水工金屬結(jié)構(gòu)融冰裝置施工工藝探討

張鵬飛，劉月林，王 斌

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

國內(nèi)水利行業(yè)融冰裝置經(jīng)歷了幾次產(chǎn)品換代，一代產(chǎn)品是在閘門面板表面布置水管，通過循環(huán)加熱水進行融冰，此類產(chǎn)品操作比較繁瑣，需要不斷的將熱水導入流管，以保證循環(huán)使用，產(chǎn)品耐久性較差，多次運行后面板設(shè)置的管路極易損壞或出現(xiàn)漏點。二代產(chǎn)品是管內(nèi)用油路代替，加熱效果和保溫效果有所提升，但導熱油需要在規(guī)定的時間進行更換，且油對環(huán)境危害較大，成本較高，油路濾芯需定期清理。

還有一類產(chǎn)品是在預埋件內(nèi)采用液壓傳導方式升高油溫，通過熱傳導方式導向埋件表面，雖然避免了裝置外漏，使用壽命增加，但液壓件對油品的要求極高，各種控制閥件易出現(xiàn)問題，傳導過程中熱量損失嚴重且成本較高。

當前，應用較多的是用發(fā)熱電纜代替以前的水管、油管及液壓管道，但同樣存在電纜易損、維修不方便、導熱性差、電纜選型難等問題。本文結(jié)合案例，介紹了一種德國進口加熱電纜加裝固定裝置，該裝置帶有檢修口和止水水封的密閉空間融冰裝置，具備經(jīng)濟、實用、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

1 工藝措施

1.1 融冰裝置

發(fā)熱電纜安裝在閘門門槽埋件內(nèi)。發(fā)熱電纜緊貼門槽埋件，電纜過腹板時，需平行打孔穿過，孔洞需用鋁箔膠帶黏住，防止電纜劃傷。保溫層外增設(shè)防護層。發(fā)熱電纜安裝時避免用力拉扯、腳踏或重物碾壓。冷熱線接頭不得進入穿線管內(nèi)。發(fā)熱電纜需檢測4次，其中，電纜安裝前后各一次，鋪裝保溫層后各調(diào)試一次。融冰裝置腔體整體熱鍍鋅，鋅層厚度不小于0.06 mm；腔體與加熱裝置、傳感器等先進行預組裝并進行壓力試驗，合格后焊接在閘門門槽埋件箱體內(nèi)。

融冰裝置腔體壓力試驗要求：試驗壓力P=1.5 MPa；保壓時間T=2 h，應分別進行空氣打壓、水打壓試驗，均不得有泄漏現(xiàn)象和永久變形?？諝獯驂涸囼灒篜=1.0 MPa，保壓24 h，不得有泄漏現(xiàn)象；水打壓試驗：P=2.0 MPa，保壓24 h，不得有泄漏現(xiàn)象，空腔不得有永久變形。壓力試驗結(jié)束后，空腔內(nèi)應排水干燥。

1.2 融冰裝置電氣及控制系統(tǒng)

發(fā)熱電纜融冰裝置的電控系統(tǒng)可通過人機對話界面對控制溫度和加熱時間進行選擇調(diào)整。冬季需要融冰時，打開控制電源，控制系統(tǒng)自動檢測環(huán)境溫度，自動選擇需要加熱的發(fā)熱電纜模塊單元進行通電加熱，并分別檢測電纜溫度和閘門門槽埋件溫度，達到融冰所需溫度時，自動進入保溫運行程序，既能保證電熱系統(tǒng)的有效融冰，又能做到節(jié)能按需調(diào)節(jié)使用。

控制系統(tǒng)電氣元件采用進口產(chǎn)品，每回路設(shè)斷路開關(guān)，并有效接地?？刂破撩姘屣@示環(huán)境溫度、發(fā)熱電纜溫度和融冰時閘門門槽埋件溫度。融冰裝置的電氣控制為現(xiàn)地控制，現(xiàn)地控制單元由融冰裝置控制系統(tǒng)、溫度傳感器及其信號電纜、加熱器動力電纜等組成。每孔閘設(shè)一套融冰裝置控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)集成在啟閉機電氣總控制柜中，可獨立控制融冰裝置，根據(jù)電氣控制柜總體布置安裝在機房內(nèi)，安裝型式可根據(jù)實際情況適當調(diào)整。融冰裝置控制系統(tǒng)設(shè)有顯示裝置、控制和調(diào)節(jié)裝置、漏電保護、過載保護、過壓保護等，由處理器處理傳感信號和控制信息，顯示裝置實時顯示傳感器傳來的溫度等信息。回路電源電壓為單相220 V，融冰裝置控制系統(tǒng)均配置漏電保護斷路器（漏電斷路電流不大于30 mA）。融冰裝置主要采用自動控制，設(shè)有手動操作按鈕，供每孔閘門埋件單獨融冰運行及調(diào)試時操作人員進行手動控制。

2 融冰裝置材料選型

2.1 融冰裝置與功能

1）閘門門槽發(fā)熱電纜融冰裝置主要由：加熱裝置、腔體、溫度傳感器、固定裝置、控制柜、控制柜線纜、保溫材料和密封材料等組成。并具有融冰和防冰凍兩種工作狀態(tài)。融冰裝置其主要功能為通過手動或自動控制加熱，發(fā)熱電纜通電后，電纜通過自身發(fā)熱直接傳導到金屬導熱體，利用發(fā)熱電纜輸出的熱量來補償閘門門槽預埋件處所耗散的熱量，使與閘門門槽預埋件接觸的止水橡皮處的冰融化、脫落，形成縫隙，確保閘門水封和防腐層不被撕裂破壞。本融冰裝置保證熱量可靠的傳遞至閘門門槽預埋件與水體接觸處，并避免熱量損失。

2．2 發(fā)熱電纜技術(shù)指標與性能

2）選用德國CROWNING發(fā)熱電纜，工作電壓為220 V，雙導多股合金電阻線，發(fā)熱穩(wěn)定，抗拉強度大，電纜絕緣材料為硅橡膠，絕緣好，耐溫≥180℃。保護層采用PVC1.0 mm，耐溫≥105℃和鋁箔屏蔽層，達到保護防潮、增加絕緣功能。內(nèi)置鍍錫銅線金屬屏蔽網(wǎng)。

3 關(guān)鍵工藝

3.1 腔體檢修口和止水水封設(shè)計

傳統(tǒng)的融冰裝置存在檢修困難、使用壽命短、關(guān)鍵部件腐蝕嚴重等缺陷，本文通過改進加工工藝解決了以上問題。具體加工方法如下：對閘門門槽頂進行機加工，銑平面，對加工后的蓋板鉆孔攻絲，設(shè)置沉頭螺栓，蓋板與腔體間采用橡膠止水密封，當電纜更換或傳感器調(diào)整時更加方便操作。

3.2 腔內(nèi)電纜固定和安裝

采用7．0 mm雙導多股合金電阻線，為保證發(fā)熱量和加熱溫度，每套電纜總功率需達到1 kW，需要設(shè)置50 m左右的發(fā)熱電纜，而電纜之間需要避免接觸纏繞，轉(zhuǎn)彎半徑應大于6倍電纜直徑，根據(jù)預埋件腔體內(nèi)部空間，采用螺旋纏繞固定方式進行安裝。一方面，能最大程度的利用發(fā)熱腔體體積；另一方面，此種方式便于裝置固定和后期維修。電纜外部采用鍍鋅鋼絲網(wǎng)保護，加大了與腔壁的接觸面積，固定點采用骨架連接，大大提高了穩(wěn)定性。

3.3 穿線管安裝方法

融冰裝置腔內(nèi)部分包括發(fā)熱電纜及附件、溫度傳感器（一備一用）、發(fā)熱繼電器、接線端子和信號電纜。預埋件腔體外接電纜盒，安裝前用密封絲帽連接，防止?jié)仓r雜物進入，安裝現(xiàn)場采用PVR管軟接，控制電纜和動力電纜分別設(shè)置出口避免信號干擾，此方法能夠防止運輸過程中線口損壞，布線分明，成本較低且具有防潮防水效果，施工質(zhì)量容易保證。

4 結(jié)語

冬季閘門運行調(diào)控在水利工程運營中越來越頻繁，特別在冬季嚴寒的北方地區(qū)，出現(xiàn)多處破冰啟閉閘門困難或造成質(zhì)量問題，本文結(jié)合實際工程案例，總結(jié)出了一套穩(wěn)定且維修方便的融冰裝置制造工藝和措施，為今后同類工況下的融冰施工奠定了良好的基礎(chǔ)，具有較大的推廣應用前景。