一种用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统的制作方法

本发明涉及一种用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统。

背景技术：

悬索桥是目前跨越能力最大的一种桥梁结构形式，悬索桥主要受力构件为承载了所有静载和动载的主缆；主缆外表面一般通过缠丝、缠绕包带等工艺增设防护层，但防护层不可避免具有细微间隙，在风、霜、雨、雪或气温变化大的恶劣气候条件下湿气从间隙渗入主缆内部而造成主缆腐蚀，影响主缆防护性能，降低了主缆使用寿命。因此，对主缆内部构件进行除湿处理，是保证和延长悬索桥主缆的安全使用寿命，从而保证大桥安全运行和延长使用寿命的关键措施之一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过管路敷设输送干燥空气除湿，安装施工方便快捷，可远程监控运行状况及故障信息，方便及时维修的用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统。

本发明用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统，其特征在于：包括箱体，箱体一侧设置有人孔密封门，箱体内安装有能够测量并调控系统运行参数的空气处理设备、电源柜、控制柜、初效过滤器、中效过滤器和除湿机，初效过滤器设置有进风管路，外部空气由进风管路进入初效过滤器、中效过滤器过滤，再由除湿机除湿后排放至箱体内部；箱体内设置有离心风机，离心风机通过送气管道连接到分气缸；主缆上设置有进气索夹、排气索夹，分气缸通过送气管道连接至主缆进气索夹进气口。

所述除湿机一侧与中效过滤器对接连通，另一侧上部设置有再生出风管道，下部连接有再生进风管路，再生出风管道一端连接在除湿机上，另一端伸出至箱体外部；再生进风管路一端连接在除湿机上，另一端连接至进风管路上的轴流风机后侧；

所述初效过滤器还连接有进风补偿管路；

所述箱体内设置有二台离心风机，二台离心风机通过送气管路连接二个分气缸，主缆上连接有多个进气索夹、排气索夹，二个分气缸通过多路送气管道连接至主缆上多个进气索夹进气口；

每个进气索夹、排气索夹上安装有数据采集箱，采集箱内安装有能够采集索夹内温度、湿度和压力数据的模拟量采集模块，采集箱通过PLC连接到空气处理设备，空气处理设备能够根据采集模块的数据调控系统运行参数；

所述控制器包括流量监控模块、温度监控模块和湿度监控模块；

所述离心风机入口侧设置有高效过滤器，控制器入口侧设置有出口高效过滤器；

所述进风补偿管路进风口设置有进风过滤器，进风补偿管路的进风过滤器前方设置有控制阀。

本发明用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统，在箱体密闭空间内制备符合主缆除湿所需温度、湿度的干燥空气，通过送气管道沿主缆送入设于主缆上的进气索夹进气口，送入主缆的干燥空气渗透入主缆带走水分，再通过设于主缆上的排气索夹排气口及主缆与鞍室连接的空隙排出，整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分，既改善了除湿设备的工作环境，同时增加了设备使用的可靠性；箱体可采用标准集装箱改造制成，制造方便；设备箱体整体吊装到安装现场就位后，只需进行管路敷设连接即可完成除湿系统安装，安装施工方便快捷；系统采用交互式人机界面显示监控数据，通过PLC+触摸屏控制，直观观察全桥除湿系统运行状况及故障信息，并可远程诊断设备故障原因，方便及时维修。

附图说明

图1是本发明实施例用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统平面布置结构示意图；

图2是本发明实施例用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统进、排气管道与主缆连接示意图。

具体实施方式

如图所示，一种用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统，包括箱体1，箱体1一侧设置有人孔密封门18，在箱体1内部的密闭空间内，制备符合主缆除湿所需温度、湿度的干燥空气，人孔密封门18用于检修人员进入检修箱体1内部设备，在系统运行时能够关闭密封；箱体1内安装有能够测量并调控系统运行参数的空气处理设备16、电源柜14、控制柜12、初效过滤器6、中效过滤器2和除湿机5，初效过滤器6后设置有进风管路10，电源柜14为箱体1内部设备提供电力驱动，控制柜12承担干燥空气制备系统、输送系统以及送气温、湿度、流量、压力等的控制；外部空气由进风管路10进入初效过滤器6过滤，再由除湿机5除湿后成为符合主缆除湿所需温度、湿度的干燥空气，排放至箱体1内部；箱体1内设置有离心风机26，离心风机26通过控制器连接到分气缸19，主缆上设置有多个进气索夹31、排气索夹32，分气缸19通过送气管道30连接至主缆进气索夹31的进气口，离心风机26抽取箱体1内经处理后的干燥空气通过送气管道30沿主缆送入设于主缆上的进气索夹31进气口，送入主缆的干燥空气渗透入主缆带走水分，再通过设于主缆上的排气索夹32排气口及主缆与鞍室连接的空隙排出，完成对主缆除湿过程。

控制器包括流量监控模块20、温度监控模块21和湿度监控模块22；主缆进气索夹31、排气索夹32上安装有数据采集箱，采集箱内安装有能够采集索夹内温度、湿度和压力数据的模拟量采集模块，采集箱通过PLC连接到空气处理设备16，空气处理设备16能够根据采集模块的数据调控系统运行参数；便于控制干燥空气符合主缆除湿所需温度、湿度和压力，整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分，既改善了除湿设备的工作环境，同时增加了设备使用的可靠性；离心风机26入口侧设置有高效过滤器25，控制器入口侧设置有出口高效过滤器23，再生进风管路10的过滤器8后侧连接有轴流风机9。

除湿机5一侧与中效过滤器2对接连通，另一侧上部设置有再生出风管道7，下部连接有再生进风管路4，再生出风管道7一端连接在除湿机5上，另一端伸出至箱体1外部；除湿机组的处理风出风口设置流量阀以控制机组额定出风流量；机组再生进风管路4设置进气阀门3，通过进气阀门3的启闭角度调节再生进风流量。再生进风管路4一端连接在除湿机5上，另一端连接至进风管路上的轴流风机9后侧，再生进风通道中安装有加热装置；再生进风管路4、再生出风管道7组成再生风系统，再生风系统和加热装置对除湿机5的机组转轮进行烘干以备重复使用。

箱体内管路均为镜面不锈钢管，耐腐蚀性能好，箱体可采用标准集装箱改造制成，制造方便；设备箱体整体吊装到安装现场就位后，只需进行管路敷设连接即可，安装施工方便快捷；控制系统能够实时监测并远程诊断主缆除湿系统运行状况及除湿效果，对整个主缆除湿系统进行实时监控，采用交互式人机界面显示监控数据，通过PLC+触摸屏控制，直观观察全桥除湿系统运行状况及故障信息，并可远程诊断设备故障原因，方便及时维修。

本发明用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统，主要包含干燥空气制备系统；干燥空气输送系统；控制系统及密闭空间等。

干燥空气制备系统主要包括转轮除湿机机组；进风补偿管路和控制阀、过滤器；再生进风管路4、再生出风管道7、轴流风机、进气阀门和流量阀以及初效过滤器、中效过滤器、加热装置；空气处理设备等组成。转轮除湿机组制备干燥空气，空气处理设备控制干燥空气的温、湿度，再生风系统和加热装置对机组转轮进行烘干以备重复使用。

干燥空气输送系统主要由高压离心风机、二级高效过滤器、送气管道和超压排气阀及分气缸等组成，机组制备的干燥空气经高压离心风机加压后分别送往主缆各个进气索夹进气口。

控制系统由电源柜、PLC控制柜、UPS、温湿度传感器、压力传感器、流量传感器、可编程逻辑控制器、数据采集箱等组成。承担干燥空气制备系统、输送系统以及送气温、湿度、流量、压力等的控制。

密闭空间用于将系统所需设备集中布置，整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分，既改善了除湿设备的工作环境，同时增加了设备使用的可靠性。

根据悬索桥主缆维护设计要求，经干燥空气制备系统制备、干燥空气输送系统输送送入主缆的空气干燥、洁净，干燥空气的温度小于50℃，相对湿度小于45%， 空气需经过G3，F7，H14三级空气过滤。单索夹除湿送风量在0.5m³/min～1.2m³/min 之间并可调，送气点压力P不大于3000Pa，超过3000Pa 时应采取泄压保护。

为此，转轮除湿机5机组的选型参数应根据主缆缆径、长度、进排气口数量及管道流量损失等计算得出，选型时应使机组最大空气制备流量留有富余。除湿机组的出风口设置流量阀以控制机组额定出风流量；机组再生进风管路进风口设置进气阀门，通过阀门的启闭角度调节进风流量。

根据送入主缆的干燥空气洁净度要求，处理风进风补偿管路设置G4初效过滤器，过滤精度粒径≥1.0μm、过滤效率E≥85%，过滤器两端设置压力传感器，压差大于250Pa控制系统进行报警提示。

机组的再生风由轴流风机引入，轴流风机的流量根据机组所需再生风量确定并留有余量。机组再生风进风端口设置调节阀以调节机组所需再生风量。进风端口也设置G4初效过滤器，过滤精度和过滤效率与处理风进风口相当。压差报警点同为250Pa。

除湿机机组再生风进风口设置F7中效过滤器，再次提高了进入转轮除湿机组的空气的洁净度，不仅使制备的干燥空气洁净度进一步得到提高，也使机组使用寿命得以延长。

除湿机组的进风补偿管路及再生风进排风管路均采用镜面不锈钢管制作。再生风排风管路需要按气流方向设置排水坡度，坡度一般按1％设计，并在管道最低处设排水阀。再生排风管路还需进行保温处理。

干燥空气储存、输送系统由高压离心风机、二级高效过滤器、排气管道、超压排气阀及分气缸等组成。

由转轮除湿机组制备的干燥空气排出到箱体1内部机组外密闭空间后，利用小流量高压离心风机经送风管路输送到分气缸，再由分气缸分别通过送气管道送往主缆各进气索夹进气口，送入主缆的干燥空气渗透入主缆带走水分，再通过设于主缆排气索夹上的排气口及主缆与鞍室连接的空隙排出，完成主缆除湿的过程。根据主缆维护设计要求，进入主缆的干燥空气压力为3000Pa,为此，离心风机的输出压力应大于3000Pa并有富余；系统输出流量按要求计算并有冗余。除湿机组正常送风情况下，进气索夹内的压力不大于3000Pa，为了防止异常情况下进气索夹的压力上升给主缆密封材料造成损坏，高压风机出风处设置超压排气阀，用于压力超出设定值时的泄压。在进气索夹上也安装了超压排气阀。在排气索夹上还设有单向微正压排气阀，以使主缆内部保持正压，可阻止湿空气倒流并实现一定的主缆保压功能。

因为悬索桥主缆结构紧密，各层材料间的缝隙极小，因此进入主缆的干燥空气的洁净度要求极高，为保证达到洁净度要求，除除湿机组制备的干燥空气已经经过二级过滤外，送风通道的高压离心风机26进风端加设一H13高效过滤器25，其精度为粒径≥0.3μm，过滤效率E≥99.7，过滤器进出口设置压差传感器，压差大于400Pa时控制系统报警提示。在高压离心风机的出风端另设有H14高效过滤器23进行二次过滤，以确保机组送出的干燥空气满足洁净度要求。

干燥空气输送通道：高压离心风机输出的干燥空气经控制系统将温湿度、压力设定后进入分气缸短暂储存，由分气缸引出的送气管路分别送往各主缆进气索夹进气口。

干燥空气输送通道管路由不锈钢管、金属软管和多层复合塑料管构成。为确保系统输送的干燥空气达标和延长管路的使用寿命，从高压轴流风机进风端开始直至鞍室均采用镜面不锈钢管送风；从鞍室沿主缆到主缆各进气索夹进气口的输送管路采用多层复合塑料管。多层复合塑料管内层采用PE材质，所选用的多层复合塑料管外层塑料材质应具有良好的抗紫外线和抗腐蚀的能力。各连接端采用不锈钢柔性连接管，用以补偿管道、机器、设备连接端的相互位移，吸收振动能量，同时起到减震、消音等作用。

控制系统由电源柜、PLC控制柜、UPS、温湿度传感器、压力传感器、流量传感器、可编程逻辑控制器、数据采集箱等组成。承担干燥空气制备系统、输送系统以及送气温湿度、流量、压力等的控制。

由于悬索桥建成后，桥梁的维护工作面广量大，这就要求主缆除湿系统控制尽可能智能化；集成式除湿系统控制采用交互式人机界面显示监控数据，通过PLC+触摸屏控制，可以直观观察全桥除湿系统运行状况及故障信息，并可远程诊断设备故障原因，方便及时维修。

监测控制系统监测除湿系统中安装的所有温湿度传感器、压力传感器、流量传感器的数据和除湿设备内部传感器数据，数据采集频率为0.1Hz，数据存储频率为1Hz，数据采样精度16位。

在每个送（排）气索夹上安装有数据采集箱，采集箱内安装模拟量采集模块，采集索夹内的温、湿度和压力数据，通过 485 总线连接到 PLC，PLC 对这些数据进行采集，并把数据传送到空气处理设备，空气处理设备可根据设置调整运行策略。

针对主缆除湿的每套空气处理设备均配置一套主控PLC，且每套主控PLC均设置一个用于现场监控的HMI的触摸屏。触摸屏实现的HMI功能包括采集参数设定，传感器数据接入，逻辑控制、报警和数据存储等功能。并设置两台主控PLC互为备用。每套空气处理设备和除湿设备内部都设置有集成PLC，集成 PLC 用于采集空气处理设备和除湿设备内部的温度、湿度、压力以及内部管道压力，电器运行状态，过滤器压力等数据，并控制空气处理设备和除湿设备内部的除湿机，加热器、高压风机、热交换机等设备有序、正常运行。

箱体1内部密闭空间用于将系统所需设备集中布置，整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分；为方便布置和运输，可采用6000x3000标准集装箱进行改造而成。改造后的箱体要求所有进、出管路连接端口应严格密封，人孔门也应有严格密封措施，以保证集装箱内部气流与大气阻断；将系统设备集中布置，既改善了除湿设备的工作环境，并且增加了设备使用的可靠性。同时在系统安装施工时，将设备箱体整体吊装到安装现场就位后，只需进行管路的敷设等工作。将使系统安装施工更加方便快捷。

本发明用于桥梁主缆维护的除湿系统，采用集成化设计，将除湿机组、空气处理设备、PLC控制柜、电源柜、离心风机、进风阀、过滤器、UPS、机组温度、湿度、压力、流量传感器等集成在一个箱体内；整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分，显著改善了设备的工作环境，增加了设备的可靠性。

控制系统可实时监测并远程诊断主缆除湿系统运行状况及除湿效果，每个进气索夹位置装有温湿度传感器、压力传感器，在每个排气索夹也装有温、湿度传感器，数据采集箱具备信号采集和传输功能，可实现对整个主缆除湿系统进行实时监控；采用交互式人机界面显示监控数据，通过PLC+触摸屏控制，可以直观观察全桥除湿系统运行状况及故障信息，并可远程诊断设备故障原因，方便及时维修。

在进气索夹设有安全阀，可保证进入主缆的压力不大于设定压力，超过设定压力时采取泄压保护。在排气索夹设有微正压阀，可阻止空气倒流并实现一定的主缆保压功能。

本发明用于悬索桥主缆维护的集成式除湿系统，在箱体密闭空间内制备符合主缆除湿所需温度、湿度的干燥空气，通过送气管道沿主缆送入设于主缆上的进气索夹进气口，送入主缆的干燥空气渗透入主缆带走水分，再通过设于主缆上的排气索夹排气口及主缆与鞍室连接的空隙排出，完成主缆除湿过程。整个箱体内部也是干燥空气储存空间的一部分，既改善了除湿设备的工作环境，同时增加了设备使用的可靠性；箱体可采用标准集装箱改造制成，制造方便；设备箱体整体吊装到安装现场就位后，只需进行管路敷设连接即可，安装施工方便快捷；采用交互式人机界面显示监控数据，通过PLC+触摸屏控制，直观观察全桥除湿系统运行状况及故障信息，并可远程诊断设备故障原因，方便及时维修；本发明项目已在江阴长江公路大桥，马鞍山长江公路大桥左汊悬索桥，润扬长江公路大桥，大连市南部滨海大道工程钢桁架悬索桥，云南龙江特大桥，宜昌市庙嘴长江公路大桥等项目主缆除湿工程中成功应用，获得满意的使用效果。