【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路工程多年冻土保护，尤其涉及一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置及施工方法。
技术介绍
1、冻土是一种温度低于0℃的含有冰的特殊岩土体，连续存在两年或两年以上的冻土为多年冻土，按地理位置划分，又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土，其中青藏铁路沿线多年冻土属于高海拔多年冻土，东北大小兴安岭地区属于高纬度多年冻土，在多年冻土地区修筑铁路工程，其工程结构稳定性与多年冻土热状态密切相关，青藏铁路建设期间，为保护地基多年冻土，保障铁路路基工程的稳定性，通过科研与工程施工的紧密结合，提出了适合高原冻土特点的片石气冷、碎石护坡、普通热棒等一整套主动降温路基结构形式，为青藏铁路多年冻土路基工程设计施工提供了可靠的技术支撑，实现了保护多年冻土稳定性的目的，工程实践证明，青藏铁路多年冻土路基采用的片石气冷、碎石护坡、普通热棒等主动降温工程措施是行之有效的，满足设计时考虑的气温升高1℃对影响。但上述措施都是依靠气候环境的变化来实现对多年冻土的降温，某种意义上是“被动”降温，其效果明显的普通热棒，利用工质的相变使其仅能在寒季工作，不能全季节全时段给多年冻土降温，特别是不能在暖季气温高时给多年冻土降温。此外，相关研究表明，受全球气候变暖影响，我国多年冻土区气温升高速率增加，尤其是青藏高原气候暖湿化趋势加剧，上述多年冻土保护措施将有一定的不适应性。多年冻土区铁路工程稳定性将面临一定挑战。亟需研发一种新型有效的多年冻土保护技术，为多年冻土铁路工程的安全运营提供技术支撑。
技术实现思路
1、本专利
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，包括制冷系统，所述制冷系统输出端安装有用于将其降温后的制冷剂导通出去的制冷循环管路，所述制冷循环管路的端部设置有分别插入至路基结构、季节冻土层和多年冻土层的制冷管，所述制冷系统的一侧设置有用于对制冷系统处进行供电的光伏系统，所述光伏系统的一侧设置有远程控制系统，所述远程控制系统用于对制冷系统的工作情况进行控制。
4、优选的，所述制冷管包括全季热棒制冷段一、全季热棒制冷段二和全季热棒制冷段三，所述全季热棒制冷段一插入至路基结构内，所述全季热棒制冷段二和全季热棒制冷段三分别贯穿季节冻土层插入至多年冻土层内。
5、优选的，所述制冷系统包括大功率制冷机组、冷凝器和蒸发段，用于对制冷剂进行制冷，并将制冷剂导通至制冷管处。
6、优选的，所述光伏系统包括光伏板和逆控器，所述光伏板用于对太阳能进行收集并发电，所述逆控器用于将光伏板收集的电能电压转化成工业用电的电压。
7、优选的，所述大功率制冷机组处安装有过滤节流器和启停比控制器，所述过滤节流器用于对制冷剂进行过滤，所述启停比控制器用于控制大功率制冷机组的制冷时间，所述制冷系统还包括效能监控模块，所述效能监控模块用于对制冷效果进行监控。
8、优选的，数据采集反馈系统，用于将制冷系统、制冷循环管路、光伏系统和制冷管的工作情况进行采集；云平台，用于将数据采集反馈系统采集的数据进行处理。
9、优选的，所述全季热棒制冷段一、全季热棒制冷段二和全季热棒制冷段三均包括呈管状结构的制冷铜管，所述制冷铜管的表面缠绕有pvc管。
10、优选的，所述pvc管的缠绕密度和缠绕总长度根据制冷需求设定，用于保证制冷效果，所述制冷铜管的插入深度与pvc管相适配。
11、优选的，所述光伏系统还包括胶体免维护电池组，所述胶体免维护电池组用于对逆控器处转换的电脑进行储存，用于夜间以及阴雨天进行发电。
12、一种新型多年冻土区全季热棒制冷的施工方法，包括以下步骤：
13、首先根据工程环境及制冷需求，进行制冷量计算；
14、根据制冷量计算结果及工程结构，匹配制冷系统及光伏系统，制定制冷管结构形式，设计数据采集反馈系统的传感器位置，进而使得整个装置在进行使用的时候，可以有效的对冻土进行降温；
15、根据工程制冷设计，现场钻设制冷孔，制冷孔根据工程需要，可以从坡脚处水平钻设45°斜向钻设或竖向钻设等多角度布设，可以根据实际冻土对温度和冻土的深度不同起到调节的作用；
16、在对装置内的结构安装后，通过数据采集反馈系统是监控制冷系统和光伏系统运行状态以及制冷循环管路处制冷温度的传感器数据采集反馈系统，可将现场制冷管的实时运行状态通过数据采集系统传输到云平台，通过云平台可展示制冷管的运行状态，当系统实际运行参数超出设置的运行参数，通过云平台向维护人员发出警报信息，及时发现制冷管的异常情况。
17、与现有技术相比，本专利技术提供了一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置及施工方法，具备以下有益效果：
18、1、该新型多年冻土区全季热棒制冷装置，通过将全季热棒制冷段一、全季热棒制冷段二和全季热棒制冷段三的结构形式可以为制冷铜管缠绕在制冷铜管并处于螺旋状制冷铜管的缠绕密度和缠绕总长度根据制冷需求设定，根据不同的工程环境，制冷段的结构形式可以多样化定制。
19、2、该新型多年冻土区全季热棒制冷装置，通过数据采集反馈系统是监控全季热棒制冷机组、光伏系统运行状态以及制冷段制冷温度的传感器数据采集反馈系统，可将现场全季热棒各系统的实时运行状态通过数据采集系统传输到云平台，云平台可展示全季热棒系统的运行状态，当系统实际运行参数超出设置的运行参数，云平台可向维护人员发出警报信息，及时发现全季热棒的异常情况。
20、3、该新型多年冻土区全季热棒制冷装置，通过远程控制系统可实现对全季热棒系统的远程实时控制，根据多年冻土地温变化、制冷温度、环境温度以及数据采集反馈情况等对全季热棒运行进行动态调整，确保全季热棒的高效运行。
21、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本专利技术主动对多年冻土制冷，不是依靠气候变化被动的传统降温措施，可对多年冻土全季节全时段制冷，制冷段制冷温度可达-10℃-20℃，制冷段结构形式多样，可在多年冻土区新建及运营铁路路基工程中灵活运用，在多年冻土区新建铁路及运营铁路中都可以灵活应用，对多年冻土降温效果明显，尤其是高含冰量多年冻土地段，是应对气候加剧变化的有效技术措施，经济社会效益显著。
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1.一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，包括制冷系统(1)，其特征在于，所述制冷系统(1)输出端安装有用于将其降温后的制冷剂导通出去的制冷循环管路(2)，所述制冷循环管路(2)的端部设置有分别插入至路基结构、季节冻土层和多年冻土层的制冷管(3)，所述制冷系统(1)的一侧设置有用于对制冷系统(1)处进行供电的光伏系统(4)，所述光伏系统(4)的一侧设置有远程控制系统(5)，所述远程控制系统(5)用于对制冷系统(1)的工作情况进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述制冷管(3)包括全季热棒制冷段一(31)、全季热棒制冷段二(32)和全季热棒制冷段三(33)，所述全季热棒制冷段一(31)插入至路基结构内，所述全季热棒制冷段二(32)和全季热棒制冷段三(33)分别贯穿季节冻土层插入至多年冻土层内。
3.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述制冷系统(1)包括大功率制冷机组(11)、冷凝器(15)和蒸发段(16)，用于对制冷剂进行制冷，并将制冷剂导通至制冷管(3)处。
4.
5.根据权利要求3所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述大功率制冷机组(11)处安装有过滤节流器(12)和启停比控制器(13)，所述过滤节流器(12)用于对制冷剂进行过滤，所述启停比控制器(13)用于控制大功率制冷机组(11)的制冷时间，所述制冷系统(1)还包括效能监控模块(14)，所述效能监控模块(14)用于对制冷效果进行监控。
6.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，还包括：数据采集反馈系统(6)，用于将制冷系统(1)、制冷循环管路(2)、光伏系统(4)和制冷管(3)的工作情况进行采集；云平台(7)，用于将数据采集反馈系统(6)采集的数据进行处理。
7.根据权利要求2所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述全季热棒制冷段一(31)、全季热棒制冷段二(32)和全季热棒制冷段三(33)均包括呈管状结构的制冷铜管(34)，所述制冷铜管(34)的表面缠绕有PVC管(35)。
8.根据权利要求7所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述PVC管(35)的缠绕密度和缠绕总长度根据制冷需求设定，用于保证制冷效果，所述制冷铜管(34)的插入深度与PVC管(35)相适配。
9.根据权利要求4所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述光伏系统(4)还包括胶体免维护电池组(43)，所述胶体免维护电池组(43)用于对逆控器(42)处转换的电脑进行储存，用于夜间以及阴雨天进行发电。
10.根据权利要求6所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，包括制冷系统(1)，其特征在于，所述制冷系统(1)输出端安装有用于将其降温后的制冷剂导通出去的制冷循环管路(2)，所述制冷循环管路(2)的端部设置有分别插入至路基结构、季节冻土层和多年冻土层的制冷管(3)，所述制冷系统(1)的一侧设置有用于对制冷系统(1)处进行供电的光伏系统(4)，所述光伏系统(4)的一侧设置有远程控制系统(5)，所述远程控制系统(5)用于对制冷系统(1)的工作情况进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述制冷管(3)包括全季热棒制冷段一(31)、全季热棒制冷段二(32)和全季热棒制冷段三(33)，所述全季热棒制冷段一(31)插入至路基结构内，所述全季热棒制冷段二(32)和全季热棒制冷段三(33)分别贯穿季节冻土层插入至多年冻土层内。
3.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述制冷系统(1)包括大功率制冷机组(11)、冷凝器(15)和蒸发段(16)，用于对制冷剂进行制冷，并将制冷剂导通至制冷管(3)处。
4.根据权利要求1所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述光伏系统(4)包括光伏板(41)和逆控器(42)，所述光伏板(41)用于对太阳能进行收集并发电，所述逆控器(42)用于将光伏板(41)收集的电能电压转化成工业用电的电压。
5.根据权利要求3所述的一种新型多年冻土区全季热棒制冷装置，其特征在于，所述大功率制冷机组(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德钩，闫宏业，刘晓贺，王瑜鑫，毕宗琦，尧俊凯，朱丙龙，李竹庆，李泰灃，王李阳，郭惠芹，梁经纬，苏珂，王瑞鹏，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
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