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原文传递一种水利设施用防冰装置及方法

专利名称：	一种水利设施用防冰装置及方法
摘要：	本发明公开了一种水利设施用防冰装置及方法，属于水利水电设施保护技术领域。所述的防冰装置是设置于水下的微气泡法防冰害装置，防止冰盖静压力、流冰对水工设施及建筑物的危害，特别是水坝(闸)、水库、河道、水电站等水利枢纽工程。所述的防冰装置包括气体扩散器，其设有蘑菇型曝气头及底座连接件；手动控制输送系统，由管道、球阀门和汇流排组成；自动控制系统，设有温度传感器、压力传感器、喷气周期流量传感器、水位传感器、比例阀门、视频监控器构成；远程监控系统；供气系统，由鼓风机、螺杆压缩机、储气罐、过滤器和冷干机构成。本发明改变了防冰装置及方法，实时性好、故障率低、实用性强，防冰害效果好；其生产工艺及安装简便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	辽宁河伴气盾坝装备制造有限公司
发明人：	陈曦;付耕瑜;陈尔凡
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-17T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111359335.9
公开号：	CN114108542A
分类号：	E02B1/00;B01F23/23;E;B;E02;B01;E02B;B01F;E02B1;B01F23;E02B1/00;B01F23/23
申请人地址：	112400 辽宁省铁岭市西丰县生命健康产业园区辉山大道5号
主权项：	1.一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述设置于水下的微气泡法防冰害装置，防止寒冷季节时，冰盖静压力、流冰对水工设施及建筑物的危害，特别是水坝(闸)、水库、河道、水电站等水利枢纽工程；所述的水利设施用防冰装置包括气体扩散器(1)，其设有蘑菇型曝气头(11)及底座连接件(12)；手动控制输送系统(2)，由主管道(21)、球阀门(22)和汇流排(23)构成；自动控制系统(3)，由温度传感器(31)、压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、水位传感器(34)、比例阀门(35)、视频监控器(36)构成；远程监控系统(4)；供气系统(5)，由鼓风机(51)、螺杆压缩机(52)、储气罐(53)、过滤器(54)和冷干机构成(55)；所述一种水利设施用防冰装置，蘑菇型曝气头(11)由微弧形胶膜片(11a)、喷气微孔(11b)、半工字形底边(11c)一体构成；所述一种水利设施用防冰装置，底座连接件(12)包括微弧形供气盘(12a)，其上设有供气孔(12b)、空气导流槽(12c)、定位密封外螺纹盘(12d)、单向阀杆(12e)、单向阀上胶圈(12f)、管道连接密封圈(12h)、定位密封内螺纹盘(12i)、管道连接螺纹管(12j)、供气盘加强筋(12k)；所述一种水利设施用防冰装置，蘑菇型曝气头(11)的微弧形胶膜片(11a)套在底座连接件(12)的微弧形供气盘(12a)上；所述一种水利设施用防冰装置，蘑菇型曝气头(11)的半工字形底边(11c)嵌入底座连接件(12)的上端，卡夹在定位密封外螺纹盘(12d)和定位密封内螺纹盘(12i)之间；所述一种水利设施用防冰装置，蘑菇型曝气头(11)的顶端中心处有个圆形区域没有喷气微孔(11b)，其对应着底座连接件(12)的供气孔(12b)；所述一种水利设施用防冰装置，手动控制输送系统(2)的汇流排(23)连接在主管道(21)上，由支管道(23a)、球阀门(23b)、压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、比例阀(35)构成；所述一种水利设施用防冰装置，手动控制输送系统(2)的汇流排(23)上的压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、比例阀(35)属于自动控制系统(3)；所述一种水利设施用防冰装置，自动控制系统(3)由PLC、HMI和屏蔽信号线实现连接及监控温度传感器(31)、压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、水位传感器(34)、比例阀门(35)、视频监控器(36)，所述的温度传感器(31)为户外温度传感器(T1)和水下温度传感器(T2)；所述一种水利设施用防冰装置，远程监控系统(4)与自动控制系统(3)的PLC连接相互反馈实现远程监控防冰装置；所述一种水利设施用防冰装置，水位传感器(3d)为雷达水位传感器，设置在水面上。 2.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的蘑菇型曝气头(11)的微弧形胶膜片(11a)，采用纤维增强氟橡胶片或三元乙丙橡胶片制成；微弧形胶膜片(11a)的纤维增强橡胶片上面布满了微米级喷气微孔(11b)，当需要供微气泡防冰或除冰时，在供气系统(5)所提供的压缩空气作用下，喷气微孔(11b)打开喷出微气泡；不需要供气时，喷气微孔(11b)自行关闭。 3.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的喷气微孔(11b)与微弧形胶膜片(11a)成45度角；且喷气微孔(11b)从上向下呈△。 4.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的喷气微孔(11b)是用微孔直径60～100微米的上粗下细的钢针，在微弧形面(11a)从里向外穿孔，制成微米级喷气微孔11b。 5.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的底座连接件(12)采用塑料一体注塑制成；其微弧形面(12a)的厘米级圆孔(12b)远大于蘑菇型曝气头(11)微弧形面(11a)的微米级喷气微孔(11b)。 6.根据权利要求4所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的底座连接件(12)的单向阀杆(12e)和单向阀上胶圈(12f)构成单向阀，在不需要开启水利设施用防冰装置时，起到二级关闭防冰装置通道作用。 7.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的汇流排(23)采用焊接304不锈钢管制成；根据气体扩散器(1)的单元数，设置对应的支管道(23a)数量；将压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、比例阀(35)串连与球阀门(23b)并连成单条支管道(23a)，实现手动和自动单独控制；所有单条支管道(23a)，再并连在主管道(21)，构成一个整体。 8.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的自动控制系统(3)由PLC和户外温度传感器(T1)及水下温度传感器(T2)、压力传感器(32)、喷气周期流量传感器(33)、水位传感器(34)、比例阀门(35)交互作用，控制及调节供气系统(5)的供气压力和流量，达到无人值守。 9.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的远程监控系统(4)，又称为SCADA，与自动控制系统(3)的PLC交互反馈，在远程实现对供气系统(5)的供气压力和流量的监控。 10.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的供气系统(5)是由螺杆压缩机(51)和鼓风机(52)的联合及互补实现供气；所述的螺杆压缩机(51)，特别是选择两台一用一备的方案。 11.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述其可设置在水利设施水坝的上游或下游。 12.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述水利设施的防冰装置的蘑菇型曝气头(11)的微弧形胶膜片(11a)到水面的垂直高度不超过6米；气温不低于零下45℃。 13.根据权利要求1所述的一种水利设施用防冰装置，其特征在于，所述的蘑菇型曝气头(11)的微弧形胶膜片(11a)的制备方法包括以下步骤：步骤1：将100份的橡胶混炼胶中加入1～2份的四脚状氧化锌晶须；步骤2：按产品模具尺寸下好胶片；步骤3：按产品模具尺寸将已准备好的胶片及骨架纤维布，按胶层与布层间隔的方式，预成型为一布二胶或二布三胶纤维增强橡胶复合胶布片，每次铺设均需用擀压辊擀压，再冷压成预定型复合胶布片；步骤4：将上述预定型复合胶布片装入金属模具中直接在平板硫化机上硫化，即制备成橡胶布的微弧形面(11a)；步骤5：用微孔直径60～100微米的上粗下细的钢针，在微弧形面(11a)从里向外穿孔，制成微米级喷气微孔(11b)。
所属类别：	发明专利