一種掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，是將橋面融冰雪電熱系統(tǒng)按電力負(fù)荷能力分設(shè)為獨(dú)立可控的各并聯(lián)電熱單元，各電熱單元沿車輛行駛方向按設(shè)定的間距平行布設(shè)呈縱向陣列，控制縱向陣列中各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作。本發(fā)明既充分利用了供電系統(tǒng)的可提供電功率，又使得電熱系統(tǒng)的總功率得以保障；并提高了加熱的均勻性，避免融化水二次結(jié)冰；還提高了融雪化冰系統(tǒng)的可靠性，也為維修帶來便利；對于各種特殊路段，包括機(jī)場跑道、隧道入口過渡區(qū)域等都能廣泛應(yīng)用，使電熱融雪化冰的方法得到良好的應(yīng)用。
【專利說明】一種掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，是為橋面、路面或機(jī)場道面等場合的融雪化冰的電熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外常用的路面融雪化冰的方法主要有清除法和融化法。清除法為人工清除方法和機(jī)械清除方法；融化法包括化學(xué)融化法、熱融化法；路面新材料除冰雪法(添加鹽類化合物自釋放法、添加導(dǎo)電性物質(zhì)通電法)；此外還有太陽能和地源熱泵融化法、撒布砂石材料以及自應(yīng)力彈性鋪面技術(shù)等。
[0003]電熱系統(tǒng)融雪化冰法，融冰雪速度快、自動(dòng)化和智能化程度高、能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，不腐蝕和污染環(huán)境，融冰雪過程中不會(huì)影響實(shí)時(shí)交通，可以有效提高通行能力、減少交通事故發(fā)生率。
[0004]對于電熱融雪化冰的方法來說，往往需要大面積鋪設(shè)電熱裝置形成整個(gè)電熱系統(tǒng)，但在針對整個(gè)電熱系統(tǒng)中所有電熱裝置進(jìn)行整體加熱時(shí)，需要相當(dāng)大的用電功率予以支持，而且電流大、傳輸電纜發(fā)熱量大、電力損耗大。為了適應(yīng)這樣的電熱融雪化冰方法，常規(guī)做法是配備大功率變電站、變壓電塔、大功率控制柜，并且加大傳輸電纜直徑、或添置發(fā)電機(jī)等。但是，相關(guān)設(shè)備的建造、以及后期運(yùn)營維護(hù)過程都需要大量的資金預(yù)以支撐，而橋面或路面融雪化冰系統(tǒng)在除冬季以外的其他季芐基本都處于閑置狀態(tài)，對于在野外的等級公路，距離工業(yè)電或者收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)距離較遠(yuǎn)時(shí)，用電就顯得更加捉襟見肘，這些情況嚴(yán)重地抑制甚至阻止了電熱融雪化冰的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存的不足之處，提供一種掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，以使電熱融雪化冰`技術(shù)在特定路段，如橋面、機(jī)場跑道等處得良好的應(yīng)用，保證道路安全暢通。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)的特點(diǎn)是:將橋面融冰雪電熱系統(tǒng)按電力負(fù)荷能力分設(shè)為獨(dú)立可控的各并聯(lián)電熱單元，所述各電熱單元沿車輛行駛方向按設(shè)定的間距平行布設(shè)呈縱向陣列，控制所述縱向陣列中各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作。
[0008]本發(fā)明掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于:所述各電熱單元自縱向陣列的一側(cè)向另一側(cè)按自然數(shù)序列依次標(biāo)記為L1、L2…Ln ;所述η為縱向陣列中電熱單元的數(shù)量；將η個(gè)電熱單元?jiǎng)澐譃閟個(gè)電熱單元組，并按自然數(shù)序列分別將各電熱單元組標(biāo)記為:Ζ1、Ζ2…Zs ;每個(gè)電熱單元組中電熱單元的數(shù)量為m,并有:m=n/s,其中η為s的整數(shù)倍，所述s按進(jìn)一法則由式(I)式得:s=P,6/P(l)；
[0009]式⑴中:P@為橋面電熱系統(tǒng)的總功率，P為橋面供電系統(tǒng)可提供電功率。[0010]本發(fā)明掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)的特點(diǎn)還在于:所述η個(gè)電熱單元是按如下方法劃分為s個(gè)電熱單元組:
[0011]電熱單元組Zl中的各電單元分別是丄1、1^(1+111)、1^(1+211^"1^[1+(8-1)111]
[0012]電熱單元組Ζ2中的各電單元分別是:?2α(2+πι)、?(2+2πι)...?[2+(8-1)πι]
[0013]...[0014]電熱單元組Zs中的各電單元分別是:Ι^α(2πι)、?(πι+2π^..?[πι+(8-1)πι]
[0015]所述各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作的方式為:
[0016]步驟1、首先對電熱單元組Zl連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0017]步驟2、隨之對電熱單元組Z2連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0018]...[0019]步驟3、直到對電熱單元組Zs連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0020]再按步驟1-3循環(huán)上述過程，一個(gè)循環(huán)周期T=t X S，直至橋面達(dá)到設(shè)定溫度值或達(dá)到設(shè)定的溫度范圍值完成融冰雪過程。
[0021]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0022]1、本發(fā)明改變“系統(tǒng)整體供電”為按電熱單元組掃描式循環(huán)供電，通過控制各電熱單元分組掃描式循環(huán)工作，有效解決了整體鋪裝電熱裝置功率過大無法使用的問題，使電熱融雪化冰的方法得到良好`的應(yīng)用。
[0023]2、本發(fā)明中各電熱單元的獨(dú)立可控提高了融冰雪電熱系統(tǒng)的可靠性，方便檢測維修，在某一個(gè)或多個(gè)電熱單元損壞的情況下，不影響其它電熱單元正常工作，提高了融雪化冰系統(tǒng)的可靠性，也為維修帶來便利。
[0024]3、本發(fā)明將電熱單元沿車輛行駛方向平行布設(shè)呈縱向陣列，在出現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)電熱單元損壞的情況下，不會(huì)在路面上沿車輛行駛方向形成融雪化冰的間斷盲區(qū)，避免了電熱單元沿垂直于車輛行駛方向布設(shè)損壞時(shí)，局部出現(xiàn)融冰雪間斷盲區(qū)對行車造成的阻礙，可靠性高，同時(shí)也大大降低了二次結(jié)冰的可能。
[0025]4、本發(fā)明將各電熱單元分組設(shè)置，并按s=P&/P設(shè)置電熱單元組的數(shù)量，既充分利用了供電系統(tǒng)的可提供電功率，又使得電熱系統(tǒng)的總功率得以保障。
[0026]5、本發(fā)明使電熱融雪化冰系統(tǒng)的前期投資和后期運(yùn)營成本得到大幅降低。
[0027]6、本發(fā)明中對于各電熱單元的特定的分組形式，有效避免了局部出現(xiàn)融冰雪加熱盲區(qū)，提高了加熱的均勻性，避免融化水二次結(jié)冰。
[0028]7、本發(fā)明并不局限于交通領(lǐng)域中橋面，對于各種特殊路段，包括機(jī)場跑道、隧道入口過渡區(qū)域等都能廣泛應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明電熱單元在橋面上排布示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明電熱單元分組示意圖；【具體實(shí)施方式】
[0031]參見圖1，本實(shí)施例中掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為:將橋面融冰雪電熱系統(tǒng)按電力負(fù)荷能力分設(shè)為獨(dú)立可控的各并聯(lián)電熱單元，各電熱單元沿車輛行駛方向按設(shè)定的間距平行布設(shè)呈縱向陣列，控制縱向陣列中各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作。
[0032]具體實(shí)施中，各電熱單元自縱向陣列的一側(cè)向另一側(cè)按自然數(shù)序列依次標(biāo)記為L1、L2…Ln ;所述η為縱向陣列中電熱單元的數(shù)量；將η個(gè)電熱單元?jiǎng)澐譃閟個(gè)電熱單元組，并按自然數(shù)序列分別將各電熱單元組標(biāo)記為:Z1、Z2…Zs ;每個(gè)電熱單元組中電熱單元的數(shù)量為m，并有:m=n/s，其中η為s的整數(shù)倍，所述s按進(jìn)一法則由式⑴式得:s=P總/P(I);
[0033]式⑴中:P@為橋面電熱系統(tǒng)的總功率，P為橋面供電系統(tǒng)可提供電功率。
[0034]如圖1、圖2所示，圖1中包含橋面1，橋面導(dǎo)熱層2，電熱單元3，控制電路配電柜4，橋面行車方向5。將所有電熱單元3按行車方向以設(shè)定間距平行鋪設(shè)在橋面上并依次標(biāo)記為L1、L2、L3..*L9，即η為9再從橋的一側(cè)接入控制電路配電柜4中。按照現(xiàn)場可提供功率，將九個(gè)電熱單元3分設(shè)為三個(gè)電熱單元組，即s為3，分別標(biāo)記為Ζ1、Ζ2和Ζ3，每個(gè)單元組中電熱單元的數(shù)量為9/3=3個(gè)，即m為3。當(dāng)實(shí)際運(yùn)用中，電熱單元不能被電熱單元組數(shù)所整除時(shí)，將剩余的單元數(shù)歸在最后一組中。
[0035]參見圖2，本實(shí)施例中η個(gè)電熱單元是按如下方法劃分為s個(gè)電熱單元組:
[0036]電熱單元組Zl中的各電單元分別是山1、1^(1+111)、1^(1+211^"1^[1+(8-1)111]
[0037]電熱單元組Ζ2中的各電單元分別是:?2α(2+πι)、?(2+2π^..?[2+(8-1)πι]
[0038]…
[0039]電熱單元組Zs中的各電單元分別是:Lm、L(2m)、L(m+2m)*"L[m+(s-l)m]
[0040]如圖2所示，電熱單元組Zl中的各電熱單元分別是:L1、L4和L7 ;電熱單元組Z2中的各電熱單元分別是:L2、L5和L8 ;電熱單元組Z3中的各電熱單元分別是:L3、L6和L9 ；
[0041]各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作的方式為:
[0042]步驟1、首先對電熱單元組Zl連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0043]步驟2、隨之對電熱單元組Zl連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0044]…
[0045]步驟3、直到對電熱單元組Zs連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0046]再按步驟1-3循環(huán)上述過程，一個(gè)循環(huán)周期T=t X S，直至橋面達(dá)到設(shè)定溫度值或達(dá)到設(shè)定的溫度范圍值完成融冰雪過程。
[0047]按圖2所示形式其 循環(huán)工作方式為:
[0048]首先對電熱單元組Zl連續(xù)供電時(shí)間t，Z2、Z3兩個(gè)電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0049]隨之對電熱單元組Z2連續(xù)供電時(shí)間t，ZU Z3兩個(gè)電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；[0050]其后對電熱單元組Z3連續(xù)供電時(shí)間t，ZU Z2兩個(gè)電熱單元組均為停止供電狀態(tài)；
[0051]再按上述過程循環(huán)工作，一個(gè)循環(huán)周期為T=3t，直至橋面達(dá)到設(shè)定溫度值或達(dá)到設(shè)定的溫度范圍值完成融冰雪過程。
[0052]在實(shí)際工作中，電熱單元均獨(dú)立可控，并沿行車方向均勻平行鋪設(shè)，間距較小，當(dāng)其中某個(gè)電熱單元因故障而不能正常工作時(shí)，不會(huì)影響其他電熱單元正常工作，也不影響整體的融冰效果，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0053]本發(fā)明技術(shù)方案在阜陽一新蔡高速公路阜陽南出口處D匝道處進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用。現(xiàn)場匝道橋面長70米，為雙向單車道橋?qū)?m，作為電熱單元的發(fā)熱電纜僅僅鋪設(shè)在利用率最高的3.75m寬的中間部分，發(fā)熱電纜間距為5cm，按照行車方向縱向鋪設(shè)在橋面上。橋面總長度為60m，每根發(fā)熱電纜的長度為140m，共鋪設(shè)36根，每根發(fā)熱電纜的用電功率為25w/m，則現(xiàn)場所需總功率為126kw，現(xiàn)場所能提供的富余總功率50kw，因此分組數(shù)為126/50=2.52，采用進(jìn)一法取為三組。
[0054]按照本發(fā)明所述的分組方法對36根發(fā)熱電纜進(jìn)行分組，其中1、4、7...34為第一組，2、5、8...35為第二組，3、6、9...36為第三組。然后按照本發(fā)明所提供的供電方法進(jìn)行供電，先對第一組發(fā)熱電纜進(jìn)行供電3分鐘，其它兩組不供電；再對第二組發(fā)熱電纜進(jìn)行供電3分鐘，其它兩組同樣不供電；再對第三組發(fā)熱電纜進(jìn)行供電3分鐘，其它兩組不供電；再對第一組發(fā)熱電纜供電，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)掃描時(shí)循環(huán)供電。
[0055]本發(fā)明技術(shù)方案既充分利用了供電系統(tǒng)的可提供電功率，又使得電熱系統(tǒng)的總功率得以保障；并提高了加熱的均勻性，避免融化水二次結(jié)冰；提高了融雪化冰系統(tǒng)的可靠性，為維修帶來便利；對于各種特殊路段，包括機(jī)場跑道、隧道入口過渡區(qū)域等都能廣泛應(yīng)用，使電熱融雪化冰的方法得到良好的應(yīng)用。
[0056]本發(fā)明也可以用于室內(nèi)養(yǎng)殖冬季取暖，解決了個(gè)體戶用電功率有限的問題，并且實(shí)現(xiàn)了均勻加熱；本發(fā)明還可以用于家裝地暖供熱，常規(guī)的加熱方式受用電功率的限制進(jìn)行分房間加熱，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)房間同時(shí)均勻加熱。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，其特征是:將橋面融冰雪電熱系統(tǒng)按電力負(fù)荷能力分設(shè)為獨(dú)立可控的各并聯(lián)電熱單元，所述各電熱單元沿車輛行駛方向按設(shè)定的間距平行布設(shè)呈縱向陣列，控制所述縱向陣列中各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，其特征是:所述各電熱單元自縱向陣列的一側(cè)向另一側(cè)按自然數(shù)序列依次標(biāo)記為L1、L2…Ln ;所述η為縱向陣列中電熱單元的數(shù)量；將η個(gè)電熱單元?jiǎng)澐譃閟個(gè)電熱單元組，并按自然數(shù)序列分別將各電熱單元組標(biāo)記為:Ζ1、Ζ2…Zs ;每個(gè)電熱單元組中電熱單元的數(shù)量為m,并有:m=n/s,其中η為s的整數(shù)倍，所述s按進(jìn)一法則由式⑴式得:S=P 6/P(1); 式(I)中:P,6為橋面電熱系統(tǒng)的總功率，P為橋面供電系統(tǒng)可提供電功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描式循環(huán)供電的融冰雪橋面電熱系統(tǒng)，其特征是:所述η個(gè)電熱單元是按如下方法劃分為s個(gè)電熱單元組: 電熱單元組Zl中的各電單元分別是:υ、?(1+πι)、?(1+2π^..?[1+(8-1)πι] 電熱單元組Ζ2中的各電單元分別是:L2、L (2+m)、L (2+2m)…L [2+ (s_l) m] 電熱單元組Zs中的各電單元分別是:Lm、L(2m)、L(m+2m)…L[m+(s-l)m] 所述各電熱單元分組按掃描的形式以設(shè)定的時(shí)序循環(huán)工作的方式為: 步驟1、首先對電 熱單元組Zl連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)； 步驟2、隨之對電熱單元組Z2連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)； 步驟3、直到對電熱單元組Zs連續(xù)供電時(shí)間t，其它各電熱單元組均為停止供電狀態(tài)； 再按步驟1-3循環(huán)上述過程，一個(gè)循環(huán)周期T=t X S，直至橋面達(dá)到設(shè)定溫度值或達(dá)到設(shè)定的溫度范圍值完成融冰雪過程。
【文檔編號】E01D19/12GK103821086SQ201410078616
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】劉凱, 任晶鴿, 王芳, 陸學(xué)元, 張衛(wèi)華, 金燦, 王志 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)