[發(fā)明專利]通水智能溫度控制試驗系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210301480.6
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102830730A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 林鵬;李慶斌;胡昱;胡杭;王鋮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D23/02
• 分類號: G05D23/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發(fā)明涉及一種通水智能溫度控制試驗系統(tǒng)與方法，尤其涉及不同介質(zhì)（混凝土、沙、巖土）通水智能溫度控制試驗系統(tǒng)與方法。

背景技術

在水利水電工程中，對于大體積混凝土結構防裂和限裂動態(tài)控制，在施工期一般通過人工通水冷卻實施溫度控制，使混凝土溫度保持在設計溫度（按照設計的“溫度-時間曲線”）附近，從而使施工程序和質(zhì)量可控。但怎樣制定通水方案一般是根據(jù)規(guī)范方法、有限元計算方法和經(jīng)驗分析得出大壩和庫水的溫度場分布。如某特高拱壩，水庫為季調(diào)節(jié)水庫，水庫水溫屬分層型，考慮深孔泄流對水溫的擾動影響估計在深孔底板高程以下20m范圍，即水庫約在470m高程以下存在穩(wěn)定的低溫水體。按規(guī)范方法計算，低溫水體水溫值為10.5℃，下游水墊塘塘底水溫可取值18℃。采用一維數(shù)值模型計算方法，建立“水庫－大壩”綜合模型，考慮水庫入流、廠房引流、壩身泄洪、泄洪洞泄洪等復雜運行工況計算庫水溫度。相應恒定水溫約13.5℃，上部水溫受運行水位及孔口過流影響明顯。

一般拱壩混凝土的冷卻過程分為一期冷卻、中期控溫+冷卻、二期冷卻等三個時期，并要求在中期控溫+冷卻期間，先期控制溫度平穩(wěn)，再進行一定幅度的降溫，以減少二期冷卻降溫幅度。

從以上分析可知，目前的研究大部分還是依靠規(guī)范、數(shù)值和經(jīng)驗的方法確定通水冷卻的溫控措施，在現(xiàn)場也主要通過人工對通水進行控制。在實際工程中人為、經(jīng)驗和天氣因素，以及水管材質(zhì)、通水溫度與流量等都會直接影響溫度控制效果，如何對大體積混凝土結構進行有效的智能溫控一直是水工設計和施工中關心的核心問題。為降低開裂的風險、保證施工期溫度可控降溫，就必須擺脫控制系統(tǒng)對大量人員的依賴、對大量材料的依賴，實現(xiàn)自動通水精細控溫，即理論上建立大體積混凝土結構的知識專家?guī)欤布ㄔO上解決好通水端，控制端設備耐久性，預警系統(tǒng)上建立好預警分析決策服務，從而達到形成無縫大體積混凝土結構，目前國內(nèi)外尚沒有這方面的系統(tǒng)研究工作，尤其是試驗研究。因此，建立一套模擬現(xiàn)場的通水環(huán)境的試驗系統(tǒng)，不但可以開展大體積混凝土結構通水冷卻智能控制系統(tǒng)的理論和應用研究，也可對現(xiàn)場使用的控制執(zhí)行設備進行技術參數(shù)擬定和測試，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供對不同介質(zhì)內(nèi)部通水智能溫度控制的試驗方法，能自動采集冷卻水管的溫度和通水流量，實現(xiàn)對不同介質(zhì)通水的流量和水溫進行自動測量和數(shù)據(jù)傳輸，并在服務器上對數(shù)據(jù)進行計算，算出控制流量；把計算出的應通水流量和流量采集設備采集的實際流量通過進一步的計算，輸出控制信號給流量控制設備；并對下發(fā)控制指令控制流量。

一種智能溫度控制試驗系統(tǒng)，其特征在于包括：換熱介質(zhì)供給系統(tǒng)；安裝在每組換熱介質(zhì)進管上的校核電磁流量計；安裝在每組換熱介質(zhì)進管上的一體流溫控制設備，對進管的換熱介質(zhì)溫度和流量進行測量，并對換熱介質(zhì)的流量進行控制；安裝在每組換熱介質(zhì)出管的第一數(shù)字溫度測量裝置；試驗介質(zhì)箱；安裝在試驗介質(zhì)箱中的換熱介質(zhì)管；換熱介質(zhì)管與換熱介質(zhì)進管和換熱介質(zhì)出管連接。優(yōu)選校核電磁流量計在一體流溫控制設備的上游。這樣布置可以精確的測量進管的換熱介質(zhì)溫度和流量。

所述換熱介質(zhì)供給系統(tǒng)包括可達2.5MPa的壓力泵和換熱介質(zhì)供給箱。

智能溫度控制試驗系統(tǒng)還包括智能控制箱，所述智能控制箱采集換熱介質(zhì)進管的換熱介質(zhì)溫度和流量數(shù)據(jù)以及換熱介質(zhì)出管的換熱介質(zhì)溫度數(shù)據(jù)，并對一體流溫控制裝置進行控制。

智能溫度控制試驗系統(tǒng)還包括控制服務器，所述控制服務器接收智能控制箱有線或無線上傳的數(shù)據(jù)，并將計算出的控制流量反饋給智能控制箱。

所述一體流溫控制裝置包括：第二數(shù)字測溫裝置；智能控制閥；流量計。

所述第一數(shù)字溫度測量和/或第二數(shù)字溫度測量包括：一個三通，三通的水平管左右端口分別與換熱管連接，三通的垂直管內(nèi)設置絕熱密封環(huán)、中空螺絲和溫度傳感器，絕熱密封環(huán)與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內(nèi)螺紋連接固定。

其中在三通的垂直管內(nèi)下部設置絕熱密封環(huán)，上部設置中空螺絲，溫度傳感器穿過中空螺絲和絕熱密封環(huán)插入三通水平管內(nèi)部。

所述絕熱密封環(huán)由密封和絕熱兩種材料構成，下部是密封材料，上部是絕熱材料。

所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導線組成，導線與溫度傳感器探頭電連接，優(yōu)選所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線上。