電控信一體化移動(dòng)式撬體的技術(shù)改進(jìn)方案

王亞東

上海寶臨電氣集團(tuán)有限公司

0 前言

電控信一體化移動(dòng)式撬體已經(jīng)應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域中，在結(jié)構(gòu)上主要?jiǎng)澐譃榈鬃⒎矿w兩大部分，其中前者中設(shè)置較多的槽盒，各個(gè)槽盒內(nèi)設(shè)置溫感片、電纜以及專用的溫控組件，在后者中則包括通信機(jī)柜、UPS電源、暖通設(shè)備以及傳感器等。基于這種方式能夠自動(dòng)對(duì)槽盒內(nèi)部電纜的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過自動(dòng)散熱的方式降低槽盒內(nèi)電纜由于過熱而產(chǎn)生的不利影響（見圖1）。

1 背景

目前，在天然氣工程站場(chǎng)設(shè)計(jì)中存在一定的問題，主要體現(xiàn)在：一方面建筑物在設(shè)計(jì)完成后需要頻繁進(jìn)行改擴(kuò)建，部分井站的設(shè)備重復(fù)利用率不高，缺乏經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性；另一方面強(qiáng)弱電設(shè)備安裝分散，占地面積較大，室內(nèi)布線、電纜安裝工期長(zhǎng)。另外，部分中小型站場(chǎng)的環(huán)境條件差異大，建筑物型式多樣，導(dǎo)致天然氣工程站場(chǎng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化難度增大，例如北方地區(qū)冬季寒冷，南方夏季高溫，沙漠地區(qū)晝夜溫差大，而川渝地區(qū)地形、地貌特殊，潮濕性比較明顯，時(shí)常發(fā)生極端天氣活動(dòng)。隨著站場(chǎng)控制系統(tǒng)以及供配電系統(tǒng)領(lǐng)域研究的深入，技術(shù)不斷成熟，集成度逐步提高，撬裝化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

2 現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案及缺陷

從站場(chǎng)電控設(shè)備撬裝房的現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案上來看，房體主要選用鋼制撬裝結(jié)構(gòu)，固定安裝在撬底鋼梁上。房門開設(shè)在房體一側(cè)中部位置，巡檢通道處于正對(duì)房門的位置。在房體外端頭部設(shè)置有帶門鎖的接線小室，工具柜設(shè)置在房門入口左側(cè)位置，以滿足基本應(yīng)用的需求。照明設(shè)施設(shè)置在房體頂部位置。為了保證供電的可靠性要求，將UPS電源、低壓配電裝置設(shè)置在房體中，這兩類裝置采取并列布置方式。暖通設(shè)施置于房體對(duì)面。儀表、通信機(jī)柜統(tǒng)一布置在低壓配電裝置對(duì)側(cè)、巡檢通道右側(cè)的位置。

該方案存在一定的不足，主要體現(xiàn)在撬裝房中不同設(shè)備的通信電纜以及動(dòng)力電纜往往設(shè)置一定的余量，并通過槽盒來放置這些電纜余量，以滿足檢修維護(hù)的要求。然而，這種方式導(dǎo)致大量的電纜集中在槽盒內(nèi)，一旦發(fā)生過熱問題將導(dǎo)致線路老化，甚至引發(fā)火災(zāi)等安全事故，降低了使用的安全性，以及可靠性。

圖1 電控信一體化移動(dòng)式撬體設(shè)備

3 解決技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)

為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案的缺陷問題，可以采用電控信一體化移動(dòng)式撬體設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)房體的溫度，確保處于26～28℃的正常范圍內(nèi)，溫度控制采用了專用的暖通設(shè)備，避免影響到其它設(shè)備的正常工作。對(duì)于可能發(fā)生的火災(zāi)事故等隱患，設(shè)置煙感探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)到火災(zāi)煙霧信號(hào)及時(shí)報(bào)警，可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處置，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

在電網(wǎng)供電正常時(shí)，UPS電源相當(dāng)于交流電穩(wěn)壓器，能夠?qū)⒎€(wěn)壓后的電能提供給設(shè)備應(yīng)用，并對(duì)電池進(jìn)行充電。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障無法正常供電，則可以通過UPS進(jìn)行供電，確保供電過程的連續(xù)性，避免影響到其它設(shè)備的正常運(yùn)行。另外，UPS還起到了保護(hù)的作用，在電壓波動(dòng)變化時(shí)降低了對(duì)于設(shè)備的不利影響。

槽盒主要用于存儲(chǔ)電纜余量，便于進(jìn)行管理和檢修。同時(shí)，槽盒內(nèi)設(shè)置溫感片和溫控器，溫控器通過溫感片對(duì)電纜不同部位的溫度自動(dòng)進(jìn)行采樣、實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)電纜中某一處的溫度高于溫控器的上限設(shè)定值時(shí)，溫控器啟動(dòng)報(bào)警，同時(shí)溫控組件對(duì)槽盒內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)控，降低電纜溫度。在電纜溫度達(dá)到正常范圍之內(nèi)時(shí)，則將報(bào)警解除，整體恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。如果無法有效調(diào)節(jié)電纜溫度，則會(huì)采取跳閘方式中斷設(shè)備運(yùn)行，避免將設(shè)備燒毀，所以采用溫控器、控溫組件相結(jié)合的方式具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崟r(shí)獲取到電纜溫度變化信息，并結(jié)合具體的變化進(jìn)行控制，使得電纜始終處于正常溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，有助于提高其使用年限。

溫控組件涉及了多種部件，包括通風(fēng)扇、隔板、電磁鐵等，其中主要在槽盒底部設(shè)置集成通風(fēng)扇的隔板，將隔片嵌入隔板中，其兩側(cè)分別設(shè)置復(fù)位彈簧、磁性條，溫控器連接電磁鐵之后置于槽盒外底部，在底部有較多的散熱孔，以滿足散熱降溫的要求。

當(dāng)電纜溫度正常時(shí)，隔片嵌合插在隔板中并將隔板和槽盒底部的散熱孔封閉，防止外部寒冷空氣進(jìn)入槽盒中引起電纜受凍老化。當(dāng)電纜溫度過高時(shí)，溫控器啟動(dòng)警報(bào)并接通電磁鐵所在電路，使電磁鐵產(chǎn)生磁性將隔片上的磁性條進(jìn)行吸附，使隔片產(chǎn)生位移，隔片位移至穿孔與散熱孔正好一一正對(duì)時(shí)，外界冷空氣可以從散熱孔處進(jìn)入槽盒中，從而降低槽盒中電纜的溫度。在電纜達(dá)到正常的溫度范圍之后，溫控器控制電磁鐵電路斷開，受到復(fù)位彈簧的作用隔片將會(huì)復(fù)位，從而關(guān)閉散熱孔，基于這種方式提升了對(duì)于電纜的保護(hù)作用。

槽盒屬于關(guān)鍵的部件，需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。其中頂部設(shè)置專用的槽蓋結(jié)構(gòu)，側(cè)壁設(shè)置穿線孔，確保電纜可以正常通過，將多個(gè)航空插頭設(shè)置在近底部側(cè)壁，通過這種方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備電纜和外部電纜的接線。

槽盒穿孔具有兩方面的作用，一方面能夠?qū)﹄娎|進(jìn)行收束，便于進(jìn)行管理和檢修，另一方面滿足了不同電纜在槽盒中貫穿部署的要求。為了實(shí)現(xiàn)外部電纜和設(shè)備電纜的接線，在接近于底座側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)航空插頭，可以插接外部電纜，以此滿足接線的要求。另外，在施工結(jié)束之后，可以在航空插頭中將外部電纜拆卸，使得撬體更容易運(yùn)移，因此這種方式的靈活度與實(shí)用性較高，在保證應(yīng)用要求的同時(shí)降低了成本。

考慮到對(duì)于航空插頭的保護(hù)，將金屬蓋板設(shè)置在底座中，二者采用鉸接方式。在通常情況下，金屬蓋板將航空插頭遮擋，避免水分或者雜質(zhì)等進(jìn)入，起到了良好的保護(hù)作用，有助于提高航空插頭的使用年限，而在連接外部電纜時(shí)可以打開，并完成接線的任務(wù)。

房體總體劃分為多個(gè)部分，主要有頂蓋、骨架等，其中骨架相當(dāng)于整體的框架結(jié)構(gòu)，屬于基礎(chǔ)性的部分，主要將多個(gè)矩形管進(jìn)行焊接形成，而頂蓋以及房板在骨架中固定，二者配置太陽能電池板，并連接UPS電源，可以進(jìn)行供電。

骨架屬于基礎(chǔ)性的部分，要求強(qiáng)度以及可靠性達(dá)到較高的要求。采用焊接矩形管的方式制作骨架，這種方式質(zhì)量較小，強(qiáng)度較大，成本較低，降低了房體的質(zhì)量。通過安裝太陽能電池板可以將光能轉(zhuǎn)換為電能，并輸出到UPS電源中保存，這種方式節(jié)能環(huán)保，減少了UPS的能耗，能夠降低成本，提高效益。

基于電性串聯(lián)方式將各個(gè)設(shè)備與UPS電源進(jìn)行連接，連接的導(dǎo)線置于骨架矩形管中，包括溫控器、通風(fēng)扇等設(shè)備。將UPS不間斷電源與各個(gè)設(shè)備采用電性串聯(lián)的方式具有一定的優(yōu)勢(shì)，UPS不間斷電源可以為通風(fēng)扇、電磁鐵和溫控器提供不間斷的電能，即使在外部電網(wǎng)中斷（事故停電）時(shí)，也可以對(duì)槽盒內(nèi)部電纜的溫度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)控。

頂蓋、房板均有防火保溫層、鋼板等結(jié)構(gòu)，各個(gè)部分的功能存在一定的差異性，需要通過特定的方式進(jìn)行連接。其中主要是在防火保溫層內(nèi)設(shè)置矩形管，兩側(cè)位置分別設(shè)置墻體內(nèi)飾板、鋼板，并需要保證與矩形管的可靠連接。

防火保溫層主要實(shí)現(xiàn)隔熱保溫功能，確保撬體中溫度處于正常的范圍內(nèi)。鋼板強(qiáng)度較高，抗沖擊效果顯著，起到了良好的保護(hù)作用。鋼板外側(cè)和底座、底面均設(shè)有厚度不低于100 mm的厚巖棉。設(shè)置厚巖棉，可以進(jìn)一步提高撬體的隔熱保溫性能，且對(duì)鋼板也起到一定的保護(hù)作用，可以有效降低鋼板在室外惡劣條件下的銹蝕程度，延長(zhǎng)鋼板的使用壽命。

4 技術(shù)效果

4.1 電控信一體化移動(dòng)式撬體將電纜余量放置于若干個(gè)槽盒中，并在槽盒上設(shè)置溫控器和溫控組件，其中溫控器中的核心部件是溫感片，以此可以獲取到電纜溫度等信息。設(shè)備一旦監(jiān)測(cè)到溫度異常，則通過溫控組件進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保在短時(shí)間內(nèi)將溫度調(diào)控到正常范圍內(nèi)，防止溫度過高導(dǎo)致電纜損壞，有助于達(dá)到更高的使用年限。

4.2 溫控組件需要對(duì)散熱孔進(jìn)行控制，該過程基于電磁鐵對(duì)于隔片的控制實(shí)現(xiàn)。在降溫散熱上依賴于通風(fēng)扇，能夠在槽盒中引入外部冷空氣，從而達(dá)到快速降溫的目的。電磁鐵又與溫控器電性連接，因此溫控器除了監(jiān)控警報(bào)的作用外，還可以自動(dòng)開合電磁鐵所在電路，從而實(shí)現(xiàn)散熱孔的自動(dòng)啟閉，溫控組件控溫?zé)o需人工操作，溫控更加方便。

4.3 當(dāng)多個(gè)航空插頭設(shè)置在槽盒近底座側(cè)壁中，滿足了不同電纜之間的接線要求，同時(shí)這種方式接線更加合理，管理方便，在施工結(jié)束之后便于拆卸外部電纜，降低了撬體搬移的難度，提高了靈活性和可靠性。

5 結(jié)束語

在油氣業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展的過程中，需要在電控信一體化移動(dòng)橇裝房領(lǐng)域進(jìn)行更多的研究，使其在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。