城市综合管廊工程电气自控的应用

吴勇

[摘    要]在我国经济发展、城市建设的过程中，城市的功能性不断提升，满足了人们的生活需求。在城市市政工程建设中，综合管廊是其中的重要组成部分，其运行情况将直接关系到其中管线的正常运作与对应行业的正常服务供应。其中，电气自控设计是综合管廊工程的重点内容，需要能够结合实际做好城市综合管廊工程电气自控的应用。

[关键词]城市;综合管廊;电气自控;应用

[中图分类号]TU990.3 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）05–0–03

Application of Electrical Automatic Control in

Urban Comprehensive Pipe Gallery Project

Wu Yong

[Abstract]In the process of my country's economic development and urban construction， the functions of cities are constantly improving， which better meets people's living needs. In the construction of urban municipal engineering， the comprehensive pipe gallery is an important part， and its operation will be directly related to the normal operation of the pipeline and the normal service supply of the corresponding industry. Among them， the electrical automatic control design is the key content of the comprehensive pipe gallery project， and it is necessary to be able to do a good job in the application of the electrical automatic control of the urban comprehensive pipe gallery project in combination with the actual situation.

[Keywords]city; integrated pipe gallery; electrical automatic control; application

綜合管廊是现今城市建设发展的重要部分，关系到城市多个管线的稳定运行。在综合管廊中，也设置有监控系统与检修口，以此实现对综合管廊的日常管理与监控。在综合管廊工程建设中，要严格根据规定要求开展设计，以合理、科学的原则设计方案，保证电气系统的安全、高效运行，为综合管廊工程的顺利运行提供保障。

1 综合管廊概述

综合管廊是处于城市地下的综合管道。即是在城市地下修建通道，将城市的通信管道、电力管道与给排水管道集合在一处，是具有综合性特征的工程项目。在现今城市发展中，综合管廊的作用十分突出，已经成为保障城市运行稳定的重要基础设施，也是城市开展地下空间建设的关键部分。在综合管廊应用中，管道在后期铺设、安装、维护等环节不再需要填土与开挖，在对工作量有效减少的情况下能够较好地控制生产成本。管线处于管廊中，能够有效避免直接与土壤、地下水接触而锈蚀，延长了不同类型管道的使用寿命，且能够使城市地下空间具有了秩序性与规范性，对以往各类管线错综复杂的情况进行了避免，保证城市地下空间的系统性。在我国近年来科学技术进一步发展的情况下，综合管廊建设面积不断扩大，在功能上也具有了优化与升级，具有较好的发展空间。在综合管廊当中，电气自控是重要的系统类型，将关系到管廊内部的照明、通信与监控等，是综合管廊建设当中的一项重点。

2 电气自控设计与应用

2.1 设备监控系统

（1）计算机系统。在管廊中建设监控中心，中心设置安防监控计算机、工作站计算机、各类数据服务器与以太网光电交换机等设备。在监控中心中，可以对管廊不同防火分区的运行进行监控。其中，监控计算机通过以太网交换机交流现场控制PLC控制器，向PLC控制器发送指令，以此实现现场设备的暂停或者启停管理。计算机方面，应用SCADA操作平台，使显示屏上能够以形象、生动的方式体现出设备控制模拟图，做好设备故障数据信息与运行状态的呈现。同时，监控计算机能够同报警系统后台进行通信，在获得火灾信息后，能够控制PLC控制器将消防设备控制权移交至报警控制器。同时监控计算机与视频监控主机、安防主机通信，确保能够获得管廊当中的报警信号与安防报警器，在计算机屏幕上呈现视频监控图像，网络服务器与监控中心数据服务器也能够形成完整的网络监控平台。在实际工作中，可以应用互联网实现与监控平台的连接，可以应用智能手机、移动电脑等做好管廊运行状态的了解，在一定权限范围内做好管廊设备的控制。

（2）现场控制站。在综合管廊中，两个防火分区设置有PLC控制站，内部含有UPS电源、PLC控制器与以太网光电交换机。在使用到的控制器中，带有触摸屏，能够根据工作需求在现场设定程序、调试设备。在不同PLC控制器之间，使用以太网交换机通信，与监控计算机连接，使用单模轻开光纤作为传输介质。PLC控制器在运行中，将采集区段内含氧量、温度、湿度、配电系统状态、排风阀、双速电机、潜水泵与引流风机的信号，以此掌握其故障情况以及运行状态。同时，控制器还将控制系统中的引流风机、双速风机、集水坑排水泵与排风阀设备，并按照以下原则实施控制：①双速风机。在管廊中，不同防火分区中都具有双速风机的设置，主要功能包括散热、通风，以及在火灾状态下进行排烟。②引流风机。这是管廊排烟、通风工作当中的辅助设备，按照等同于双速风机的方式进行控制。③排风阀控制。在管廊中，不同分区双速风机位置都具有防火阀的设置，日常作为排风阀使用，可以通过PLC对其启闭情况进行控制，向监控中心反馈故障信息与运行状态，以便于日常检修、巡查工作的进行。防火阀在应用为消防排烟阀时，PLC将退出控制风阀，转而以火灾报警器进行控制。④潜水泵。在管廊防火分区中，其中的集水坑都设置了潜水泵，在泵中设置有浮球开关，能够结合水泵水位情况实现潜水泵的启闭。在具体运行当中，PLC不仅能够以远程的方式做好潜水泵的启闭处理，且能够做好潜水泵故障、状态信号的采集并将其传送到监控中心，为日常检修巡查相关工作的开展提供基础数据。

2.2 火灾报警系统

在该系统中，应用了监控中心系统，由区域火灾控制器、火灾探测器、火灾警告装置与手动报警按钮组成。其中，区域报警系统由感烟探测器、报警控制器、测温监控主机、感温光缆、中继器、手动报警按钮与警铃等设备组成。沿着管廊在桥架下设置感烟探测器，沿着电缆桥架设置感温光缆，按照每层通长方式铺设。当火灾情况发生时，系统则将会对该区域警铃启动，及时发出信息使管廊人员撤离，同时将现场设备启动，关闭排风阀、风机、进风阀，通过延时自动装置的应用实现灭火装置的启动，开始灭火处理。

2.3 环境监测系统

在管廊当中，因地势较低将沉积一定的废气，且微生物、维修人员在其中的活动也将影响到其中氧气的含量。为了节约能源，减少通风次数，最大程度保障人员生命安全，需要能够采取措施全程做好管廊内部氧气含量的监控。因管廊是一个封闭的环境，内部电缆在运行产生热量后，要想向外散发存在难度，也需要以全程的方式做好内部温度的控制。管廊处于地下，具有较高的湿度，可能因此影响到自动化设备、电气设备的长时间运行，也需要全程做好管廊空气湿度的监控。在该情况下，则需要在管廊防火分区中做好温度、湿度与氧气检测仪表的设置。

2.4 防外部入侵系统

防入侵也是综合管廊建设应用当中的重点内容，其中，可以使用双光鉴探测器负责该项工作。在具体工作中，该探测器将通过红外线、微波的方式进行探测，获得数据信号后，将其发送给系统中心，由系统进行分析。在相关技术不断发展的过程中，现阶段探测器已经能够对存在的干扰情况进行有效的屏蔽，当有人进入到探测范围后将及时发出报警信号，且报警在精确度方面具有好的表现，杜绝了误报以及漏报情况。根据现有设计规范，在综合管廊的投料口、设备房、出口、通风口与配电室等都需要做好探测器的设置，在设置完成后使其连接总控制中心，当探测器探测异常情况后，将会及时报警，且控制中心也将发出警报。在实际应用中，该探测器系统也能够有效识别人体。在具体工作中，可以提前在检测系统中录入工作人员信息，以保证探测器探测发现工作人员后不会报警，只有经过检测发现有未录入信息人员进入后才会发出报警信号。具体信号方面，在发送时将分为两组：第一组信号将传输到监控中心，信息内容即报警的位置;第二组信号将传输到周边区域的摄像头，在接收到信号后，摄像头将拍摄警报的发出地点，保证在后续进行问题处理时，具有相应的视频信息为证。

2.5 视频监控系统

因综合管廊长度长、监控点布置较为分散，常规监控摄像机在使用同轴电缆时，在传输信号方面无法满足远距离信号传输要求。同其相比，网络监控摄像机在应用当中能够将视频模拟信号实现对数字信号的转换，这是一种经过网络协议编码的信号类型，经过网络方式传输后，则能够有效实现传输距离的增加。如果使用的是普通电缆类型，其传输最大距离在90 m以内，无法满足视频监控需求。对此，可以选择单模轻铠光纤，适合应用在综合管廊当中，能够较好地应对多信号干扰、强磁场影响因素。

2.6 电缆敷设方式设置

在管廊配电结构当中，主要以树干式方式设计，以刚性密集母线与预分支方式处理。其中，刚性母线具有较大的空间占用，且在施工中具有较大的难度而很少使用。与其相比，预分支电缆占用空间小、性能良好、安装便利，并因此得到了较多的应用，但也存在一定的不足，即难以在现场修复质量故障，且电缆在应用中是针对特定工程加工的，互换性不足。目前，城市综合管廊已经成为城市发展的重要部分，在土建方面与相邻道路管廊联通，逐渐形成了闭环的理念，以分支电缆树干方式处理，在确定后分支电缆长度，上级配电柜内部设置为固定负荷开关。在施工完成后，后期无法对出现容量进行增加，只能够对整条配出电缆更改，存在较多的费用与影响。对于该种情况，则可以按照放射方式做好配电形式的优化，由低压配电柜将电缆传输到节点分区。该方式在应用中，能够有效地减少缆线线径，同一变电所能够满足4、5个防火分区，在控制成本的同时有效地提升了供电可靠性，且更便于后期改造。

2.7 管廊风机配电

综合管廊的作用即是做好各类型管线的敷设。与建筑内部风机不同，管廊内部风机仅仅在人员作业、巡查工作中根据要求运行。通常情况下，间隔配置送风与排风口，在火灾发生后关闭，从电气角度一般将该类型风机设计为三级负荷。排风口风机在设计中，需要对最不利状况进行考虑，保证能够排出高温烟气，一般来说，需要保证在火灾状况下具有30 min的运行时间，或在280 ℃状况下阀门发生动作后关闭。同时，在火灾事故发生时，现场温度较高，如处于管廊内部的控制箱、消防配电箱没有专门的防火措施，当箱体温度达到200 ℃以上后，电气元件将发生跳闸与外壳变形等情况，无法保障消防供电。对此，设计中则需要做好控制箱、配电箱的防火措施应用，使其处于配电间当中，配电间要做好防火防护，内部可以使用岩棉等材料保证满足防火要求。同时，根据现有经验了解到，目前管廊排风机很多使用的是普通风机配电，在火灾发生后关断电源，事故风机应使用了耐高温电机，具有备用电源接口的预留。但在火灾事故当中，管廊内部可燃物将快速燃烧，具有较大的放热速度，内部呈现出持续性高温环境，温度会达到1 000 ℃以上，无论使用何种风机，都无法在该温度状况下保持完好，且火灾中形成的大量热量。烟气也将积累在管廊内部，可能因此导致形成次生灾害。且消防设备也有可能无法完全将火势扑灭，甚至可能在火焰蔓延的情况下对建筑构件形成热作用，影响建筑承载力，可能导致建筑局部倒塌问题。对此，在设计中则需要强化与暖通设计人员的协调，做好控制要求的确认，考虑到可能发生的情况，对不完善的内容及时改进，保证管廊运行安全。

2.8 管廊接地

在现有规范当中，对于管廊接地有着较为详细的规定，考虑到管廊运行特点，以及信息化建设方面的要求，一般使用TN-S作为管廊的低压接地系统。除应用管廊钢筋为接地系统外，也可以使用热镀锌扁钢应用为内部接地网，在分区防火门位置使用暗敷的方式进行处理。在现今部分工程当中，可以发现管廊设备、管线存在缺少接地位置的情况，在设计中，则可以在节点位置设置MEB电位端子箱进行接地，并在引出口、通风口与投料口位置做好等电位端子箱的设置。

3 结束语

城市综合管廊是现今城市发展当中的重点工程，也是市政工程的重要组成部分。在实际运行过程中，不仅能够对城市用地紧张的局面进行缓解，且能够对管线起到较好的保护作用，降低管网铺设可能对城市道路造成的破坏。电气系统是综合管廊设计的重点工作，一直以来，容量分散、供电距离远都是系统的主要问题。在实际工作开展中，需要能够对该项工作引起重视，以科学方式的应用做好电气自控设计，为综合管廊工程的稳定运行。

参考文献

[1] 谢彩红.浅析综合管廊电气设计思路及具体方式[J].工程建设与设计，2018（2）：105-106.

[2] 廖丛林.火电厂热控自动化保护装置的维护与应用[J].山东工业技术，2017（19）：126.

[3] 钱中阳，康潜.城市综合管廊工程电气自控设计探讨[J].建筑電气，2017，36（11）：8-12.

[4] 程俊杰.火电厂热控自动化保护装置维护分析[J].河南科技，2017（23）：112-113.

[5] 刘翼虎.综合管廊配套电气设计要点分析[J].科技经济导刊，2016（11）：93-93，86.

[6] 任继德.火电厂热控自动化保护装置的维护方法分析[J].科技展望，2014（18）：139-139，141.

[7] 楚新磊，刘艳.火电厂热控自动化保护装置的维护策略初探[J].河南科技，2014（9）：101.

[8] 沈宏强.浅谈火电厂热控自动化保护装置的维护[J].科技创新与应用，2012（32）：144.

[9] 张晓燕.浅析火电厂热控自动化保护装置[J].今日科苑，2014，（8）.127.

[10] 夏磊.基于电气自控设计的城市综合管廊工程研究[J].中国房地产业，2019（6）：68.