主回路、循环水泵供电主回路中各自接入一个智能交流电压表；变压整流器的输出回路、太阳能光伏发电装置的输出主回路中各自接入一个智能直流电压表；两个智能交流电压表、两个智能直流电压表、第一温控器和第二温控器均通过信号变送器与计算机连接。便于管理人员及时了解系统的运营状况。上述太阳能辅助供电管网防冻系统中的一种三腔异形管，采用如下技术方案实现：一种用于太阳能辅助供电管网防冻系统中的三腔异形管，由若干段管件依次连接而成；每段管件包括管体和弧形条板；所述管体的管腔作为主腔，管体的左右侧壁分别向内凹陷形成两个对称的轴向凹槽；弧形条板的数目为两个，两个弧形条板分别扣接于两个轴向凹槽的槽口形成两个辅腔。本系统利用辅腔与主腔共用的管壁进行热交换，增大了热交换面积，热损失小，提高了热交换效率。每段管件还包括若干U形连接短管；所述每个辅腔的两端均封盖有端头挡片；所述弧形条板的两端各开有一个连接孔；所述U形连接短管连通相邻两段管件的辅腔，其管口连接于连接孔。采用U形连接短管连接辅腔，便于更换，方便后期的维修。所述连接孔为螺孔，所述螺孔上连接有螺纹接头；U形连接短管的管口与螺纹接头连接，方便U形连接短管的安装与更换。所述弧形条板的圆弧半径与管体的圆弧半径一致，组合成型的三腔异形管保持了原有管道直径，不仅节省安装空间，而且使之仍可通过标准通用的卡箍或法兰连接。所述相邻两段管件的管体通过卡箍或法兰连接，方便更换与安装。本技术结构设计合理，有效解决了寒冷地区公路隧道的消防供水管防冻设施占用空间大、热交换效率低、后期维护难度大以及高耗电的问题，适用于消防供水管的供热防冻。附图说明图1是太阳能辅助供电管网防冻系统。图2是三腔异形管的主视图。图3是三腔异形管的侧视图。图4是三腔异形管的管体主视图。图5是三腔异形管的管体侧视图。图6是三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能辅助供电管网防冻系统，其特征在于：包括小型专用水箱（1）、供水池（2）、第一双电源切换开关（31）、第二双电源切换开关（32）、市电（4）、变压整流器（5）、第一温度传感器（62）、第一温控器（61）、太阳能光伏发电装置（7）、三腔异形管（8）、循环水泵（10）、第二温度传感器（64）和第二温控器（63）；所述小型专用水箱（1）内部设有一个大功率电加热管（11）和一个小功率电加热管（12）；所述第一双电源切换开关（31）的切换输出端与市电（4）连接，其主回路接线端与大功率电加热管（11）的输入端连接，备回路接线端与变压整流器（5）的输入端连接；第二双电源切换开关（32）的备回路接线端与变压整流器（5）的输出端连接，主回路接线端与太阳能光伏发电装置（7）的输出端连接，该开关的切换输出端与小功率电加热管（12）的输入端连接；第一温度传感器（62）设置于小型专用水箱（1）的外侧壁上，且其输出端与第一温控器（61）的输入端连接；第一温控器（61）的输出端同时连接第一双电源切换开关（31）的控制端；所述三腔异形管（8）包含有三个相互独立且平行的腔室，所述三个腔室分别为一个主腔（81）和两个辅腔（82）；所述主腔（81）将供水池（2）与消火栓箱（9）连通；所述辅腔（82）对称分布于主腔（81）的两侧，位于主腔（81）一侧的辅腔（82）为供水腔，位于主腔（81）另一侧的辅腔（82）为回水腔；供水腔的首端通过管道与小型专用水箱（1）的出水口连通，其尾端通过管道与循环水泵（10）的入口连通；回水腔的首端通过管道与循环水泵（10）的出口连通，其尾端通过管道与小型专用水箱（1）进水口连通；第二温度传感器（64）设置于主腔（81）的外侧壁上，且其输出端与第二温控器（63）的输入端连接；第二温控器（63）的输出端连接循环水泵（10）的控制端。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能辅助供电管网防冻系统，其特征在于：包括小型专用水箱（1）、供水池（2）、第一双电源切换开关（31）、第二双电源切换开关（32）、市电（4）、变压整流器（5）、第一温度传感器（62）、第一温控器（61）、太阳能光伏发电装置（7）、三腔异形管（8）、循环水泵（10）、第二温度传感器（64）和第二温控器（63）；所述小型专用水箱（1）内部设有一个大功率电加热管（11）和一个小功率电加热管（12）；所述第一双电源切换开关（31）的切换输出端与市电（4）连接，其主回路接线端与大功率电加热管（11）的输入端连接，备回路接线端与变压整流器（5）的输入端连接；第二双电源切换开关（32）的备回路接线端与变压整流器（5）的输出端连接，主回路接线端与太阳能光伏发电装置（7）的输出端连接，该开关的切换输出端与小功率电加热管（12）的输入端连接；第一温度传感器（62）设置于小型专用水箱（1）的外侧壁上，且其输出端与第一温控器（61）的输入端连接；第一温控器（61）的输出端同时连接第一双电源切换开关（31）的控制端；所述三腔异形管（8）包含有三个相互独立且平行的腔室，所述三个腔室分别为一个主腔（81）和两个辅腔（82）；所述主腔（81）将供水池（2）与消火栓箱（9）连通；所述辅腔（82）对称分布于主腔（81）的两侧，位于主腔（81）一侧的辅腔（82）为供水腔，位于主腔（81）另一侧的辅腔（82）为回水腔；供水腔的首端通过管道与小型专用水箱（1）的出水口连通，其尾端通过管道与循环水泵（10）的入口连通；回水腔的首端通过管道与循环水泵（10）的出口连通，其尾端通过管道与小型专用水箱（1）进水口连通；第二温度传感器（64）设置于主腔（81）的外侧壁上，且其输出端与第二温控器（63）的输入端连接；第二温控器（63）的输出端连接循环水泵（10）的控制端。2.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电管网防冻系统，其特征在于：市电（4）与第一双电源切换开关（31）的切换输出端之间设有检修开关。3.根据权利要求2所述的太...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，
申请(专利权)人：山西省交通规划勘察设计院，
类型：新型
国别省市：山西,14