严寒地区闸门防冰冻技术研究

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1、第２８卷第４期湖北工业大学学报２０１３年０８月Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ．２０１３［文章编号］１００３－４６８４（２０１３）０４－０１１０－０３严寒地区闸门防冰冻技术研究钟东阶１，蒋国璋１，李克华２（１武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉４３００８１；２长委长江勘测规划设计研究院，湖北武汉４３００６０）［摘要］通过闸门防冰冻研究，采用直接加热法，即利用纳米陶瓷管电加热器和超导液体传热介质直接

2、加热门槽，防止闸门止水橡皮与埋件冻结在一起．模型试验可知：该方法能很好解决闸门防冰冻技术问题．［关键词］闸门；防冰冻；模型；试验［中图分类号］ＴＶ６６［文献标识码］：Ａ在我国冬季严寒地区，由于气温低（表１），输水埋件与闸门止水橡皮容易冻结在一起，一旦闸门启渠及河流经常会结冰，冰情特征呈现出冰花、流冰、闭，止水橡皮即有可能被撕裂破坏，因此对于需要在冰塞、冰坝等现象．在温度很低时，主要输水建筑物冰冻期运行和操作的闸门应采取保温加热措施，以如节制闸、控制闸、退水闸、分水闸和泵站等的闸门防止闸门止水橡皮与门槽埋件冻结．表１部分寒冷地区气温特征最高气温最低气温气温≤０℃

3、站名多年平均气温温度／℃出现时间温度／℃出现时间天数初日终日南阳１４．９４１．４１９７２／６／１１－２１．２１９５５／１／１１７８．３１１／１８３／２０许昌１４．７４１．９１９６６／７／１９－１７．４１９５５／１／６８０．８１１／１８３／２０郑州１４．２４３．０１９６６／７／１９－１７．９１９５５／１／２９２．８１１／１３３／２７安阳１３．６４１．７１９５５／７／２４－２１．７１９５７／１／１２１０４．１１１／９３／２５邢台１３．１４１．８１９６１／６／１２－２２．４１９５８／１／１６１１３．６１１／１３／２８石家庄１２．９４２．７１９６１／６／１０－２６．５

4、１９５１／１／１２１１３．０１１／３３／２７保定１２．３４３．３１９５５／７／２３－２２．０１９７０／１／４１１８．５１１／３３／２８北京１１．３４０．６１９６１／６／１０－２７．４１９６６／２／２２１２７．９１０／１８４／３１加热方法比较２热管直接加热法的防冰冻技术研究目前，在我国冰期输水仍没有成功和成熟的实针对直接加热法，将需要加热的闸门门槽埋件际运行经验．结合国内外的一些闸门防冰冻的技术，设计成空腔，把加热装置布置于空腔中，通过控制系笔者总结了防止闸门与埋件被冰冻结在一起的加热统，使附着在埋件和水封上的冰融化，确保闸门冰期方法：热空气法、热水法、热油法和

5、热管直接加热操作时水封不被破坏．整个加热系统由加热装置（电［１－３］加热器、温度传感器）、控制系统和超导液体介质等法．表２就是对这几种方法进行比较．采用热空气法、热水法及热油法，其能耗比较组成．电加热器采用ＰＴＣ陶瓷电加热器（ＭＣＨ），使大，而且投资大，使用寿命短，通过上述方法比较，决用寿命为电阻丝的５～１０倍．定采用直接加热法，即利用纳米瓷管电加热器和超传热液体介质：采用超导液体，其导热系数是铜导液体传热介质直接加热门槽防止闸门止水橡皮与的１００～１０００倍．埋件冻结在一起．保温材料：采用纳米多孔气凝胶隔热保温材料，这种材料在纳米尺度下的气孔比空气中的分子平

6、均［收稿日期］２０１３－０３－３０［作者简介］钟东阶（１９６５－），男，湖北黄冈人，武汉科技大学高级工程师，研究方向为机械工程及自动化第２８卷第４期钟东阶，等严寒地区闸门防冰冻技术研究１１１自由程还要小，是目前世界上热导率最低的固态材毒、无腐蚀，对水和环境无污染．料．在厚度很薄的情况下，就能实现隔热保温．它无表２闸门门槽加热方法比较加热方法热空气法热水法热油法热管直接加热法电缆通过空气直接加电加热器通过超导液加热手段电加热器加热循环水电加热器加热循环油热体直接加热控制系统、门槽内固定水控制系统、门槽内固定油控制系统、门槽内空控制系统、门槽内空必须具备腔、温度传

7、感器、电加热器、腔、温度传感器、电加热器、腔、温度传感器、电加腔、温度传感器、电加的元器件液位传感器、循环泵电机、液位传感器、循环泵电机、热器热器流量控制阀流量控制阀加热时间时间极长无热损失时间较短有热损失时间较长有热损失时间极短热损失很小与热效率电缆加热器，寿命１０００电阻丝加热器，使用寿命电阻丝加热器，使用寿命ＰＴＣ陶瓷管，寿命电加热器ｈ３０００ｈ３０００ｈ３００００ｈ导热介质空气水油超导液体应用范围防冰、融冰防冰防冰、融冰防冰、融冰可能检修发热电缆电阻丝加热器电阻丝加热器纳米ＭＣＨ瓷管加热器综合寿命较长较短极短极长［４－７］２．１热敏电阻陶瓷电加热器（Ｐ

8、ＴＣ）热传递性质，透过热管将发热物体的