特殊場(chǎng)合應(yīng)急裝備的備用電源控制箱設(shè)計(jì)和應(yīng)用

范曉霞，石偉民，周祚兵，李平安

（湖北三六重工有限公司，湖北 咸寧 437100）

0 引言

地鐵已經(jīng)成為城市交通重要的設(shè)施之一。在發(fā)生較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害時(shí)，地鐵人防工程能夠及時(shí)保障人民的生命安全，避免財(cái)產(chǎn)損失。地鐵隧道口人防門(mén)一般處于低位，為人防門(mén)或者防洪門(mén)提供電源的備用電源也處于低位。為了便于操作和快速響應(yīng)，備用蓄電池和備用電話控制箱都設(shè)置在地鐵隧道口附近。當(dāng)?shù)罔F隧道口積水，或者天氣陰冷時(shí)，地鐵隧道口比較潮濕，并在晝夜溫差較大的季節(jié)或者地區(qū)，地鐵隧道口在晝夜交替也存在潮濕的情形。該類情形下備用蓄電池容易因潮濕而損壞，備用電源控制箱也容易出現(xiàn)短路等線路故障。

1 問(wèn)題分析

電源控制箱還會(huì)因潮濕出現(xiàn)生銹發(fā)霉等情況，生銹發(fā)霉多是因?yàn)槌睗袼鸬?，?dāng)發(fā)現(xiàn)有潮濕現(xiàn)象的時(shí)候，應(yīng)該立刻采取措施進(jìn)行防潮治理?，F(xiàn)有的排除電源控制箱或配電柜的潮濕的常用方法包括：密閉配電柜或控制箱，高壓室的通風(fēng)窗、通風(fēng)口，按規(guī)程規(guī)定落實(shí)空氣過(guò)濾措施，使高壓室內(nèi)空氣保持清潔[2]。這些處理辦法能解決暫時(shí)的問(wèn)題，但解決問(wèn)題最科學(xué)、最高效、經(jīng)濟(jì)效益最好的方式是避免問(wèn)題的出現(xiàn)，因此，本文針對(duì)地鐵隧道口人防門(mén)備用電源的控制箱容易潮濕的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了專用于人防門(mén)、防洪門(mén)、公路隧道、海底隧道等特殊場(chǎng)合的應(yīng)急備用電源控制箱。

地鐵在穿過(guò)江、河、湖泊時(shí)，為防止管涌、滲透等地質(zhì)災(zāi)害造成地鐵隧道被淹，或發(fā)生核、生化戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)地鐵車站能作為戰(zhàn)時(shí)避難場(chǎng)所，需在車站地鐵隧道的二端安裝人防門(mén)防淹門(mén)。該門(mén)隨時(shí)能下放關(guān)閉、上升打開(kāi)，需設(shè)置了一套卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)。卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)采用網(wǎng)電380 V電源驅(qū)動(dòng)?？紤]到電機(jī)、電氣故障，或遇到停電突發(fā)情況，還需設(shè)置手搖提升、手動(dòng)釋放下降的功能，隨著地鐵功能的不斷強(qiáng)大，地鐵隧道尺寸加大，門(mén)的尺寸和質(zhì)量也不斷加大，門(mén)的質(zhì)量由開(kāi)始的16 t、20 t向32 t、40 t甚至50 t發(fā)展，手搖的人力受到限制，手搖時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。

2 可行性

地鐵人防門(mén)和應(yīng)急門(mén)一般情況下需2個(gè)成年人輪換24 h不停才能提升8～10 m的行程，在出現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)時(shí)，根本無(wú)法操作，這就需要另外的途徑代替人工手搖。

代替人工手搖的方式有2種：（1）汽油/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；（2）蓄電池與電動(dòng)機(jī)組合。考慮到汽油、柴油也是危險(xiǎn)源，經(jīng)過(guò)權(quán)衡，一般選用蓄電池與電動(dòng)機(jī)組合作為動(dòng)力源。為了能適應(yīng)地鐵隧道內(nèi)的復(fù)雜、惡劣環(huán)境，需設(shè)計(jì)一種專門(mén)保護(hù)安裝上述蓄電池的設(shè)備，能解決蓄電池容易潮濕損壞的問(wèn)題。

3 方案

根據(jù)地鐵的設(shè)計(jì)方案以及地鐵隧道的規(guī)模大小，本方案的地鐵人防和防淹系統(tǒng)的應(yīng)急提升裝置設(shè)計(jì)采用雙吊點(diǎn)電動(dòng)葫蘆作為提升動(dòng)力裝置，24～45 kW電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)，提升速度為5 m/min，提升高度為9 m，提升時(shí)間2 min以內(nèi)。另外，還設(shè)置手動(dòng)裝置。在斷電時(shí)，利用閘門(mén)的自重，手動(dòng)操作來(lái)關(guān)閉閘門(mén)。當(dāng)需上升時(shí)，切換到蓄電池供電模式，采用60 V直流永磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，提升時(shí)間25 min以內(nèi)。當(dāng)蓄電池?cái)嚯姇r(shí)，通過(guò)人工搖動(dòng)來(lái)應(yīng)急提升[3]。

地鐵人防和防淹系統(tǒng)的應(yīng)急提升裝置由電動(dòng)葫蘆主體和滑輪起吊裝置兩大部分組成，其安裝方式如圖1、圖2所示。

圖1 人防門(mén)啟閉裝置安裝正面示意圖

圖2 人防門(mén)啟閉裝置安裝側(cè)面示意圖

電動(dòng)葫蘆主體采用ZDS系列錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)子母電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)與平行軸減速器輸入軸相連。滑輪起吊裝置安裝在機(jī)房的頂部，主要由后固定滑輪組、前固定滑輪組、吊板滑輪裝置、超載限制器裝置等組成。后固定滑輪組、前固定滑輪組分別由兩個(gè)同軸固定滑輪組成，吊板滑輪裝置由兩個(gè)同軸動(dòng)滑輪組成。

人防門(mén)不用時(shí)，應(yīng)急裝置是處于斷電狀態(tài)，電動(dòng)葫蘆不工作，人防門(mén)放置在地面上的液壓推桿上；當(dāng)啟用人防門(mén)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通電，帶動(dòng)平行軸減速器工作，驅(qū)動(dòng)左、右兩卷筒同起吊人防門(mén)。

4 方案設(shè)計(jì)

為了對(duì)地鐵隧道口增設(shè)備用應(yīng)急提升裝置，需要在地鐵隧道口設(shè)計(jì)備用應(yīng)急提升裝置的備用電源和備用電源控制箱。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)后的研制方案見(jiàn)圖3。地鐵隧道人防門(mén)防淹門(mén)提升備用電源控制箱包括箱體1、蓄電池2、加熱組件3、濕度檢測(cè)單元和控制模塊5。蓄電池2安裝于箱體1的內(nèi)底部，控制模塊5安裝于箱體1的內(nèi)頂部，加熱組件3安裝于箱體1的內(nèi)部且不和蓄電池2接觸，控制模塊5電連接于蓄電池2、加熱組件3和濕度檢測(cè)單元，濕度檢測(cè)單元安裝于箱體1的內(nèi)部。

濕度檢測(cè)單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)箱體1內(nèi)部的空氣濕度；控制模塊5預(yù)設(shè)有正常空氣濕度閾值；當(dāng)濕度檢測(cè)單元檢測(cè)到的實(shí)時(shí)空氣濕度值大于正常空氣濕度閾值的最大值時(shí)，加熱組件3受控于控制模塊5而啟動(dòng)工作；當(dāng)濕度檢測(cè)單元檢測(cè)到的實(shí)時(shí)空氣濕度值小于正?？諝鉂穸乳撝档淖钚≈禃r(shí)，加熱組件3受控于控制模塊5而停止工作，加熱組件3包括安裝板31和兩組主熱吹風(fēng)機(jī)32，安裝板31安裝于箱體1的內(nèi)部且水平布置，一組主熱吹風(fēng)機(jī)32安裝于安裝板31的上表面且位于控制模塊5的下方，另一組主熱吹風(fēng)機(jī)32安裝于安裝板31的下表面且位于蓄電池2的上方，主熱吹風(fēng)機(jī)32和控制模塊5電連接。

安裝板31為主熱吹風(fēng)機(jī)32提供了較好的安裝位置，而如果箱體1內(nèi)部的濕度值過(guò)低時(shí)，兩組主熱吹風(fēng)機(jī)32均朝向蓄電池2吹出熱風(fēng)，使箱體1內(nèi)部的潮濕空氣不容易損壞蓄電池2。

圖3 改進(jìn)后的備用電源控制箱

加熱組件3還包括兩組豎桿33和副熱吹風(fēng)機(jī)34，豎桿33固定于安裝板31的底部和箱體1的內(nèi)底壁之間，兩根豎桿33分別位于蓄電池2的兩側(cè)，副熱吹風(fēng)機(jī)34安裝于豎桿33朝向蓄電池2的一側(cè)，副熱吹風(fēng)機(jī)34和控制模塊5電連接。

兩組豎桿33為副熱吹風(fēng)機(jī)34提供了較好的安裝位置，兩組副熱吹風(fēng)機(jī)34配合兩組主熱吹風(fēng)機(jī)32一起分別從蓄電池2的四周吹出降低空氣濕度的熱風(fēng)，全方位對(duì)蓄電池2進(jìn)行干燥保護(hù)，有效保證蓄電池2不受潮損壞。

濕度檢測(cè)單元為兩個(gè)濕度檢測(cè)器4，濕度檢測(cè)器4安裝于箱體1的內(nèi)頂壁，兩個(gè)濕度檢測(cè)器4分別位于控制模塊5的兩側(cè)，濕度檢測(cè)器4位于箱體1內(nèi)部的最頂部之后，能第一時(shí)間對(duì)箱體1內(nèi)部的潮濕空氣進(jìn)行檢測(cè)，減少潮濕空氣在箱體1內(nèi)部的停留時(shí)間，避免蓄電池2受潮損壞。

箱體1的內(nèi)底壁還設(shè)置有海綿底座6，蓄電池2的底部放置于海綿底座6上，海綿底座6具有一定的吸水性，將蓄電池2放置在海綿底座6上，能使蓄電池2的底部處于相對(duì)干燥環(huán)境下的同時(shí)，海綿底座6還能對(duì)蓄電池2起到一定的保護(hù)作用，使蓄電池2不容易被撞擊損壞。

箱體1內(nèi)還設(shè)置有固定蓄電池2的鋼帶7，鋼帶7的端部通過(guò)螺栓鎖緊于箱體1，鋼帶7對(duì)蓄電池2具有捆綁作用，當(dāng)?shù)叵掳l(fā)生一定程度的振動(dòng)使，鋼帶7能確保蓄電池2能穩(wěn)固地安裝在箱體1內(nèi)部，減少蓄電池2的受損程度。

鋼帶7設(shè)置有3組且均勻間隔布置，在其他實(shí)施例中還可以為2組或者4組，鋼帶7太少時(shí)，不能很好地將蓄電池2固定住，而鋼帶7太多時(shí)，增加了成本，所以鋼帶7設(shè)計(jì)2-4組最佳；箱體1的正面的一側(cè)鉸接有箱門(mén)11，箱門(mén)11的內(nèi)表面粘接有一圈密封圈12，密封圈12的形狀和箱體1正面開(kāi)口的形狀大小一致。

該方案中，將蓄電池2安裝于箱體1內(nèi)部之后，對(duì)蓄電池2具有很好的保護(hù)作用。而在地面以下的潮濕環(huán)境下，蓄電池2是很容易受潮的，繼而通過(guò)溫度檢測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)箱體1內(nèi)部的濕度。如果濕度值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，就能自動(dòng)啟動(dòng)加熱組件3，從而改善箱體1內(nèi)部的潮濕度，有效避免蓄電池2受潮損壞。箱門(mén)11將箱體1密封住以后，能使蓄電池2處于一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境里。而且通過(guò)密封圈12，也能提高箱體1內(nèi)部的密封性，使加熱組件3吹出的熱風(fēng)不容易跑出，改善空氣濕度的效果更好。

在設(shè)計(jì)應(yīng)用后，在同一地鐵的相同地段，與正在使用的傳統(tǒng)電源控制箱作比較，最為明顯的是電源控制箱潮濕度的區(qū)別。為了對(duì)比準(zhǔn)確，試驗(yàn)過(guò)程選擇同一地段的3個(gè)人防門(mén)電源控制箱進(jìn)行，其中第一個(gè)電源控制箱為新設(shè)計(jì)的電源控制箱，兩個(gè)對(duì)比組為傳統(tǒng)使用的電源控制箱，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，其中第一組為新設(shè)計(jì)的電源控制箱潮濕度數(shù)據(jù)。

表1 電源控制箱潮濕度比較

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)地鐵隧道、山體隧道、海底隧道等特殊場(chǎng)合的使用環(huán)境特點(diǎn)，以及人防和防洪的需要，設(shè)計(jì)了專用與該類場(chǎng)合的備用電源以及備用電源控制箱，有利于保障特定情形的應(yīng)急需要；同時(shí)，為兼顧運(yùn)行維護(hù)成本，以及備用電源和控制箱的可靠性，采用特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)良好防潮效果。