寒区公路隧道电伴热系统经济性和耐久性分析.doc

寒区公路隧道电伴热系统经济性和耐久性分析 摘 要：本文主要介绍了电伴热系统在寒区隧道的应用，指出了其突出优势，并从经济性和耐久性方面进行分析，说明了电伴热系统在寒区隧道工程使用的可行性。 关键词：寒区隧道，电伴热系统，经济性，耐久性 0引言： 随着我国西部大开发政策的不断深入，在寒区修建的公路也越来越多，寒区隧道的抗冻胀问题日益受到工程界的关注和重视。随着工程技术的发展，针对寒区隧道已经存在不少应对措施，主要有从隧道结构设计方面，防排水设计方面，保温材料和方面着手，实践证明，以上措施效果并不明显，只能对寒区隧道的抗冻在一定程度上起作用，而加热电缆即电伴热系统的引进，在很大程度上解决了这些问题，虽然这种措施耗费比较大，但是随着技术的改进将逐步克服这一问题。 1电伴热系统保温防冻防滑的优势 ，，，，， (3)保护环境、减少污染：电伴热在传输过程中无泄漏， (4)降低设计、施工和维护费用：电伴热与蒸汽伴热相比，，，，，，1∶5.8。另外，，，，，工程或费用名称 预算金额（元） 路面部分 刻槽 加热电缆 0000 φ1钢丝网 8809温度控制器 BV10 12200 路面费用合计（元） 隧道部分 φ1钢丝网 弹簧 8809温度控制器 加热电缆 40000 4cm板 4800 6mm玻璃纤维增强硅酸钙板 38800 衬砌费用合计（元） 表1为预算铺设隧道电伴热系统的初始投资，铺装按照研究的设防长度，路面100m、隧道50m。结果表明，采用此系统会使建设隧道和道路的预算在原有基础上增加，隧道部分增加约2496元/延米，路面部分约2896元/延米。 隧道部分采用的铺装功率为100W，路面部分采用的铺装功率为300W，隧道部分长度50m，试验段路面部分设防长度100m。隧道部分50m铺设面积为1570m2，铺设总功率157kW；高速公路隧道为双向四车道，也就是单洞车道总宽为3.75×2，路面部分设防长度总铺设面积为700m2。这样铺装总功率为300W×700m2，也就是210kW。路面与隧道共367kW，按工业用电的费用0.5元/kW·h来计算，每小时整个系统用电费用为183.5元。 3系统耐久性分析 目前较为普遍使用的电热带是自限温加热带，Positive Temperature Coefficient 简称PTC)。将PTC材料均匀地挤塑在两根平行的金属线芯之间即得芯带，，，，，，，，，，，，，，加热时能够自动限定电缆的工作温度；能随被加热体系的温度变化自动调整输出功率而无需外加设备；电缆可以任意裁短或在一定范围内接长使用，而上述性能不变。允许交叉重叠缠绕敷设而无过热及烧毁之忧。产品性能技术参数 型号 额定电压V 额定功率W/m 绝缘电阻MΩ/km 绝缘材料 最高耐温℃ 防爆等级 双向最大使用长度m 介质最高维持温度℃ HBL2-J3-10 220 10 ≥50 F46 205 ExⅡT4 450 130 HBL2-J3-20 20 350 120 HBL2-J3-30 30 300 95 HBL2-J3-40 40 260 75 HBL3-J3-30 380 30 ≥50 F46 205 ExⅡT4 600 120 HBL3-J3-40 40 530 100 HBL3-J3-50 50 460 80 HBL3-J3-60 60 400 60 寒区隧道衬砌和路面电伴热系统的耐久性主要取决于系统所用发热电缆的质量和寿命，目前所用的发热电缆一般寿命可达50年以上，表3是现场所用电缆的经国家电缆质量监督中心检测通过的各项参数表。 表3发热电缆各项参数检验表 类别 检验项目 标准要求 检验结果 电压试验 绝缘电阻 室温成品电缆电压试验 不击穿 通过 高温成品电缆电压试验 不击穿 通过 绝缘电阻 最小0.03MΩ?km 44000 成品性能 试验 变形试验（300N，1.5kV/30s） 不击穿 通过 拉力试验 最小120N 510 正反卷绕试验 不击穿 通过 低温冲击试验（-15℃） 不开裂 通过 屏蔽的耐穿透性 试针推入需触及屏蔽 通过 绝缘 老化前抗张强度 最小12.5N/mm2 13.2 老化前断裂伸长率 最小200% 400 老化后抗张强度 最小12.5N/mm2 14.2 老化后断裂伸长率 最小200% 380 抗张强度变化率 最大±25% 8 断裂伸长率变化率 最大±25% -5 伸长率 最大175% 100 永久伸长率 最大15% 0 护套 抗开裂试验（1h，150℃） 不开裂 通过 90℃高温压力试验-变形率 最大50% 24