一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台，其特征在于，包括模拟热源、模拟电缆绝缘层、试验台舱体、信号转换系统、通风系统、数据采集系统以及电力转换系统。本实用新型专利技术不仅可以有效地解决关于综合管廊特别是电力舱难以进行实地考察，进行多样灵活的研究的问题，更可以进行不同规格的地下综合管廊特别是电力舱的前期通风传热的研究。能够用来根据综合管廊所建地理环境，气候变化，电缆敷设量来提前科学的匹配电缆载流量，风机功率，防火间隔的长度等关键信息。达到节能，绿色，经济运行的目的。

A multi-functional scale test-bed for power cabin of comprehensive pipe gallery

The utility model discloses a multi-functional scale test bench for an integrated pipe gallery power cabin, which is characterized in that it includes a simulated heat source, a simulated cable insulation layer, a test bench cabin, a signal conversion system, a ventilation system, a data acquisition system and a power conversion system. The utility model can not only effectively solve the problem that it is difficult to conduct field investigation on the integrated pipe gallery, especially the electric cabin, and carry out diversified and flexible research, but also can carry out the research on the ventilation and heat transfer in the early stage of the underground integrated pipe gallery with different specifications, especially the electric cabin. It can be used to scientifically match the key information such as cable carrying capacity, fan power, length of fire compartment in advance according to the geographical environment, climate change and cable laying amount of the comprehensive pipe gallery. To achieve the goal of energy saving, green and economic operation.

【技术实现步骤摘要】
一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台
本技术涉及通风及传热领域，尤其涉及一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台。
技术介绍
综合管廊又称共同沟，是建于城市地下，用于实施统一规划、设计、施工、维护以及敷设市政公用管线的市政公用设施。在地下综合管廊的施工设计中，安全问题十分重要。由于火灾通常在电力舱发生，因而在电力舱运行过程中最重要的就是确保通风控温和预防火灾。由于综合管廊在全国各大城市的推广以及电力舱运行的特殊性，对于综合管廊特别是电力舱的通风传热方面的研究变的愈加重要。在现有技术中，可以通过测量电缆绝缘层外皮温度进行电力电缆载流量能力的预测以及分析不同环境下的电力电缆温度的区别，能够综合考虑电缆间距以及电缆层间距同电缆沟深度对于电缆温度的影响。但是仍然普遍缺乏实验验证这一关键步骤。而在建设过程中，工程师们对于防火间隔长度、电缆载流量、电缆敷设方式也往往不一样。其中不合理的建设方式以及运行工况不仅增加了风机负担，提高了电缆温度，同时也降低了电缆对突发事故的预防性，增加了突发事故时工作人员的危险程度。而过于保守的综合管廊建设与运行，又会导致过高设置风机功率，造成大量的经济与能源浪费，同时也对于底面的出风口进风口的修建带来不少的工程量，为地面楼宇建设，绿化带来不便。因此，能够进行实验验证的缩尺模型成为模拟电力舱温度场分布以及研究电力舱电缆传热特性的有效手段。目前关于电力舱的缩尺模型理论比较缺乏，关于电力舱电缆的传热相似准则也比较少。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台。本技术的目的能够通过以下技术方案实现：一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台，包括模拟热源、模拟电缆绝缘层、试验台舱体、信号转换系统、通风系统、数据采集系统以及电力转换系统。所述模拟热源采用加热带模拟，模拟电缆绝缘层采用保温管模拟，模拟热源与模拟电缆绝缘层尺寸由电力舱传热相似准则数确定。所述试验台舱体采用木板模拟电力舱墙体砼体结构，采用保温层模拟管廊围岩，电力舱墙体以及管廊围岩的尺寸由墙体、围岩传热相似准则数以及模板与保温层导热系数决定。所述信号转换系统采用8路热电偶输入模块ADAM-4118与8路模拟量输出模块ADAM-4117进行测温测速测压元件的信号输入，采用232/485转换器将单端的RS-232信号转换为平衡差分的RS-485信号，将ADAM-4118与ADAM-4117的信号转换为计算机识别的模拟信号。所述通风系统由风机提供动力，通风方式为排气通风、进气通风相互转换，风机与试验台的连接由转换口以及通风软管组成，风机与通风软管连接方式为法兰连接，试验台与通风软管连接方式为缩口连接。所述数据采集系统包括测温元件、测压元件和测速元件。所述测温元件与8路热电偶输入模块ADAM-4118连接，测压元件和测速元件与8路模拟量输出模块ADAM-4117连接。测温元件采用T型热电偶，其检测点根据实验要求进行灵活移动，初始位置为舱体进出风口正下方的截面，以及中间等分的四个截面。测压元件采用差压变送器，能够灵活地在不同两个截面之间测量压力差。测速元件采用热线风速仪，能够灵活地在不同检测点检测局部风速。所述电力转换系统包括风机的电力转换系统和模拟热源的电力转换系统。所述风机的电力转换系统包括变频器、空气开关以及三相电源。变频器电力输入端与三相电源连接，电力输出端与空气开关电力输入端连接，空气开关电力输出端与风机电力输入端连接。通过设定变频器的工作频率，可以改变风机的工作转速。所述模拟热源的电力转换系统包括变压器和电源，模拟热源与变压器连接，变压器与电源连接，通过改变输入电压，能够改变模拟热源发热量。更进一步地，对于所述电力舱传热相似准则数，采用傅里叶导热公式计算忽略辐射传热的电缆芯温度场和电缆绝缘层温度场，并对所得公式进行无量纲化处理，得到电缆芯温度场及电缆绝缘层温度场的相似准则数，具体求解过程为：根据傅里叶导热微分提出无量纲温度：其中，T1表示电缆芯内任一点的温度，T∞表示电力舱外部环境温度；得到电缆芯的一维温度场，表示为：其中，r1表示电缆芯某点到电缆轴心距离，R1表示绝缘层内半径到电缆芯轴的距离，λ1表示电缆芯导热系数，表示单位体积内热源，θ表示电缆芯内任一点的无量纲温度，所得相似准则数表示为简化绝缘层边界条件为对流传热，提出无量纲温度：其中，T2表示电缆绝缘层内任一点的温度，Tin表示电力舱进风温度，T∞表示电力舱外部环境温度；得到绝缘层内的无量纲温度场：其中，r2表示绝缘层某点到电缆轴心距离,R2表示绝缘层外半径到电缆芯轴的距离，λ2表示绝缘层导热系数，h表示电缆表面对流换热系数，Θ表示绝缘层内任一点的无量纲温度。所得相似准则数表示为和通过将实际管廊中电缆的体积内热源数值电缆芯导热系数λ1、电缆绝缘层导热系数λ2、电缆芯半径R1、绝缘层半径R2以及电力舱外部环境温度T∞代入电缆绝缘层的相似准则数中；根据能够得到在已知的保温管内半径、外半径和保温管导热系数的情况下的加热带发热功率。更进一步地，所述墙体、围岩传热相似准则数求解过程具体为：简化墙体砼结构边界条件为对流传热提出无量纲温度：得到墙体砼结构内的无量纲温度场：其中，T3表示墙体砼结构任一点的温度，Tin表示电力舱进风温度，T∞表示电力舱外部环境温度，l1表示墙内某点到墙外表面的距离，L1表示墙体砼结构厚度，λ3表示墙体砼结构导热系数，h2表示墙体砼结构表面对流换热系数，Ψ表示墙体砼结构任一点的无量纲温度；所得相似准则数表示为和提出无量纲温度：得到绝缘层内的无量纲温度场：所得相似度准则数表示为其中，T4表示围岩内任一点的温度，T∞表示电力舱外部环境温度，l2表示围岩内某点到围岩外表面的距离，L2表示管廊围岩厚度，λ4表示管廊围岩导热系数，Ω表示围岩内任一点的无量纲温度；通过将实际管廊中墙体砼结构厚度L1以及导热系数λ3代入中，根据能够得到在已知的舱内对流传热系数h2以及模板导热系数情况下的木板厚度；通过将实际管廊围岩厚度L2以及导热系数λ4代入中，根据能够得到在已知的舱内空气与墙体对流传热量q1以及保温层导热系数的情况下保温层厚度。本技术相较于现有技术，具有以下的有益效果：1、本技术采用相似性理论对综合管廊电力舱进行通风传热分析，得到电缆芯电缆绝缘层无量纲温度场，根据得到的电缆传热相似准则数来确定缩尺试验台的相关尺寸，采用不同装置搭建试验台主体、信号转换系统、舱体通风系统、数据采集系统和电力转换系统。缩尺实验台不仅可以有效地解决关于综合管廊特别是电力舱难以进行实地考察，进行多样灵活的研究的问题，更可以进行不同规格的地下综合管廊特别是电力舱的前期通风传热的研究。藉此用来根据综合管廊所建地理环境，气候变化，电缆敷设量来提前科学的匹配电缆载流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台，其特征在于，包括模拟热源、模拟电缆绝缘层、试验台舱体、信号转换系统、通风系统、数据采集系统以及电力转换系统；/n所述模拟热源采用加热带模拟，模拟电缆绝缘层采用保温管模拟；/n所述试验台舱体采用木板模拟电力舱墙体砼体结构，采用保温层模拟管廊围岩；/n所述信号转换系统采用8路热电偶输入模块ADAM-4118与8路模拟量输出模块ADAM-4117进行测温测速测压元件的信号输入，采用232/485转换器将单端的RS-232信号转换为平衡差分的RS-485信号，将ADAM-4118与ADAM-4117的信号转换为计算机识别的模拟信号；/n所述通风系统由风机提供动力，通风方式为排气通风与进气通风相互转换，风机与试验台的连接由转换口以及通风软管组成，风机与通风软管连接方式为法兰连接，试验台与通风软管连接方式为缩口连接；/n所述数据采集系统包括测温元件、测压元件和测速元件；所述测温元件与8路热电偶输入模块ADAM-4118连接，测压元件和测速元件与8路模拟量输出模块ADAM-4117连接；测温元件采用T型热电偶；测压元件采用差压变送器，能够在不同两个截面之间测量压力差；测速元件采用热线风速仪；/n所述电力转换系统包括风机的电力转换系统和模拟热源的电力转换系统；/n所述风机的电力转换系统包括变频器、空气开关以及三相电源；变频器电力输入端与三相电源连接，电力输出端与空气开关电力输入端连接，空气开关电力输出端与风机电力输入端连接；/n所述模拟热源的电力转换系统包括变压器和电源，模拟热源与变压器连接，变压器与电源连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种综合管廊电力舱多功能缩尺试验台，其特征在于，包括模拟热源、模拟电缆绝缘层、试验台舱体、信号转换系统、通风系统、数据采集系统以及电力转换系统；
所述模拟热源采用加热带模拟，模拟电缆绝缘层采用保温管模拟；
所述试验台舱体采用木板模拟电力舱墙体砼体结构，采用保温层模拟管廊围岩；
所述信号转换系统采用8路热电偶输入模块ADAM-4118与8路模拟量输出模块ADAM-4117进行测温测速测压元件的信号输入，采用232/485转换器将单端的RS-232信号转换为平衡差分的RS-485信号，将ADAM-4118与ADAM-4117的信号转换为计算机识别的模拟信号；
所述通风系统由风机提供动力，通风方式为排气通风与进气通风相互转换，风机与试验台的连接由转换口以及通风软管组成，风机与通风软管连接方式为法兰连接，试验台与通风软管连接方式为缩口连接；
所述数据采集系统包括测温元件、测压元件和测速元件；所述测温元件与8路热电偶输入模块ADAM-4118连接，测压元件和测速元件与8路模拟量输出模块ADAM-4117连接；测温元件采用T型热电偶；测压元件采用差压变送器，能够在不同两个截面之间测量压力差；测速元件采用热线风速仪；
所述电力转换系统包括风机的电力转换系统和模拟热源的电力转换系统；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪峰，王家绪，蒋航航，黎庶，郑宇蓝，陈思维，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44