铁路局融雪电伴热带节能监控装置的研制.docx

铁道行业2017年度QC小组成杲发布资料VA融雪电伴热带节能监控装置的研制XX铁路局XX西站XX工匠QC小组、小组概况XX西站XX工匠QC小组严格落实总公司、路局和车站关于“强基达标、提质增效”工作的要求，小组成员在组长的带领下，活动中时刻秉承着“工匠”精神，不断开拓创新，实现“年年有成果”，推进了车站房建专业化管理水平不断提高。<J1 .小组基本概况小组概况介绍小组名称XX工匠QC小组课题名称融雪电伴热带节能监控装置的研制成立时间2014年8月注册时间2016年4月注册编号X课题类型创新型课题起止日期2016.42017.3接受QC教育48小时小组成员概况序号姓名性别学历职称组内分工1男大学本科高级政工师组长2男大学本科工程师监督检查3男大学本科助理工程师数据分析4男大学本科助理工程师监控数据5男大学本科助理工程师成果撰写6男大学本科助理工程师收集资料7男大学本科助理工程师工具运用8男大学本科助理工程师工具运用9男大学本科助理工程师统计分析10男大学本科助理工程师统计分析本课题使用技法调查表、甘特图、柱状图、系统图、对策表、流程图、雷达图。表1制表人：XX制表时间：2017年3月20日二、与本课题相关的设备简介:电伴热带是由导电高分子复合材料和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆，具有正温度系数“PTC”特性，材料电阻率随着温度升高而增大，并在一定温度区间电阻率急剧增大，能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率。当有电流通过时，随着电伴热带温度升高，电缆电阻同时升高，从而实现电伴热带的输出功率随着其温度的升高而降低。电伴热带广泛的应用于液态物体在管道中输送和罐体的防冻保温、维持工艺温度、加热公路、坡道、人行横道、屋檐及地板等。电伴热带结构示意图PTC特性电阻一_温度曲线<fXX西站融雪电伴热带分布于XX西站站房、雨棚天沟内，位置隐蔽,铺设有46800米，用于加热融化站房和雨棚天沟积雪、积冰。二、选题理由1.问题的提出：2015年1月，XX省某高铁车站站内雨棚天沟融雪电伴热带因监控不到位引发运行过程中起火，酿成车站站舍火灾事故，由此而导致候车旅客惊慌失措，影响乘降。列车晚点，在给铁路造成了巨额的经济损失的同时,也给铁路形象造成巨大的负面影响。智者从别人的事故中吸取教训，为避免我站融雪电伴热带设备类似事故的再次发生，小组成员对XX西站融雪电伴热设备进行调研，发现我站融雪电伴热设备存在以下缺陷：融雪电伴热带在每年冬季的11月16日至次年3月15日期间全天候持续热备运行，2015年运行周期内每百米耗电量高达43200度（折合每月为10800度/每百米）。而上级要求电伴热带运行周期内每百米耗电量只有10000度（折合每月为2500度/每百米），实际运行与上级要求的耗能指标有着33200度（折合每月8300度）的巨大的缺口。电伴热带设备主要作用是融化积雪，减小站舍顶棚由冰雪带来的负重压力，而目前电伴热带设备是全天候开启，即使天气晴朗时依旧运行，大部分电能是白白浪费的，而电伴热带实际仅在降雪期间发挥其功能。XX西站扩建以来历年11月16日至次年3月15日降雪情况序号年份降雪天数冬季降雪率12011年8.4天7%22012年9.6天8%32013年11.5天9.6%42014年7.5天6.25%52015年6.5天5.4%小计43.57.25%注：下雪天数的计喟天（一天24小时）是实际下雪时间（小时）除以120表2制表人：于俊源制表时间：2016年4月15日从上表中可看出，自高铁建站以来电伴热带冬季全程运行，但实际发挥融雪作用的时间寥寥无几，不足总运行时间（120天供暖期）的10%,造成了电能的浪费是巨大的。按照营业线施工要求，电伴热带的维修巡检只能在天窗点期间进行（夜间0：30-4：30,共4小时），如果按每天24小时计算，存在天窗点外的20小时不能监测到位的弊端。由于天窗点时间安排在夜间，受照明及能见度制约，其巡查质量也是很难保证的。2 .明确课题需求与目的小组希望能够通过研制一种电伴热带监控装置，改电伴热带设备全天候运行为对电伴热带设备全天候监控，一旦雨雪来临马上启动电伴热带运行，平时断电以减少热备时的耗电量，达到节能降耗的目的。3 .课题查新与借鉴众所周知，高铁设备我国已经走在了世界各国的前列，处于领军地位。而作为高铁站房天沟除雪监控装置，通过在电脑网上查新，未发现有关这方面的文献和资料。但是，火灾监测装置倒是随处可见。例如高铁动车组上严禁吸烟的烟雾监控报警，又如高级宾馆酒店的火灾监控报警等。受这方面的启发，小组萌发了研制融雪电伴热带节能监控装置的想法。送雄融雪电伴热带节能监控装置的研制4 .小组活动计划为保证小组活动的有效性和计划性，充分发挥小组成员的创造性，小组成员用甘特图制定了详细的活动计划。小组活动计划甘特图时间2016420174项在'、进日、SJ、4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月负责人选择课题P»设定目标及目标可行性分析>提出方案并确定最佳方案>制定对策表A;实施对策D确认效果C标准化A->7总结和下一步）打算，图1制图人：XX制图时间：2016年4月1日三、设定目标及目标可行性分析1.设定目标本课题的愿景是改电伴热带设备全天候运行为对电伴热带设备全天候监控，则必须实现融雪电伴热带运行实现4小时人工监控为24小时全天候自动监控；进而满足融雪电伴热带每月每百米月耗电量由10800度下降到每月2500度以下上级下达的耗能指标要求。（监控升上去，耗电降下来）J1.枝时同才上去我校图图2ft':栗海生¾ 2016年5月7日靶干束施就用图3Wx:颗生1.fl¾叩16年5月7日2.目标可行性分析（1）融雪电伴热带的运行24小时全天候自动监控的可行性分析：当今自动化监控技术已经在建筑配套设备领域广泛应用，实现对设备运行状况的实时监控，进而实现自动控制技术水平已经非常成熟。将自动化监控技术引入XX西站融雪电伴热设备，从而实现融雪电伴热带运行24小时全天候自动监控的目标在技术上可行。融雪电伴热带每百米月耗电量2500度的可行性分析：融雪电伴热带在降雪期间运行为有效运行时间。通过统计气象资料，列表如下:2011年以来百米电伴热带有效耗电量序号年份有效运行时间有效耗电量12011年8.4天3024度22012年9.6天3600度32013年11.5天4140度42014年7.5天2700度52015年6.5天2340度注：有效耗电量=有效运行时间X24hX15kwh（每百米电伴热带功率为15kwh）表3制表人：栗海生制表时间：2016年5月15日自2011年XX西站站房扩建以来，最高降雪天数为11.5天（换算为276小时），如每年都按最高降雪276小时计算，每百米电伴热带功率为15kwh,每百米年耗电15X276=4140（度），平均月耗电量为1010（度）<2500（度）。因此，融雪电伴热带每百米月耗电量降低到2500度以下是可以实现的。本小组创新融雪电伴监控装置具备的资源条件：资金支持方面，车站高度重视我小组提出的解决电伴热带运行安全隐患和降低电能消耗的思路，自小组课题注册后，领导给予小组活动资金10万元研制经费°技术力量方面，小组成员全部为本科学历，具备分析问题和解决问题的能力，通过小组成员齐心协力，能够顺利完成该装置的研制。小组经验方面，小组以前曾成功研制XX西站智能照明控制装置和污水泵自动控制装置，以上两个装置均处于持续稳定运行中。四、提出方案并确定最佳方案在确定课题目标后，小组利用头脑风暴法，召开了方案提出论证会议,在总方案的设想上提出了如下两种监控方式：一、提出方案：1.监控方式的选择监控方式视频监控传感器监控图4制图人：XX制图时间：2016年6月5日小组成员通过模拟实验的方案对两种方案进行对比:监控方式选择方案对比分析表项A斤视频监控传感器监测模拟实验在天沟内安装摄像头采集周围环境视频影像，通过数据线将视频信号传输到中控平台，值班人员通过监控视频影像中天沟降雪、积冰情况，手动控制电伴热装置启动/停止，实现远程监控。在天沟内电伴热前端安装传感器采集户外气温、雨雪等气象信息，通过模拟量模块转换为稳定的数字信号传输给P1.C模块进行逻辑计算后传送到中控平台，中控软件通过对数字信号进行分析后发送反馈信号控制电伴热带。优点装置结构简单，装置无需配套模块视频影像直观反映天沟周围天气条件能够准确的采集到室外温度信息，并采集室外雨雪情况，两者共同控制电伴热带可实现自动控制，无须人员不间断盯控，节省人力造价低，安全性高缺点不能实现自动控制，需人员24小时不间断值守，耗费人力无法采集到室外温度，开启条件判定不准确数据量大夜间可视效果差高清摄像头造价高需配置模拟量转换模块，控制柜结构复杂采集信息为模拟量信号，不直观总体评价视频监控方式存在较多缺点，直接影响监控效果，传感器监测虽然也存在缺点，但不影响监控效果。结论淘汰选择表4制表人：XX制表时间：2016年6月5日2、温度传感器感温探头方案选择图5制图人：XX制图时间：2016年6月6日通过查询技术资料，详细整理了以上两个型号的感温探头的技术特征和应用情况，进行了以下对比分析，如下表：温度传感器感温探头方案对比表型数据0°C限值精度价格应用领域结论PT1.OOO热电阻1000欧姆10003000元科研淘汰PT1.oo热电阻100欧姆100900元工业选定表5制表人：XX制表时间：2016年6月7日经过对比，结合课题目标，综合分析两个方案精度、应用条件、造价等指标，最终确定选择PT1.OO为最佳方案。3、数据传输介质方案选择图6制图人：XX制图时间：2016年6月10日小组成员提出了3个目前数据传输常用的介质，分别是：网线传输、Wifi传输、光纤传输，并对3种方案最大传输速度、传输稳定性、造价三个参数进行对比分析：数据传输介质方案对比表最大传输速度传输稳定性造价结论