水工金屬結構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）

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

還有一類產品是在預埋件內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，具備經濟、實用、穩定性好的優點。

1 工藝措施

1.1 融冰裝置

發熱電纜安裝在閘門門槽埋件內。發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。保溫層外增設防護層。發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。發熱電纜需檢測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。

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，不得有泄漏現象；水打壓試驗：P=2.0 MPa，保壓24 h，不得有泄漏現象，空腔不得有永久變形。壓力試驗結束后，空腔內應排水干燥。

1.2 融冰裝置電氣及控制系統

發熱電纜融冰裝置的電控系統可通過人機對話界面對控制溫度和加熱時間進行選擇調整。冬季需要融冰時，打開控制電源，控制系統自動檢測環境溫度，自動選擇需要加熱的發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，既能保證電熱系統的有效融冰，又能做到節能按需調節使用。

控制系統電氣元件采用進口產品，每回路設斷路開關，并有效接地?？刂破撩姘屣@示環境溫度、發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地控制，現地控制單元由融冰裝置控制系統、溫度傳感器及其信號電纜、加熱器動力電纜等組成。每孔閘設一套融冰裝置控制系統，控制系統集成在啟閉機電氣總控制柜中，可獨立控制融冰裝置，根據電氣控制柜總體布置安裝在機房內，安裝型式可根據實際情況適當調整。融冰裝置控制系統設有顯示裝置、控制和調節裝置、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?；芈冯娫措妷簽閱蜗?20 V，融冰裝置控制系統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，設有手動操作按鈕，供每孔閘門埋件單獨融冰運行及調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。融冰裝置其主要功能為通過手動或自動控制加熱，發熱電纜通電后，電纜通過自身發熱直接傳導到金屬導熱體，利用發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 發熱電纜技術指標與性能

2）選用德國CROWNING發熱電纜，工作電壓為220 V，雙導多股合金電阻線，發熱穩定，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。內置鍍錫銅線金屬屏蔽網。

3 關鍵工藝

3.1 腔體檢修口和止水水封設計

傳統的融冰裝置存在檢修困難、使用壽命短、關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整時更加方便操作。

3.2 腔內電纜固定和安裝

采用7．0 mm雙導多股合金電阻線，為保證發熱量和加熱溫度，每套電纜總功率需達到1 kW，需要設置50 m左右的發熱電纜，而電纜之間需要避免接觸纏繞，轉彎半徑應大于6倍電纜直徑，根據預埋件腔體內部空間，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，大大提高了穩定性。

3.3 穿線管安裝方法

融冰裝置腔內部分包括發熱電纜及附件、溫度傳感器（一備一用）、發熱繼電器、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，防止澆筑時雜物進入，安裝現場采用PVR管軟接，控制電纜和動力電纜分別設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，施工質量容易保證。

4 結語

冬季閘門運行調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，出現多處破冰啟閉閘門困難或造成質量問題，本文結合實際工程案例，總結出了一套穩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，具有較大的推廣應用前景。