简介:关于渗漏水隧道方面的论文题目、论文提纲、渗漏水隧道论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
（大秦铁路股份有限公司侯马北工务段,山西 侯马 043009）
摘 要：铁路隧道渗漏水、冬季结冰病害传统整治方法是采用排水堵漏,但在北方寒冷地区面临着冬季排水暗管结冰堵塞,隧道侧壁上产生新的出水点,引发新的病害.针对该问题施工单位在铁路隧道渗漏水整治施工中大胆创新,研发智能电加热融冰防冻系统,在排水暗管上覆盖电伴热带,增加保温层,利用电加热融冰防冻,同时引入智能温控装置,实现冬季自动加热控温,极大地节约了成本.
关键词：电加热；融冰防冻；铁路隧道；渗漏水整治
中图分类号：U451 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）10-0057-03
一、概述
随着铁路运量的不断增大,列车速度、密度、载重、长度等逐年提高,旧有设备病害与运量增加的矛盾日益突出.铁路既有线隧道渗漏水是一个普遍存在的隧道病害,中国已有铁路隧道约50000座,其中运营中出现不同程度的涌水、漏水、冒水、滴水、渗水、湿水等现象的约占全路隧道总座数的1/3左右.隧道渗漏水会引起隧道衬砌结构的破坏,影响隧道的稳定危及安全,也又会引起隧道内道床翻浆冒泥等病害影响行车,恶化洞内养路环境,影响一些技术设备的正常使用.在北方地区冬季较寒冷时,隧道内气温下降至0℃以下时,漏水地段多发生结冰现象.有的结冰后封住了漏水眼,结冰继续发展,侵入限界影响行车.严重的会造成接触网连电,冰漫钢轨,损坏钢轨及配件,侧壁侵限,给行车安全带来重大危害.
隧道渗漏水检测:杭州地铁开通九日 三处站点出现渗漏水
国内外技术人员针对隧道渗漏水整治进行了大量的研究创新,遵循“引、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的基本原则,采用排水堵漏：从漏水结冰的地方开挖,找到水眼,在水眼下面的侧壁上凿出一条通向排水沟的导水槽,外面加盖保温材料,形成一个空腔来排除漏水.但是在冬季仍存在着排水暗管冻结而无法排水的情况,产生新的出水点,引发新病害.
侯马北工务段管辖范围内铁路隧道共计52座,出现渗漏水病害的隧道24座,占全段隧道总数的46%,其中渗漏水A*劣化4座,渗漏水B级劣化20座,隧道渗漏水及冬季结冰病害非常严重.现有的条件下我段一直采取人工刨冰的手段,冬季几乎每天1～2次作业,极大地消耗了人力成本.为此,我们不断改进隧道渗漏水整治施工工艺,尝试在隧道渗漏水整治施工中增设智能电加热融冰防冻系统,在排水暗管上覆盖电伴热带,并增加保温层,利用电加热融冰防冻,同时引入智能温控装置,实现冬季自动加热控温,达到了冬季彻底的融冰防冻效果,保证排水空腔内排水.
二、智能电加热融冰防冻系统的研发
(一)系统的组成
智能电加热融冰防冻系统是通过电伴热带由电能转化为热能,加上温控装置实现自动加热温控,主要有智能温度控制装置、温度传感器、自限温电伴热带三部分组成.
1．智能温度控制装置.是在显示控制仪表的基础上,采用八位微电脑为核心芯片,四位显示,采用独特的抗干扰技术,并具有上下限值的设定功能,可实现温度的自动控制.安装有防漏电保护开关,外接AC220V50Hz工作电源,可以防止短路自动断开,保证隧道内用电安全.
2．温度传感器.温度感应部件,能感受温度并转换成可用输出信号的传感器.当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端（也称参考端）或冷端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势.两种不同导体或半导体的组合称为热电偶.热电偶的热电势EAB（T,TO）是由接触电势和温差电势合成的.接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关.
3．自限温电伴热带.加热部件,是由导电论文范文物和两条平行金属导线及绝缘层构成.其特点是导电论文范文物具有很高的电阻正温度系数特性,且相互并联；能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率.电热带接通电源后,电流由一根线芯经过导电材料到另一线芯而形成回路.电能使导电材料升温,其电阻随即增加,当芯带温度升至某值之后,电阻大到几乎阻断电流的程度,其温度不再升高,与此同时电热带向温度较低的被加热体系传热.
(二)工作原理
在原理框图中,由热电偶、热电阻等传感器送来的电信号在测量桥路中进行冷端自动补偿后,送入放大器把信号进行放大,放大后的信号经A/D转换成频率并送入单片机,经信号数字处理,一路数字显示,另一路接收到调节网络信号,进行规定的比较运算,同时输出一个需要的控制信号和工作状态指示.
(三)技术参数电源：220V/50Hz交流,装置安装有防漏电保护开关,可以防止短路自动断开.
工作环境温度： - 6 0 ℃ ～ 9 9 ℃ , 相对湿度＜85%RH的无腐蚀性气体场合.
可控温度范围：最低维持温度0℃,最高维持温度65℃,最高承受温度105℃.
热稳定性：由10℃至99℃间来回循环300次后,论文范文发热量维持在90％以上.
标称功率：主机额定功耗3 W,电伴热带2 5 W /m-220V.
主机外形尺寸（长×高×厚）：30cm×50cm×10cm.三、理论检算
(一)散热量计算
已知：管径分别是2″、3″、4″、6″,管材为橡胶软管,介质为水,维持温度5℃,环境最低温度-20℃,保温材料岩棉（导热系数0.044w/m℃）,保温层厚度50mm,电伴热带的功率为25W,分别计算每米管道热损失.
Q 等于q×Δt×K×C×E（w/m）
Q ——每米管道的散热量（W/m）
q ——管道的散热量（1℃/m时）
Δt——TW-TH（TW --维持温度
TH——环境最低温度）
K ——保温材料导热系数
C ——管道材料修正系数
E ——安全系数
1.计算温差
Δt 等于 TW–TH等于5-（-20）等于25
2.计算每米管道的散热量
K等于0.044
q2″等于7.05 q3″等于9.03 q4″等于10.83 q6″等于14.6C1等于1
E等于1.2 （一般取值为1.2）
Q2″等于q2″×Δt×K×C×E等于7.05×25×0.044×1×1.2等于9.306W/m.即,每米管道热损失为9.306W＜25W.
同理：
Q 3 ″ 等于 1 1 . 9 1 9 6 W / m .即每米管道热损失为11.9196W＜25W
Q 4 ″ 等于 1 4 . 2 9 5 6 W / m .即每米管道热损失为14.2956W＜25W
Q 6 ″ 等于 1 9 . 2 7 2 W / m .即每米管道热损失为19.272W＜25W.
综上所述：四种尺寸管道所用的电伴热提供的功率均大于损失的热量,即在-20℃环境下管道中的温度仍然可以维持5℃以上.
(二)最高维持温度计算
当外界温度为-20℃时在2″管道中的Δt最大可达到的值为：Δt2″max＝25/（q2″×K×C× E）等于25/（7.05×0.044×1×1.2）等于73.88.即管道内的最高温度可达：73.88℃-20℃＝53.88℃同理： Δ t 3 ″ m a x 等于 5 2 . 4 .最高温度可达3 2 . 4 ℃ ； Δ t 4 ″ m a x ＝ 4 3 . 7 2 .最高温度可达23.72℃；
Δt6″max等于33.11.即最高温度可达13.11℃.
四、现场应用
2011年10月份我段利用“线路大维修天窗”对南同蒲下行线什林隧道隧道渗漏水进行了整治,找到出水点钻孔,并在隧道边墙开槽,埋设暗管将水引入侧沟内,在暗管外部增加电伴热带和温度传感器,覆盖保温材料,并使用速凝防水水泥封闭,将引出的伴热带和温度传感器分别接入论文范文智能温度控制装置的输出及输入端.设置温度上限为5℃,温度上下限为1℃.经现场测试,冬季室外最低温度达到-18℃时,电加热系统冬季正常工作,安装有电加热系统的排水暗槽未出现结冰堵塞,边墙也未出现新的渗水点.
五、结语
通过测试和应用,智能电加热融冰控制装置完全可以达到冬季融冰的要求,而且可以自动控温,实现隧道渗漏水排水暗槽冬季不再结冰,确保排水暗槽的“引、排”功能.满足了隧道渗漏水整治及融冰的需求,具有极高的推广价值和良好的市场前景.
作者简介：胡涛,男,大秦铁路股份有限公司侯马北工务段助理工程师,研究方向：铁道桥梁.
（责任编辑：周加转）
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