盾构隧道无线通讯中继电源设计与制作

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2013年5月第35卷第5期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)May2013Vo1．35No．5·325·盾构隧道无线通讯中继电源的设计与制作于常福，刘新生，吴奎元张翊8，王永军(中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北廊坊。。。00)[摘要]直流不问断电源对隧道内无线通讯系统以及中继器设备起着极其重要的作用。发生意外时，工业用电不能正常使用，直流不问断电源能自启动为无线通讯系统供电，保证隧道内外的通讯、调度不间断，确保人员安全。论述了不间断电源的工作环境条

2、件、锂电池容量选择、浮充电源设计、不间断电源的组装及测试，为更好地使用隧道无线通讯系统提供了保障。[关键词]直流不问断电源；容量选择；锂电池；无线通讯[中图分类号]TE973．4[文献标志码]A[文章编号]1000—9752f2013)05—0325—03钱塘江盾构隧道穿越工程为西气东输二线管道工程上海一南昌支干线的穿跨越工程，设计压力10MPa，管材型号X70，管径1016mm。盾构隧道水平长度2792m，隧道断面为圆形，盾构内径3．08m。盾构隧道贯通后，隧道内管道安装随即开始，包括垫层浇筑、运布管、管道焊接、机座安装、管道试压等工序。各工序均需要地面、两岸

3、、竖井内和隧道内多个作业面相互配合。由于隧道空间狭小，距离较长，作业面间无法通视，给通讯联络带来极大困难，为此，研发了隧道无线电通讯系统。为保障隧道内施工顺利进行，无线通讯系统不能出现任何故障，因此，为系统中继器供电的直流不问断电源就显得尤为重要。如果电源不可靠，会导致中继器失灵，通讯失败，将带来很大的安全隐患。市场上的普通电源无法在隧道内复杂环境中正常使用，军用电源价格昂贵。如果采用蓄电池作后备电源，并且直接作为直流输出，其输出电能质量不高，电池管理也复杂，因此，对盾构隧道无线通讯中继电源进行设计研究。这里介绍的直流不间断电源是由锂电池和开关电源组成，可靠性好

4、，质量高，满足为中继器供电的要求，并抗干扰。直流不问断电源的设计1．1工作环境条件．隧道内工作环境为：温度20~40℃、湿度98，干扰源众多，最高强电6kV伴行，大功率变频器距离2m多，要求隧道无线电通讯系统中继器所配的12V直流不间断电源能免维护，在施工中产生振动的环境条件下能长期正常工作。1．2不间断电源供电的荷载和时间该电源容量要考虑无线电系统中继器的负荷和其工作时间，根据隧道内施工安全需求，需要直流不问断电源供电为1～3A，供电时间为24h全天供电，工业电断开后，可向中继器供电的时间不低于5h。1．3不间断电源的功能要求不间断电源应能在温度一40~50~

5、C的状态下使用；电源的控制应具有快速自启动装置，该装置能够在工业电断电0．2s后启动备用电源反供电；每个电源有过载、短路等保护装置。1．4不间断电源的锂电池容量选择Ll满足工业电停电状态下持续供电的要求，保证为中继器供电时间不小于5h，即锂电池容量变换系数[收稿日期]2013一O3—29[作者简介]于常福(1981一)，男，2005年河北建筑工程学院毕业，工程师，现从事管道施工技术工作。学兔兔www.xuetutu.com油气管道工程2013年5月K为1，最大工作负载电流0．8A(正常工作负载电流0．04A)；锂电池放电容量温度系数=1+0．006(T一25℃)

6、，盾构隧道内温度平均30~C，因此为1．003；为锂电池衰老系数，取0．8。容量计算公式如下：C—IG八K占)(其中，I为按配电网最大负荷设计的电流，A；G为锂电池独立供电时间，A·h)，将上述参数值代人后，C一0．8×5／(1×1．003×0．8)一4．98A·h。考虑到整个寿命期限内均能可靠地支持系统的工作和锂电池寿命，因此，为不间断电源选用的锂电池为12V(DC)，6A·h。2不问断电源的制作2．1不间断电源模块设计2．1．1浮充控制模块[2]由盾构隧道内的工业电通过AC／DC开关电源，将220V交流电转换为12V直流，为中继器供1芑V输出电，AC／DC开

7、关电源作为浮充控制模块如图1所示。电源系统的性能指标。。。]，如表1。电源系统的各个模快。第1级为半桥AC／DC电路，作为供电输出端。为提高可靠性，输入为交流220V，输出为直流12V(锂电池在充电状态图112V直流不间断电源系统示意图下)，既用于对锂电池充电，又通过锂电池为中继器供电。表1电源系统的性能指标第2级DC／DC电路采用推挽电路结构。陔电路可以实现升、降压调节，使输出电压稳定在12V，满足负载要求。电池管理系统。在隧道工业电电源正常运行时，浮充电源为直流系统供电并给锂电池浮充电，当锂电池容量欠亏时，进行补充充电，锂电池充满时能自动停充。2．1．2电池

8、模块通常采用蓄电池作后备