一種綜合管廊的天然氣艙

《一種綜合管廊的天然氣艙》是中冶京誠工程技術有限公司於2016年12月2日申請的專利，該專利的公布號為CN106400839A，授權公布日為2017年2月15日，發明人是張偉娜、尹力文、蔣曉昊、劉文峰、齊臨東、姜素雲。

《一種綜合管廊的天然氣艙》提供了一種綜合管廊的天然氣艙，該綜合管廊的天然氣艙首先，加大集水坑深度，在集水坑內設定水封，防止天然氣管道泄漏時天然氣外泄至空氣中發生爆炸及人員中毒事故。其次，集水坑內設定液位監測裝置並將液位信號遠傳至控制室，控制室操作人員可根據遠傳信號控制水泵啟閉以及時排出積水，同時，可根據報警信號及時進行檢修維護。另外，設定了補水管道向集水坑補水，並且在補水管道上設定電動閥門，可在控制室內根據液位監測信號遠程控制電動閥門啟閉，給集水坑補水，保證水封液位。同時，採用防爆潛污泵，防止電纜破損或者水泵漏電產生火花而導致危險事故。

2020年7月14日，《一種綜合管廊的天然氣艙》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種綜合管廊的天然氣艙》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種綜合管廊的天然氣艙
• 申請人：中冶京誠工程技術有限公司
• 申請日：2016年12月2日
• 申請號：2016110937683
• 公布號：CN106400839A
• 公布日：2017年2月15日
• 發明人：張偉娜、尹力文、蔣曉昊、劉文峰、齊臨東、姜素雲
• 地址：北京市大興區北京經濟技術開發區建安街7號
• Int. Cl.：E02D29/045(2006.01)I、E02D19/10(2006.01)I
• 代理機構：北京三友智慧財產權代理有限公司
• 代理人：朱坤鵬、王春光
• 類別：發明專利

專利背景

綜合管廊為建於城市地下用於容納兩類及以上城市工程管線的構築物及附屬設施。即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，天然氣、供熱、給排水等各種工程管線集於一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。綜合管廊的建設可有效消除城市“拉鏈路”，保障道路交通通暢，同時保證地下管線安全運營。

住建部於2016年6月17日召開推進城市地下綜合管廊建設電視電話會議，再次強調：要堅決落實管線全部入廊的要求，明確所有管線包括天然氣、污水必須全部入廊。天然氣屬於易燃、易爆、易流動和易擴散氣體，一旦泄漏至大氣中，天然氣與空氣形成爆炸性混合物，遇熱火或明火極易發生爆炸和火災的危險，如果泄漏的天然氣被大量的吸入人體內，甚至會使人中毒死亡。

《城市綜合管廊工程技術規範》（GB50838-2015）中規定綜合管廊內應設定自動排水系統，主要是考慮滿足排出綜合管廊的結構滲漏水、管道檢修放空水的要求，天然氣艙必須設定單獨集水坑。

2016年12月之前的技術中，在天然氣艙內設定1米×1米×1米（長×寬×深）的集水坑收集結構滲水、管道放空及地面清掃等污水，集水坑內設定普通潛污泵，潛污泵可手動啟停，通過潛污泵排水將天然氣艙內的污水排至室外雨水檢查井或雨水篦子。

2016年12月之前的集水坑的缺點是：

1、集水坑污水通過潛污泵排水管道直接排入室外雨水檢查井或雨水篦子，如果天然氣艙內發生天然氣泄漏，集水坑在平時狀態下處於乾枯狀態，排水管道直接與大氣連通。天然氣將沿排水管道直接進入室外污水檢查井或雨水篦子，雨水檢查井或雨水篦子在非雨季經常處於乾枯狀態，從而造成天然氣泄漏至大氣中。而城市天然氣屬於易燃、易爆、易流動和易擴散氣體，一旦泄漏至大氣中，天然氣與空氣形成爆炸性混合物，遇熱火或明火極易發生爆炸和火災的危險，如果泄漏的天然氣被大量的吸入人體內，甚至會使人中毒死亡。

2、集水坑裡有少量污水但沒有達到開啟潛水泵的液位時。天然氣艙內潛污泵暴露在空氣中，天然氣可以通過水泵自身進入排水管道內，通過排水管道泄漏至大氣中，引發危險事故。

3、潛污泵現場手動啟閉，不能及時排出集水坑內積水。

4、集水坑排水採用普通潛污泵，如果電纜破損或者水泵漏電都有可能產生火花而導致危險事故。

發明內容

專利目的

為了解決2016年12月之前的天然氣艙容易發生天然氣泄漏的問題，同時，可以及時排出天然氣艙內積水，《一種綜合管廊的天然氣艙》提供了一種綜合管廊的天然氣艙，該綜合管廊的天然氣艙的集水坑內設定補水管道和水封水位，該補水管道上設定手動閥門及電動閥門。當集水坑內水位低於水封水位時，液位信號遠傳至控制室，控制室可遠程控制開啟電動閥門，向集水坑補水。當液位達到設定液位，控制室遠程關閉補水電動閥門，停止補水。手動閥門為檢修用，平時處於常開狀態，當潛污泵、管道或電動閥門等需要檢修維護時，關閉手動閥門，防止水倒灌至天然氣艙及天然氣泄漏時通過管道外泄至大氣中。同時，在集水坑內設定液位控制裝置，並將液位信號遠傳至控制室，控制室操作人員可以根據液位信號控制潛污泵的開啟、關閉及可以根據報警信號及時進行巡檢和維護。

技術方案

《一種綜合管廊的天然氣艙》包括天然氣管道艙和集水坑，集水坑位於天然氣管道艙的下方，集水坑與天然氣管道艙內連通，集水坑內設有潛污泵和水封，潛污泵設定於水封內，該綜合管廊的天然氣艙還包括用於向水封補水的補水管道。

集水坑的長度為1米，集水坑的寬度為1米，集水坑的深度為1.5米～2.0米，潛污泵設定於集水坑的底部。

補水管道上設有電動閥門，該綜合管廊的天然氣艙還包括水封液位控制裝置，該水封液位控制裝置包括控制單元和設定於集水坑內的多個水位感測器，該多個水位感測器包括開泵水位檢測感測器和停泵補水水位檢測感測器，開泵水位檢測感測器位於停泵補水水位檢測感測器的上方，停泵補水水位檢測感測器位於潛污泵的上方，開泵水位檢測感測器、停泵補水水位檢測感測器、該電動閥門以及潛污泵均與該控制單元連線，當開泵水位檢測感測器檢測到水封的上表面高於開泵水位檢測感測器時，該控制單元能夠控制潛污泵啟動；當停泵補水水位檢測感測器檢測到水封的上表面低於停泵補水水位檢測感測器時，該控制單元能夠控制潛污泵停止並使該電動閥門打開。

開泵水位檢測感測器與天然氣管道艙的管廊內底標高之間的距離為300毫米，停泵補水水位檢測感測器與天然氣管道艙的管廊內底標高之間的距離為800毫米。

該多個水位感測器還包括高液位報警感測器和低液位報警感測器，高液位報警感測器和低液位報警感測器均與該控制單元連線，高液位報警感測器位於開泵水位檢測感測器的上方，低液位報警感測器位於停泵補水水位檢測感測器的下方，當高液位報警感測器檢測到水封的上表面高於高液位報警感測器時，該控制單元能夠發出高液位報警信號；當低液位報警感測器檢測到水封的上表面低於低液位報警感測器時，該控制單元能夠發出低液位報警信號。

高液位報警感測器與天然氣管道艙的管廊內底標高之間的距離為100毫米，低液位報警感測器與天然氣管道艙的管廊內底標高之間的距離為600毫米。

該多個水位感測器還包括關補水閥檢測感測器，關補水閥檢測感測器與該控制單元連線，關補水閥檢測感測器位於低液位報警感測器和開泵水位檢測感測器之間，當關補水閥檢測感測器檢測到水封的上表面高於關補水閥檢測感測器時，該控制單元能夠關閉該電動閥門。

關補水閥檢測感測器與天然氣管道艙的管廊內底標高之間的距離為500毫米。

補水管道的出口位於停泵補水水位檢測感測器的下方，補水管道上還設定有手動閥門，該手動閥與該電動閥門串聯。

集水坑的上端設有鋼格柵板，潛污泵為防爆潛污泵，潛污泵連線有排污管線，集水坑的側壁上設有爬梯，天然氣管道艙的管廊下表面設有排水邊溝，排水邊溝沿天然氣管道艙的縱向設定，坡度同天然氣艙坡度，排水邊溝與集水坑連通。

有益效果

《一種綜合管廊的天然氣艙》的有益效果是：

1、該發明通過加大集水坑深度，在集水坑內設定水封水位，既可以保證集水坑容納積水的能力，又可以防止天然氣進入外部雨水井或雨水篦子，進而擴散至空氣中與空氣形成爆炸性混合物，遇熱火或明火發生爆炸和火災的危險及人員中毒傷亡事故。

2、集水坑內設定液位控制裝置並將信號遠傳至控制室，可以保證水泵及時開啟和關閉，迅速排出集水坑內積水和防止液位過低損壞潛污泵，報警信號遠程控制可以及時發現及排解故障。

3、設定補水管道並且在補水管道上設定電動閥門及手動閥門。電動閥門可以根據液位自動開啟或關閉，以保證水封液位，防止天然氣泄漏。補水管道上手動閥門可以在檢修維護時關閉，可以防止水倒灌及天然氣外泄，防止引發危險事故。

4、集水坑排水採用防爆潛污泵，避免因電纜破損或者水泵漏電產生火花而導致危險事故。

附圖說明

圖1是該綜合管廊的天然氣艙的平面位置布置圖。

圖2是圖1中A方向示意圖。

圖3是集水坑的透視圖。

10、天然氣管道艙；20、集水坑；30、水電艙；40、污水艙；50、雨水艙；60、雨水井；11、管廊內底標高；12、鋼格柵板；13、排水邊溝；21、潛污泵；22、水封；23、補水管道；24、開泵水位檢測感測器；25、停泵補水水位檢測感測器；26、高液位報警感測器；27、低液位報警感測器；28、關補水閥檢測感測器；29、爬梯；210、排污管線。

技術領域

《一種綜合管廊的天然氣艙》涉及一種綜合管廊的天然氣艙。

權利要求

1.《一種綜合管廊的天然氣艙》其特徵在於，該綜合管廊的天然氣艙包括天然氣管道艙（10）和集水坑（20），集水坑（20）位於天然氣管道艙（10）的下方，集水坑（20）與天然氣管道艙（10）內連通，集水坑（20）內設有潛污泵（21）和水封（22），潛污泵（21）設定於水封（22）內，該綜合管廊的天然氣艙還包括用於向水封（22）補水的補水管道（23）。

2.根據權利要求1所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，集水坑（20）的長度為1米，集水坑（20）的寬度為1米，集水坑（20）的深度為1.5米～2.0米，潛污泵（21）設定於集水坑（20）的底部。

3.根據權利要求1所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，補水管道（23）上設有電動閥門，該綜合管廊的天然氣艙還包括水封液位控制裝置，該水封液位控制裝置包括控制單元和設定於集水坑（20）內的多個水位感測器，該多個水位感測器包括開泵水位檢測感測器（24）和停泵補水水位檢測感測器（25），開泵水位檢測感測器（24）位於停泵補水水位檢測感測器（25）的上方，停泵補水水位檢測感測器（25）位於潛污泵（21）的上方，開泵水位檢測感測器（24）、停泵補水水位檢測感測器（25）、該電動閥門以及潛污泵（21）均與該控制單元連線，當開泵水位檢測感測器（24）檢測到水封（22）的上表面高於開泵水位檢測感測器（24）時，該控制單元能夠控制潛污泵（21）啟動；當停泵補水水位檢測感測器（25）檢測到水封（22）的上表面低於停泵補水水位檢測感測器（25）時，該控制單元能夠控制潛污泵（21）停止並使該電動閥門打開。

4.根據權利要求3所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，開泵水位檢測感測器（24）與天然氣管道艙（10）的管廊內底標高（11）之間的距離為300毫米，停泵補水水位檢測感測器（25）與天然氣管道艙（10）的管廊內底標高（11）之間的距離為800毫米。

5.根據權利要求3所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，該多個水位感測器還包括高液位報警感測器（26）和低液位報警感測器（27），高液位報警感測器（26）和低液位報警感測器（27）均與該控制單元連線，高液位報警感測器（26）位於開泵水位檢測感測器（24）的上方，低液位報警感測器（27）位於停泵補水水位檢測感測器（25）的下方，當高液位報警感測器（26）檢測到水封（22）的上表面高於高液位報警感測器（26）時，該控制單元能夠發出高液位報警信號；當低液位報警感測器（27）檢測到水封（22）的上表面低於低液位報警感測器（27）時，該控制單元能夠發出低液位報警信號。

6.根據權利要求5所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，高液位報警感測器（26）與天然氣管道艙（10）的管廊內底標高（11）之間的距離為100毫米，低液位報警感測器（27）與天然氣管道艙（10）的管廊內底標高（11）之間的距離為600毫米。

7.根據權利要求5所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，該多個水位感測器還包括關補水閥檢測感測器（28），關補水閥檢測感測器（28）與該控制單元連線，關補水閥檢測感測器（28）位於低液位報警感測器（27）和開泵水位檢測感測器（24）之間，當關補水閥檢測感測器（28）檢測到水封（22）的上表面高於關補水閥檢測感測器（28）時，該控制單元能夠關閉該電動閥門。

8.根據權利要求7所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，關補水閥檢測感測器（28）與天然氣管道艙（10）的管廊內底標高（11）之間的距離為500毫米。

9.根據權利要求3所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，補水管道（23）的出口位於停泵補水水位檢測感測器（25）的下方，補水管道（23）上還設定有手動閥門，該手動閥門與該電動閥門串聯。

10.根據權利要求1所述的綜合管廊的天然氣艙，其特徵在於，集水坑（20）的上端設有鋼格柵板（12），潛污泵（21）為防爆潛污泵，潛污泵（21）連線有排污管線（210），集水坑（20）的側壁上設有爬梯（29），天然氣管道艙（10）的管廊下表面設有排水邊溝（13），排水邊溝（13）沿天然氣管道艙（10）的縱向設定，排水邊溝（13）與集水坑（20）連通。

實施方式

《一種綜合管廊的天然氣艙》包括天然氣管道艙10和集水坑20，集水坑20位於天然氣管道艙10的下方，集水坑20與天然氣管道艙10內連通，集水坑20內設有潛污泵21和水封22，潛污泵21設定於水封22內，該綜合管廊的天然氣艙還包括用於向水封22補水的補水管道23，如圖1至圖3所示。

在集水坑20內設定水封22，此水封22的水位可根據潛污泵21的型號確定，以淹沒潛污泵21為宜，即水封22的上表面高於潛污泵21的上端。一旦天然氣艙內發生天然氣泄漏，水封22可以保證天然氣不能通過潛污泵21的排水管道排至外部雨水井或雨水篦子。

在該實施例中，集水坑20的長度為1米，集水坑20的寬度為1米，集水坑20的深度為1.5米～2.0米，優選集水坑20的深度為1.8米，潛污泵21設定於集水坑20的底部。天然氣艙內設定該集水坑20，可以使結構滲水、管道放空水及地面清掃等產生的污水及時排至集水坑，不產生地面積水。加深集水坑20並在集水坑20內設定水封水位，是由於天然氣自身具有易燃易爆的特殊性，水封可以防止天然氣發生泄漏時通過排水系統進入外部空氣中遇熱火或明火發生爆炸和火災的危險及人員中毒事故。

在該實施例中，補水管道23上設有電動閥門，該綜合管廊的天然氣艙還包括水封液位控制裝置，該水封液位控制裝置包括控制單元和設定於集水坑20內的多個水位感測器，該控制單元設定於遠程控制室內，該多個水位感測器包括開泵水位檢測感測器24和停泵補水水位檢測感測器25，開泵水位檢測感測器24位於停泵補水水位檢測感測器25的上方，停泵補水水位檢測感測器25位於潛污泵21的上方，開泵水位檢測感測器24、停泵補水水位檢測感測器25、該電動閥門以及潛污泵21均與該控制單元連線，控制方式可以人工手動操作也可以控制單元自動控制，下面介紹自動控制的實現方式：當水封22的水位上升，開泵水位檢測感測器24檢測到水封22的上表面高於開泵水位檢測感測器24時，開泵水位檢測感測器24向該控制單元發出信號，該控制單元能夠控制潛污泵21啟動排水，潛污泵21開始將水封22排出；當水封22的水位下升，停泵補水水位檢測感測器25檢測到水封22的上表面低於停泵補水水位檢測感測器25時，停泵補水水位檢測感測器25向該控制單元發出信號，該控制單元能夠控制潛污泵21停止工作並使該電動閥門打開（使補水管道23向集水坑20補水，以提升水封22的水位）。具體的，開泵水位檢測感測器24與天然氣管道艙10的管廊內底標高11之間的距離為300毫米，即開泵水位檢測感測器24位於管廊內底標高11下方300毫米，停泵補水水位檢測感測器25與天然氣管道艙10的管廊內底標高11之間的距離為800毫米，停泵補水水位檢測感測器25位於管廊內底標高11下方800毫米。

在該實施例中，該多個水位感測器還包括高液位報警感測器26和低液位報警感測器27，高液位報警感測器26和低液位報警感測器27均與該控制單元連線，高液位報警感測器26位於開泵水位檢測感測器24的上方，低液位報警感測器27位於停泵補水水位檢測感測器25的下方，當高液位報警感測器26檢測到水封22的上表面高於高液位報警感測器26時，高液位報警感測器26向該控制單元發出報警信號，從而使該控制單元發出高液位報警信號，以提示遠程控制室內的操作人員注意；當低液位報警感測器27檢測到水封22的上表面低於低液位報警感測器27時，低液位報警感測器27向該控制單元發出報警信號，從而使該控制單元發出低液位報警信號，以提示遠程控制室內的操作人員注意。具體的，高液位報警感測器26與天然氣管道艙10的管廊內底標高11之間的距離為100毫米，即高液位報警感測器26位於管廊內底標高11下方100毫米，低液位報警感測器27與天然氣管道艙10的管廊內底標高11之間的距離為600毫米，即低液位報警感測器27位於管廊內底標高11下方600毫米。

在該實施例中，該多個水位感測器還包括關補水閥檢測感測器28，關補水閥檢測感測器28與該控制單元連線，關補水閥檢測感測器28位於低液位報警感測器27和開泵水位檢測感測器24之間，當關補水閥檢測感測器28檢測到水封22的上表面高於關補水閥檢測感測器28時，關補水閥檢測感測器28向該控制單元發出信號，該控制單元能夠關閉補水管道23的所述電動閥門。具體的，關補水閥檢測感測器28與天然氣管道艙10的管廊內底標高11之間的距離為500毫米，即關補水閥檢測感測器28位於管廊內底標高11下方500毫米。

手動控制時，遠程控制室內的操作人員根據遠傳信號控制潛污泵21的開啟和關閉、補水管道23的電動閥門的開啟和關閉。同時，操作人員可以根據遠傳報警信號及時發現及排解故障。具體步驟為：當液位高於管廊內底-100毫米時，高液位報警信號啟動；當液位高於管廊內底-300毫米時，潛污泵啟動；當液位為管廊內底-500毫米時，補水閥門關閉；當液位低於管廊內底-600毫米時，低液位報警信號啟動；當液位低於管廊內底-800毫米時，潛污泵關閉並開啟補水電動閥門。通過上述自動控制方式，該水封液位控制裝置能夠將集水坑20內的水封水位控制在開泵水位檢測感測器24和關補水閥檢測感測器28之間。

在該實施例中，補水管道23上還設有手動閥門，該手動閥門與該電動閥門串聯。補水管道23的出口位於停泵補水水位檢測感測器25的下方，從而使補水管道23的出口始終位於水封水位以下。該手動閥門為手動蝶閥，管道上設定檢修時使用的手動蝶閥及可根據液位信號自動啟閉的電動閥門。當集水坑內水位因消耗等原因低於水封水位時，集水坑內液位控制裝置將水位信號傳至控制室，控制室啟動補水管道上電動閥補水，直至水位達到設定液位。手動閥門為檢修用閥門，平時處於常開狀態，當潛污泵、管道或電動閥門檢修維護時，關閉手動閥門，以防止水倒灌至天然氣艙及天然氣外泄。

在該實施例中，集水坑20的上端設有鋼格柵板12，潛污泵21為防爆潛污泵，潛污泵21連線有排污管線22，潛污泵21能夠通過排污管線22將集水坑20內的污水排出至雨水井60內，如圖2所示。集水坑20的側壁上設有爬梯29，天然氣管道艙10的管廊下表面設有排水邊溝13，排水邊溝13沿天然氣管道艙10的縱向設定，排水邊溝13的坡度與天然氣管道艙10的坡度相同，排水邊溝13與集水坑20連通。

防爆潛污泵在潛水排污泵的基礎上把原來的普通電機改為防爆電機，引出電纜泵體上多加了一個防爆頭以避免泵體電機及線路產生火花而發生火災及爆炸事故。防爆潛水泵的電纜也在普通潛水泵使用的普通潛水電纜的基礎上採用防爆潛水電纜，而達到防爆標準。在天然氣艙使用可有效避免在電纜破損或者水泵漏電時產生火花而導致危險事故。

該綜合管廊的天然氣艙首先，加大集水坑深度，在集水坑內設定水封，防止天然氣外泄至空氣中發生爆炸及人員中毒事故。其次，集水坑內設定液位監測裝置並將液位信號遠傳至控制室，控制室操作人員可根據遠傳信號控制水泵啟閉以及時排出積水，同時，可根據報警信號及時進行檢修維護。另外，設定了補水管道向集水坑補水，並且在補水管道上設定電動閥門，可在控制室內根據液位監測信號遠程控制電動閥門啟閉，給集水坑補水，保證水封液位。同時，採用防爆潛污泵，防止電纜破損或者水泵漏電產生火花而導致危險事故。

該綜合管廊還含有水電艙30、污水艙40、雨水艙50和雨水井60，整個系統通過一系列的防護措施，可以在保證及時排出天然氣艙內積水的前提下，有效防止天然氣外泄造成危險。

榮譽表彰

2020年7月14日，《一種綜合管廊的天然氣艙》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。